一种浮标站

本实用新型涉及水温测量技术领域，具体而言，涉及一种浮标站。

背景技术：

对于水域气象观测来说，浮标站是一种常用的观测设备，其上的温度传感器是最基本的一种传感器，其不仅可以测量水上的温度信息，而且还可以测量水下的温度信息。

目前，当需要测量水下多个节点处的温度时，往往需要在各个节点处设置温度传感器，并且浮标站上的每个温度传感器都需要通过一根四芯电缆线传输电力和信号，即每根电缆只连接一个温度传感器。

然而，当节点个数较多时，所需要的温度传感器就会增多，对应的电缆线数量也会增多，进而会占用大量采集器端口。通过采用现有技术中的浮标站上温度传感器对多层水温进行测量时，会大大降低对多层水温进行测量的效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种浮标站，可以提高对多层水温进行测量的效率。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种浮标站，所述浮标站包括：浮标部分、多个水温传感器构成的温度链；所述浮标部分设置有：数据采集器、继电器和半桥电阻，所述温度链挂设在所述浮标部分的底部，所述多个水温传感器的探头分别设置在多个不同的水深位置；其中：

所述每个水温传感器的信号线连接所述数据采集器上的一个信号端口，所述数据采集器上的连接各个所述水温传感器的信号端口分别连接所述继电器的一个输出端口上；所述继电器的输入端口通过所述半桥电阻连接所述数据采集器的激励电源端口；

所述多个水温传感器的接地线通过一根总线连接所述数据采集器的接地端口。

可选地，所述浮标部分还设置有浮标航插接口；所述温度链上设置有温度链航插接口；

所述每个水温传感器的信号线连接所述温度链航插接口上所述每个水温传感器对应的信号端口，所述每个水温传感器的接地线通过一根总线连接所述温度链航插接口的接地端口；所述浮标航插接口与所述温度链航插接口插接，使得所述浮标航插接口上所述每个水温传感器对应的端口与所述温度链航插接口上所述每个水温传感器对应的端口连接；

所述浮标航插接口上所述每个水温传感器对应的信号端口连接所述数据采集器上的一个信号端口，所述浮标航插接口上所述多个水温传感器对应的接地端口均通过一根接线连接所述数据采集器的接地端口。

可选地，所述温度链航插接口为21芯的航插接口，所述水温传感器的数量为8-14中任一数量。

可选地，所述每个水温传感器的探头外部设置有保护层，所述保护层对应的屏蔽线均通过所述总线连接所述温度链航插接口的接地端口。

可选地，所述浮标部分还设置有电源模块，所述电源模块包括：太阳能板以及电池，所述太阳能板和所述电池分别连接所述数据采集器上的太阳能端口和电池端口，以通过所述激励电源端口输出激励电压。

可选地，所述太阳能板为柔性太阳能板。

可选地，所述浮标部分包括浮标舱，所述数据采集器、所述继电器、所述半桥电阻和所述电池设置在所述浮标舱内，所述太阳能板设置在所述浮标舱的顶部。

可选地，所述浮标舱的顶部还设置有支架，皮温传感器的探头和定位模块设置在所述支架上，且，分别连接所述数据采集器。

可选地，所述浮标舱的底部设有锚环，所述多个水温传感器通过挂链挂设在所述锚环的底部，使得所述挂链下沉后，所述多个水温传感器的探头分别处于多个不同的水深位置。

可选地，所述温度链的末端还设置有水位计，所述水位计的信号线连接所述数据采集器上的一个信号端口；所述水位计的接地线和所述多个水温传感器的接地线均通过一根接线连接所述数据采集器的接地端口。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型实施例提供的一种浮标站，该浮标站可包括：浮标部分、多个水温传感器构成的温度链；该浮标部分设置有：数据采集器、继电器和半桥电阻，该温度链挂设在该浮标部分的底部，多个水温传感器的探头分别设置在多个不同的水深位置；其中：每个水温传感器的信号线连接该数据采集器上的一个信号端口，该数据采集器上的连接各个水温传感器的信号端口分别连接在该继电器的一个输出端口上；该继电器的输入端口通过该半桥电阻连接该数据采集器的激励电源端口；多个水温传感器的接地线通过一根总线连接该数据采集器的接地端口。应用本实用新型实施例提供的浮标站，通过将继电器、半桥电阻以及不同水深位置处的水温传感器组成半桥电路，这样数据采集器可以直接对各个水温传感器输出的模拟信号(电压)进行测量，间接的计算出各个水温传感器对应的温度数据，这样可以提高测量效率、降低功耗。而且，每个水温传感器的接地线均连接在一根总线上，通过该总线再连接在该数据采集器的接地端口，以及每个水温传感器的信号线还可以作为其对应的电源线，也就是说，每个水温传感器只需要两根电缆线就可以与数据采集器进行通信连接，这样不仅可以节省采集器的端口数量，而且还可以提高对多层水温进行测量的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种浮标站的结构示意图；

