专利名称：一种定位通信一体化环境监测浮标的制作方法
技术领域：
本发明涉及环境监测、无线电通信和目标定位技术领域，尤其涉及了一种浮标式定位通信一体化环境监测设备。
背景技术：
目前环境污染应急监测主要采取人工采样、现场便携式监测仪器监测和车载式移动监测为主、实验室分析为辅的方式。现场便携式监测仪器监测和实验室分析这种传统的污染事故应急监测方式自动化程度不高、数据报出慢、对环境要求比较苛刻，需要消耗大量的人力、物力和财力。车载式移动监测易受地理位置、交通状况等因素限制，且后勤保障工作也比较艰巨和繁锁。因此，人们开始研发出一些环境污染监测用的浮标，如中国专利申请号为201110182842X公开了一种用于饮用水水源地藻类监测预警的浮标，包括采样管， 采集水样；升降马达，控制采样管的升降；蠕动泵，控制采样管采集水样；藻类监测仪，监测水样中的总藻类和微囊藻群细胞数，并计算出细胞密度；数据采集器，采集监测到和/或计算机的数据；无线通讯模块，将数据发送到监测中心；太阳能电池板，采集太阳能转换为电能；蓄电池组，存储电能备用；光伏控制器，稳定电压并使蓄电池组充电；电源板，向各用电模块提供电力供应。又如中国专利申请号为2008100330129公开了一种用于蓝藻监测及蓝藻水华预警的浮标，由浮标载体、仪器舱、监测传感器、通讯天线和太阳能电池板构成，浮标载体承托整个浮标漂浮于水面，仪器舱安装固定在浮标载体之上，监测传感器集合体悬挂在浮标载体的正下方，仪器舱的顶部安装通讯天线，仪器舱的外表面安装太阳能电池板，仪器舱内部安装有电源、控制模块、信号接受/发送模块、数据记录器、马达和传感器位置调节器。但是现有的环境监测浮标的监测因子特殊，或是体积大、重量大，不便于运输和投放；而且由于结构较为复杂，维修困难、制作成本也相对比较高，不易推广使用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种结构简单、维修方便、性能可靠，能够和无线电基站配合完成数据传输，具有自定位和水环境污染实时监测等功能的通信定位一体化环境监测浮标。为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的一种定位通信一体化环境监测浮标，包括浮体、GPS模块、无线通信模块和工作电源；该浮标还包括悬挂安装在浮体下方的监测分析模块、以及安装在浮体上面的微型工控机；所述的监测分析模块、GPS模块、无线通信模块分别与微型工控机相连接；所述的微型工控机采集监测分析模块、GPS模块上的数据，并通过无线通信模块将数据传输至监控平台；所述工作电源分别与监测分析模块、GPS模块、微型工控机相连接，进行供电。本发明还可以所述的监测分析模块采用HACH DS5或MS5多参数水质检测仪。所述的微型工控机的内部采用嵌入式主板，板载4个COM 口(即串行通讯端口)和4个USB2. O接口，并安装window XP操作系统和数据采集传输软件。嵌入式主板是一种嵌入在设备里面做控制、数据处理使用的CPU板，如9375主板。所述的浮体上设有一航标灯，并与工作电源相连接。采用的航标灯功率低、受光控、能够按照一定的频率闪烁，这样易于夜间和光线不好的时间回收，而且可以起到提醒作用，避免船只碰撞到，造成损坏。所述的工作电源包括太阳能电池帆板、电源控制器和电池组；电池组通过电源控制器与太阳能电池帆板连接。电池组为蓄电池组。所述的电源控制器将太阳能电池帆板产生的电能输送给监测分析模块、GPS模块、微型工控机，并将多余的电能输送给电池组储存；在太阳能电池帆板不产生电能时，电源控制器将电池组的电能输送给监测分析模块、GPS模块、微型工控机。采用太阳能电池帆板和 电池组进行联合供电，可以有效地解决长时间工作供电的问题，而且环保节能。所述的GPS模块和无线通信模块分别设有通讯天线。GPS模块通过天线接收卫星发送给它的地理位置信息；而无线通讯模块则通过天线向监控平台发送浮标的信息。所述的无线通信模块为GPRS通信模块或3G通信模块。所述微型工控机、GPS模块、无线通信模块和工作电源整体安装在浮体上面，并进行防水保护处理。本发明的工作原理
