一种缺氧区海域连续原位监测平台装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种缺氧区海域连续原位监测平台装置，属于缺氧区海域连续监测和采样技术领域；所述采样圆管与固定基座固定连接；所述保护框固定在采样圆管的上端；隔板固定在保护框中部，将保护框分成两层，密封舱固定在保护框的下层，单片机、电池和电机驱动器均密封于密封舱的内部；所述水下电机通过两个固定块固定在隔板上；所述集线器固定在与水下电机相连的旋转轴上；监测舱与监测绳的末端相连，监测绳的另一端与集线器相连；若干传感器均设置在监测舱内。本实用新型通过在单片机内设置中断的时间，控制电机的定时旋转，可以进行对监测的缺氧海域定时定点的连续原位监测和采样，具有结构简单，运转可靠，抗干扰性强。
【专利说明】
一种缺氧区海域连续原位监测平台装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及缺氧区海域连续监测领域，尤其涉及一种缺氧区海域连续原位监测平台装置。
【背景技术】
[0002]沿海地区是全球最重要的现代经济发展区域。据统计，世界人口的50%以上聚集在离岸60公里之内的地区。在我国，占全国陆地面积13%的沿海地区承载着40%以上的人口，创造60%以上的国家生产总值。但是，目前近海面临海洋环境污染、生态环境破坏、生物资源枯竭、生物多样性急剧下降、水体缺氧、有害赤潮频发等问题，使沿海地区的可持续发展面临严峻考验。
[0003]其中，水体“缺氧”(hypoxia)是指水体的含氧量低于2mg/L。缺氧水体也被称为水生物的“死亡区”。随着缺氧发生频率的增加，缺氧使得大量生物活动区域受到限制，甚至引发海洋环境灾害。目前，全球已报道的缺氧区超过470个，我国东海长江口及其邻近海域是其中之一。自20世纪50年代末就已经观测到长江口外近底层水体有缺氧现象，缺氧区面积约为1000km2。现已基本探明，长江口外存在一个南北走向的椭圆形低氧分布区，其核心在31.5°N, 123°Ε区域附近，溶解氧(Dissolved Oxygen，D0)浓度小于2mg/L的缺氧区面积大约为3000?4000km2。长江口缺氧区形成的原因及其生态响应复杂多变:长江冲淡水的扩散为该区域水体的缺氧提供了营养盐支持，中国台湾暖流水入侵和上升流为缺氧水体提供了较小的溶解氧背景值，而强烈的水体层化阻止了底层氧和上层高氧带的垂直交换。迄今为止，对于长江口外海域缺氧区及其长期演变状况缺乏科学观测和认识。考虑到赤潮加剧等因素的影响，该海域的缺氧现象会进一步恶化。因此，非常有必要进行高效、原位和长期地实施缺氧区环境监测及科学研究，掌握该区域海洋环境自身规律，以便于有效开展海洋综合管理，维护海洋环境的正常状态，保证海洋资源开发的良性发展。
[0004]现阶段国内外对于缺氧区域的研究主要通过设立监测站点，定期对某一海域进行采样观测，通过航测实际数据绘图得到，其工作量大，危险系数高，难于实施。而缺氧现象本身分布广，变化长，使用常规方法只能获取间断短期的数据断点。当前先进的海洋卫星遥感技术虽具有实时性、大尺度、快速和长时间连续等优点，但无法获得缺氧水体垂直剖面观测数据。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供缺氧区海域连续原位监测平台装置，可以在监测过程中，控制监测的时间和位置，且装置结构简单、安装方便。