图2为本实用新型实施提供的一种半桥电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种水温传感器通过航插接口与数据采集器进行连接的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种浮标站的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的又一种浮标站的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可依具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如下可以通过多个实施例对本实用新型所提供的浮标站进行解释说明。

图1为本实用新型实施例提供的一种浮标站的结构示意图，如图1所示，浮标站包括：浮标部分101、多个水温传感器构成的温度链102，浮标部分101设置有：数据采集器103、继电器104和半桥电阻105，温度链102挂设在浮标部分101的底部，多个水温传感器的探头分别设置在多个不同的水深位置。

每个水温传感器的信号线连接数据采集器103上的一个信号端口，数据采集器103上的连接各个水温传感器的信号端口分别连接在继电器104的一个输出端口上；继电器104的输入端口通过半桥电阻105连接数据采集器103的激励电源端口。

多个水温传感器的接地线通过一根总线106连接数据采集器103的接地端口。

浮标站包括的浮标部分101也可以称为浮筒，该浮筒的形状一般由圆柱形和锥形拼接而成，当然，该浮筒的形状也可以为其他形状，本申请不对其进行限定。浮标站包括的温度链102可用于测量不同水深位置处的水温，可通过系链环(锚环)挂设在浮标部分101的底部。温度链102上包括的水温传感器的个数可根据实际需求进行设置，一般情况下，温度链102上的各个水温传感器的型号一致，例如都可以为同一测量量程的热敏电阻式水温传感器。

浮标部分101上的数据采集器103上可集成有姿态传感器，该姿态传感器可用于获取浮标站在水面上的姿态数据，还可集成有无线通信模块，该无线通信模块可用于各浮标站之间的通信，以及可以用于作为数据通信节点的浮标站与服务器之间的通信，其中，该无线通信模块具体可以为用于短距离通信的zigbee(紫蜂)通信模块和/或用于进行长距离通信的蜂窝(4g、5g)通信模块，当然，该无线通信模块也可以为以其他无线通信方式进行通信的通信模块(如卫星通信模块)，本申请不对其进行限定。

温度链102上各个水温传感器探头上的热敏电阻(rs)的一端可通过信号线连接在数据采集器103的一个信号端口上，各个热敏电阻的另一端可通过接地线连接在一根总线上，该总线再连接在数据采集器103的接地端。浮标部分101上的继电器104的多个输出端可通过下述两种方式与各个水温传感器对应的信号线连接，其中一种方式是继电器104的多个输出端，可通过连接线与连接各个水温传感器对应的信号线的数据采集器103上的信号端口进行连接，另一种方式是继电器104的多个输出端可分别与各个水温传感器对应的信号线连接。浮标部分101上的半桥电阻105一端可连接到继电器104的输入端，另一端可连接在数据采集器103的激励电源端口。其中，半桥电阻105的阻值大小和水温传感器探头上的热敏电阻的测量量程相关，一般情况下，半桥电阻105阻值为24.9kω。

从上述连接关系可以看出，半桥电阻(rf)以及热敏电阻(rs)可以组成下述半桥电路。图2为本实用新型实施提供的一种半桥电路的结构示意图，如图2所示，半桥电阻105的一端连接的是数据采集器103的激励电源端口，该激励电源端口可以输出激励电压(vx)，半桥电阻105的一端连接的是热敏电阻(rs)的信号输出端，该信号输出端可根据水温的变化，输出对应的模拟电压(v1)，热敏电阻(rs)的另一端接地。根据电路原理，激励电压(vx)、半桥电阻(rf)、热敏电阻(rs)以及模拟电压(v1)具有如下的关系：

从该公式中可以看出，激励电压(vx)、模拟电压(v1)以及半桥电阻(rf)都是已知的，所以数据采集器103可以根据继电器104的分时扩展功能计算出各个水深位置处对应的热敏电阻(rs)具体数值，进而可以根据温度与热敏电阻(rs)之间的关系得到各个水深位置处的温度数值。