工作电源由太阳能电池帆板、电源控制器和电池组构成，当白天阳光充足，太阳能电池帆板将太阳能转化电能，给用电设备供电，电源控制器还可以将多余的电能输送给电池组存储；当黑夜或是白天没有阳光的时候，电池组则给用电设备供电。各用电设备得到供电后，就可以开始工作，首先，监测分析模块负责实时或定时监测、分析周围水环境的各项水质参数，同时GPS模块通过通讯天线实时接收卫星定位系统发过来的地理位置信息；然后微型工控机采集监测分析模块和GPS模块上数据信息，分析处理，将同一时间的数据信息通过无线通信模块及其上的通讯天线发送给监控平台；这样就实现了监控平台的工作人员对水环境污染物的远程监控。本发明的优点
I.结构简单、性能可靠、维修方便、制作成本低、便于推广使用，而且适用于突发性环境污染事故。2.使用HACH DS5或MS5多参数水质检测仪作为监测分析模块，可以有效的监测水环境各项指标参数，通过无线通信模块，把数据发送给监控平台，实现远程监控的目的。3.增加GPS模块，这样可以随时知道浮标的位置，而且把所获得参数与地理位置对应起来，实现跟踪污染水团动向，大大提高了监测工作效率。4.采用太阳能电池帆板、电池组联合供电，即节能环保又能满足浮标长时间工作的要求。5.增加了受光控、会闪烁的航标灯，既可以利于识别回收，又可以给过往船只提醒作用，防止碰撞，损坏浮标。
图I是本发明一实施例的结构原理框架图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但不限制本发明的保护范围。实施例I :
如附图所示，一个定位通信一体化环境监测浮标，包括浮体、GPS模块、无线通信模块、工作电源、GZ-70LED型航标灯、监测分析模块和微型工控机。监测分析模块采用HACHDS5多参数水质检测仪；微型工控机的内部采用9375嵌入式主板，板载4个COM 口和4个USB2. 0接口，并安装window XP操作系统和数据采集传输软件；无线通信模块采用GPRS通信模块；工作电源由太阳能电池帆板、电源控制器和电池组组成。GPS模块、无线通信模块还分别连接有一通讯天线。各个部件的连接关系监测分析模块悬挂安装在浮体的下方，并通过串行通讯线与微型工控机的主板上的I个COM 口连接，而微型工控机的主板上的2个USB2. 0接口则分·别通过连接线与GPS模块、无线通信模块相连接；工作电源的电源控制器分别与监测分析模块、GPS模块、微型工控机、航标灯相连接，给各个用电模块进行供电。上述的微型工控机、GPS模块、无线通信模块和工作电源整体安装在浮体上面，并进行防水保护处理。所述的微型工控机采集监测分析模块、GPS模块上的数据，并通过无线通信模块将数据传输至监控平台；所述的电源控制器将太阳能电池帆板产生的电能输送给监测分析模块、GPS模块、微型工控机，并将多余的电能输送给电池组储存；在太阳能电池帆板不产生电能时，电源控制器将电池组的电能输送给监测分析模块、GPS模块、微型工控机。该浮标结构简单、维修方便、性能可靠，能够和无线电基站配合完成数据传输，具有自定位和水环境污染实时监测等功能。实施例2
如附图所示，一个定位通信一体化环境监测浮标，包括浮体、GPS模块、无线通信模块、工作电源、GZ-70LED型航标灯、监测分析模块和微型工控机。监测分析模块采用HACHMS5多参数水质检测仪；微型工控机的内部采用9375嵌入式主板，板载4个COM 口和4个USB2. 0接口，并安装window XP操作系统和数据采集传输软件；无线通信模块采用3G通信模块；工作电源由太阳能电池帆板、电源控制器和电池组组成。GPS模块、无线通信模块还分别连接有一通讯天线。