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下:一种缺氧区海域连续原位监测平台装置，包括保护框、采样圆管、固定基座、固定块、水下电机、集线器、旋转轴、定位挡板、隔板、水密封插件、密封舱、滚动轴承、导线轮、监测绳、监测舱、导线轮支架、联轴器、电池、单片机、电机驱动器、溶解氧传感器、PH传感器、温度传感器、盐度传感器、叶绿素传感器;其中，所述采样圆管与固定基座固定连接;所述保护框固定在采样圆管的上端；隔板固定在保护框中部，将保护框分成两层，密封舱固定在保护框的下层，单片机、电池和电机驱动器均密封于密封舱的内部;所述水下电机通过两个固定块固定在隔板上;所述集线器固定在与水下电机相连的旋转轴上，旋转轴的一端通过联轴器与水下电机的转动轴相连，旋转轴的另一端通过滚动轴承支撑在定位挡板上，定位挡板固定在隔板上;所述导线轮支架固定在采样圆管内部上端，所述导线轮安装在导线轮支架上;所述监测舱与监测绳的末端相连，监测绳的另一端与集线器相连;所述溶解氧传感器、PH传感器、温度传感器、盐度传感器和叶绿素传感器均设置在监测舱内；
[0007]所述密封舱内的电池与单片机的电源接口相连;电机驱动器的输入端与单片机的I/o输出端口相连，电机驱动器的输出端口通过水密封插件与水下电机的控制输入端口 ；电池也通过水密封插件与单片机的电源接口相连。
[0008]进一步的，所述底层基座、采样圆管的材料为混泥土。
[0009]进一步的，所述保护框、固定挡板、隔板、导线轮的材料均为316不锈钢。
[0010]进一步的，所述固定块和集线器的材料均为塑料。
[0011 ]进一步的，所述监测绳的材料为玻璃丝。
[0012]进一步的，所述定位挡板焊接在隔板上。
[0013]进一步的，所述所述溶解氧传感器、PH传感器、温度传感器、盐度传感器和叶绿素传感器均为自容式传感器。
[0014]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0015]1、通过在单片机内设置中断的时间，控制电机的定时旋转，可以控制监测的时间和监测点的位置。
[0016]2、单片机的电源检测模块可以实时反映电源的情况。
[0017]3、装置的模块化便于安装与拆卸。
[0018]4、本实用新型结构简单，运转可靠，抗干扰性强。
[0019]5、本装置设置好参数后可以自动进行工作，无需持续操作。
[0020]6、本装置自容式传感器的使用可以直接读取数据，无需相关的数据操作。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型的系统结构不意图；
[0022]图2为本实用新型的全剖视图；
[0023]图3为图2中的局部放大图；
[0024]图4为本实用新型的保护框内部放大图；
[0025]图5为本实用新型的电路连接图；
[0026]图中，保护框1、采样圆管2、固定基座3、螺栓4、固定块5、水下电机6、集线器7、旋转轴8、定位挡板9、隔板10、螺母11、水密封插件12、密封舱13、滚动轴承14、导线轮15、监测绳16、监测舱17、导线轮支架18。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。
[0028]如图1-5所示，本实用新型包括:保护框1、采样圆管2、固定基座3、螺栓4、固定块5、水下电机6、集线器7、旋转轴8、定位挡板9、隔板1、螺母11、水密封插件12、密封舱13、滚动轴承14、导线轮15、监测绳16、监测舱17、导线轮支架18、联轴器(图中未示出)、电池(图中未示出)、单片机(图中未示出)、电机驱动器(图中未示出)、溶解氧传感器(图中未示出)、PH传感器(图中未示出)、温度传感器(图中未示出)、盐度传感器(图中未示出)、叶绿素传感器(图中未示出)；其中，所述采样圆管2插入固定基座3的圆孔内，与固定基座3固定连接;所述固定基座3放置在水底，用于将采样圆管2固定在水中；所述保护框I固定在采样圆管2的上端;隔板10固定在保护框I中部，将保护框I分成两层，密封舱13