继电器104可以通过下述方式实现分时扩展功能，继电器104根据数据采集器103发送的半桥测量指令，使其输入端与一个输出端进行连通，其他输出端此时处于关闭状态，这样可以对各个水温传感器探头上的热敏电阻(rs)具体数值逐一进行计算。

举例来说，数据采集器103发送的半桥测量指令是连通水温传感器1的通道，则继电器104打开与水温传感器1信号线连接的输出端口，其他输出端口处于关闭状态，则此时的数据采集器103、半桥电阻(rf)、继电器104以及水温传感器1(热敏电阻(rs))半桥电路，根据图2电路原理，数据采集器103可以计算出水温传感器1检测到的温度，进而可以得到水温传感器1所在的水深位置处的温度。数据采集器103得到水温传感器1检测到的温度后，向继电器104发出的半桥测量指令是连通水温传感器2的通道，则继电器104打开与水温传感器2信号线连接的输出端口，其他输出端口处于关闭状态，其他内容与上述类似，此处不再说明。

可以看出，数据采集器103直接是根据水温传感器输出的模拟电压信号计算出其对应的温度数据，这样不仅可以提高对多层水温进行测量的效率，而且还可以大大降低功耗。

采用上述图1所示的浮标站，该浮标站可包括：浮标部分、多个水温传感器构成的温度链；该浮标部分设置有：数据采集器、继电器和半桥电阻，该温度链挂设在该浮标部分的底部，多个水温传感器的探头分别设置在多个不同的水深位置；其中：每个水温传感器的信号线连接该数据采集器上的一个信号端口，该数据采集器上的连接各个水温传感器的信号端口分别连接在该继电器的一个输出端口上；该继电器的输入端口通过该半桥电阻连接该数据采集器的激励电源端口；多个水温传感器的接地线通过一根总线连接该数据采集器的接地端口。应用本实用新型实施例提供的浮标站，通过将继电器、半桥电阻以及不同水深位置处的水温传感器组成半桥电路，这样数据采集器可以直接对各个水温传感器输出的模拟信号(电压)进行测量，间接的计算出各个水温传感器对应的温度数据，这样可以提高测量效率、降低功耗。而且，每个水温传感器的接地线均连接在一根总线上，通过该总线再连接在该数据采集器的接地端口，以及每个水温传感器的信号线还可以作为其对应的电源线，也就是说，每个水温传感器只需要两根电缆线就可以与数据采集器进行通信连接，这样不仅可以节省采集器的端口数量，而且还可以提高对多层水温进行测量的效率。

图3为本实用新型实施例提供的一种水温传感器通过航插接口与数据采集器进行连接的结构示意图。如图3所示，浮标部分101还设置有浮标航插接口301，温度链上设置有温度链航插接口302。

每个水温传感器的信号线连接温度链航插接口302上每个水温传感器对应的信号端口，每个水温传感器的接地线通过一根总线106连接温度链航插接口302的接地端口；浮标航插接口301与温度链航插接口302插接，使得浮标航插接口301上每个水温传感器对应的端口与温度链航插接口302上每个水温传感器对应的端口连接；

浮标航插接口301上每个水温传感器对应的信号端口连接数据采集器103上的一个信号端口，浮标航插接口301上多个水温传感器对应的接地端口均通过一根接线连接数据采集器103的接地端口。

其中，浮标航插接口301以及温度链航插接口302属于一种连接器，一般可以称为航插，航插可根据含有的芯数分为2芯航插、5芯航插以及21航插等其他芯数航插，可根据实际情况进行选取。浮标航插接口301以及温度链航插接口302都可以为21芯航插，当然也可以为其他芯数航插，温度链航插接口302的航插芯数和温度链102上水温传感器的数量相关。一般情况下，温度链102上可设置有8-14个任一数量的水温传感器，为了方便后续在温度链102上增加水温传感器，温度链航插接口302的航插芯数一般都有预留，这样使可扩展性得到提高。

温度链102上的每个水温传感器的信号线都连接在温度链航插接口302的信号端口上，每个水温传感器的接地线以及与各个水温传感器的保护层连接的屏蔽线(图中未标出)均可以连接在总线106上，总线106连接在温度链航插接口302的接地端口上。举例来说，假设温度链102上有12个水温传感器，那么温度链航插接口302上就至少有12个信号端口，1个接地端口。由于温度链航插接口302与浮标航插接口301是相匹配的关系，所以浮标航插接口301上的12个信号端口一端分别与这12个水温传感器的信号线，另一端对应连接数据采集器103的12个信号端口，同理，浮标航插接口301上的1个接地端口一端连接接地线，另一端连接数据采集器103的1个接地端口。