各个部件的连接关系监测分析模块悬挂安装在浮体的下方，并通过串行通讯线与微型工控机的主板上的I个COM 口连接，而微型工控机的主板上的2个USB2. 0接口则分别通过连接线与GPS模块、无线通信模块相连接；工作电源的电源控制器分别与监测分析模块、GPS模块、微型工控机、航标灯相连接，给各个用电模块进行供电。上述的微型工控机、GPS模块、无线通信模块和工作电源整体安装在浮体上面，并进行防水保护处理。所述的微型工控机采集监测分析模块、GPS模块上的数据，并通过无线通信模块将数据传输至监控平台；所述的电源控制器将太阳能电池帆板产生的电能输送给监测分析模块、GPS模块、微型工控机，并将多余的电能输送给电池组储存；在太阳能电池帆板不产生电能时，电源控制器将电池组的电能输送给监测分析模块、GPS模块、微型工控机。
该浮标结构简单、维修方便、性能可靠，能够和无线电基站配合完成数据传输，具有自定位和水环境污染实时监测等功能。·
权利要求
1.一种定位通信一体化环境监测浮标，包括浮体、GPS模块、无线通信模块和工作电源；其特征在于该浮标还包括悬挂安装在浮体下方的监测分析模块、以及安装在浮体上面的微型工控机；所述的监测分析模块、GPS模块、无线通信模块分别与微型工控机相连接；所述的微型工控机采集监测分析模块、GPS模块上的数据，并通过无线通信模块将数据传输至监控平台；所述工作电源分别与监测分析模块、GPS模块、微型工控机相连接，进行供电。
2.根据权利要求I所述的定位通信一体化环境监测浮标，其特征在于所述的监测分析模块采用HACH DS5或MS5多参数水质检测仪。
3.根据权利要求I或2任一所述的定位通信一体化环境监测浮标，其特征在于所述的微型工控机的内部采用嵌入式主板，板载4个COM 口和4个USB2. 0接口，并安装windowXP操作系统和数据采集传输软件。
4.根据权利要求3所述的定位通信一体化环境监测浮标，其特征在于所述的浮体上设有一航标灯，并与工作电源相连接。
5.根据权利要求1，2或4任一所述的定位通信一体化环境监测浮标，其特征在于所述的工作电源包括太阳能电池帆板、电源控制器和电池组；电池组通过电源控制器与太阳能电池帆板连接。
6.根据权利要求5所述的定位通信一体化环境监测浮标，其特征在于所述的电源控制器将太阳能电池帆板产生的电能输送给监测分析模块、GPS模块、微型工控机，并将多余的电能输送给电池组储存；在太阳能电池帆板不产生电能时，电源控制器将电池组的电能输送给监测分析模块、GPS模块、微型工控机。
7.根据权利要求1，2，4或6任一所述的定位通信一体化环境监测浮标，其特征在于所述的GPS模块和无线通信模块分别设有通讯天线。
8.根据权利要求7所述的定位通信一体化环境监测浮标，其特征在于所述的无线通信模块为GPRS通信模块或3G通信模块。
9.根据权利要求I所述的定位通信一体化环境监测浮标，其特征在于所述微型工控机、GPS模块、无线通信模块和工作电源整体安装在浮体上面，并进行防水保护处理。
全文摘要
本发明公开了一种定位通信一体化环境监测浮标，包括浮体、GPS模块、无线通信模块和工作电源；该浮标还包括悬挂安装在浮体下方的监测分析模块、以及安装在浮体上面的微型工控机；所述的监测分析模块、GPS模块、无线通信模块分别与微型工控机相连接；所述的微型工控机采集监测分析模块、GPS模块上的数据，并通过无线通信模块将数据传输至监控平台；所述工作电源与监测分析模块、GPS模块、微型工控机相连接，进行供电。该浮标结构简单、维修方便、性能可靠，能够和无线电基站配合完成数据传输，具有自定位和水环境污染实时监测等功能。
文档编号B63B22/00GK102745311SQ20121026117
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月26日 优先权日2012年7月26日
发明者何东明, 曾健华, 许园园, 邓超冰, 黄勇, 黄小佳 申请人:广西壮族自治区环境监测中心站