图4为本实用新型实施例提供的另一种浮标站的结构示意图。如图4所示，浮标部分101还设置有电源模块400，电源模块400可包括：太阳能板401以及电池402，太阳能板401和电池402分别连接数据采集器103上的太阳能端口和电池端口，以通过激励电源端口输出激励电压。

其中，太阳能板401的个数可以根据实际情况进行设置，至少需要考虑浮标站的总重量要求。太阳能板401可以为柔性太阳能板，形状具体可以为柔性矩形太阳能板或者异形柔性太阳能板，需要说明的是，本申请不对太阳能板401的具体形态进行限定。电池402具体可以为蓄电池，太阳能板401可通过与电池402进行电连接，以向电池402进行充电。太阳能板401、电池402可分别与数据采集器103上的太阳能端口和电池端口进行连接。在有太阳的时候，可以通过太阳能板401为数据采集器103的供电单元进行供电，以通过激励电源端口输出激励电压。在阴天或者晚上的时候，可以通过电池402为数据采集器103的供电单元进行供电。通过上述两种方式进行供电的电源模块400，不仅可以节约能源，还且还可以保证浮标站的正常工作。

图5为本实用新型实施例提供的又一种浮标站的结构示意图。如图5所示，浮标部分101包括浮标舱501，数据采集器103、继电器104、半桥电阻105和电池402设置在浮标舱501内，太阳能板401设置在浮标舱501的顶部。浮标舱501的顶部还设置有支架502，皮温传感器503的探头和定位模块504设置在支架502上，且，分别连接数据采集器103。

其中，浮标舱501的具体形状可以为圆形，也可以为其他形状，本申请不对其进行限定。可以采用密封橡胶圈将浮标舱501进行密封，可以保证设置在浮标舱501内部的器件不容易损坏。浮标舱501内除了有数据采集器103、继电器104、半桥电阻105和电池402，也可以包括其他器件，设置在浮标舱501顶部的太阳能板401具体型号可以为5w太阳能板、10w太阳能板以及20w太阳能板，本申请不对其进行限定。浮标舱501的顶部还可设置有支架502，支架502的材质可为铝合金，具有防腐蚀功能。支架502上设置的皮温传感器503可用于获取水面上的温度数据，支架502上设置的定位模块504可用于对浮标站进行定位，定位模块504采用的定位系统可以为美国的全球定位系统(globalpositioningsystem，简称gps)、中国的北斗卫星导航系统、欧盟的伽利略卫星导航系统、俄罗斯全球导航卫星系统等，本申请不对其进行限定。

皮温传感器503、定位模块504可分别将获取到的水面温度数据以及定位数据通过有线或者无线的方式发送给数据采集器103，数据采集器103可对这些数据进行处理后，再发送出去。

浮标舱501的底部设有锚环505，多个水温传感器通过挂链挂设在锚环505的底部，使得挂链下沉后，多个水温传感器的探头分别处于多个不同的水深位置。

在另一种可实现的实施例中，温度链102的末端还可设置有水位计506，水位计506的信号线连接数据采集器103上的一个信号端口；水位计506的接地线和多个水温传感器的接地线均通过一根总线(图中未标出)连接数据采集器103的接地端口。

其中，水位计506具体可以为压力式水位传感器，可以设置在温度链102的末端，也可以单独设置。水位计506可用于对温度链102上的水温传感器的水深位置信息进行修订，也可以简单的用于测量浮标站所在位置处的水深，水位计506可将采集到的水深数据通过信号线传输至数据采集器103的一个信号端口上，数据采集器103可将该水深数据存储在与其相关联的存储器中。

需要说明的是，该浮标站上还可设置有温度/相对湿度传感器、大气压传感器、风速风向传感器、降雨量传感器以及其他类型的传感器，本申请不对其进行限定。并且，可将多个模块集成在数据采集器103上，比如姿态传感器、无线通信模块等，这样可以不需要再设置之间放置姿态传感器以及无线通信模块，可以节约空间，使浮标站尺寸紧凑。并且，数据采集器103上会预留多个端口，后期可配置传感器、摄像头以及报警器等其他设置，提高了可选择性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。