固定在保护框I的下层，单片机、电池和电机驱动器均密封于密封舱13的内部;所述水下电机6通过两个固定块5用螺栓4和螺母11固定在隔板10上;所述集线器7固定在与水下电机6相连的旋转轴8上，旋转轴8的一端通过联轴器与水下电机6的转动轴相连，旋转轴8的另一端通过滚动轴承14支撑在定位挡板9上，定位挡板9固定在隔板10上;所述导线轮支架18固定在采样圆管2内部上端，所述导线轮15安装在导线轮支架18上;所述监测舱17与监测绳16的末端相连，所述溶解氧传感器、PH传感器、温度传感器、盐度传感器和叶绿素传感器均设置在监测舱17内，监测绳16的另一端通过导线轮15和集线器7相连；
[0029]所述密封舱13内的电池与单片机的电源接口相连;电机驱动器的输入端与单片机的I/O输出端口相连，电机驱动器的输出端口通过水密封插件12与水下电机6的控制输入端口；电池也通过水密封插件12与电源接口相连。
[0030]所述电机驱动器可以采用型号为AQMD3630NS的产品，但不限于此;所述单片机可以采用型号为MSP430F169的产品，但不限于此;所述溶解氧传感器可以采用型号为MF 39的产品，但不限于此;PH传感器可以采用型号为WQ201的产品，但不限于此;温度传感器可以采用型号为RHS1010的产品，但不限于此;盐度传感器可以采用型号为WATER-SLT-VN的产品，但不限于此;叶绿素传感器可以采用型号为CHL-30的产品，但不限于此。
[0031]所述定位挡板5焊接在隔板10上。
[0032]所述保护框1、固定挡板5、隔板10、螺栓4、螺母11、导线轮15的材料均为316不锈钢。固定块5、集线器7的材料均为塑料。底层基座3、采样圆柱2的材料由混泥土浇筑而成。监测绳16的材料为玻璃丝。所述溶解氧传感器、PH传感器、温度传感器、盐度传感器和叶绿素传感器均为自容式传感器。
[0033]本实用新型的工作过程如下:
[0034]在将缺氧区海域连续原位测量平台装置放置到海中前，首先将整个装置初始化，监测绳16通过导线轮15连接到集线器7上。根据监测周期初始化单片机，设置单片机定时器的初始值和比较值，选择定时器的计数模式，本实施例采用向上计数模式。
[0035]用海上吊机将装置放置到缺氧海域即可，固定基座3和采样圆管2将整个装置固定在缺氧海域，采样圆管2可以屏蔽水流对监测舱17的影响，使之能原位监测。定时器的定时时间到，单片机进入中断，发出电脉冲信号控制水下电机转动，带动集线器旋转使监测舱上升到下一个采样点；当监测舱17到达最高或者最低监测点时，单片机进入中断，发出电脉冲信号控制水下电机反向转动，使监测舱到达下一监测点。然后等待下一次周期，完成此循环，从而控制对缺氧海域原位连续的监测。
[0036]本实用新型可实现缺氧区海水的自动监测;进行海域现场试验研究，获得溶解氧、海流、叶绿素、营养盐、温度和盐度等多个海洋环境要素的长时间立体监测数据。所获得数据，可为海洋科学家反演该区域底层水体溶解氧状况的发展变化，进而深入分析缺氧问题与海洋生态系统变化、大规模赤潮、富营养盐之间地关系提供科学依据。所研制系统能在长江口外缺氧区海洋环境监测、赤潮预警预报、海洋污损事件应急监测、海洋生态环境和渔业资源保护方面发挥积极的作用，具有明显的社会效益和经济效益。
【主权项】
1.一种缺氧区海域连续原位监测平台装置，其特征在于，包括保护框(I)、采样圆管(2)、固定基座(3)、固定块(5)、水下电机(6)、集线器(7)、旋转轴(8)、定位挡板(9)、隔板(10)、水密封插件(12)、密封舱(13)、滚动轴承(14)、导线轮(15)、监测绳(16)、监测舱(17)、导线轮支架(18)、联轴器、电池、单片机、电机驱动器、溶解氧传感器、PH传感器、温度传感器、盐度传感器、叶绿素传感器;其中，所述采样圆管(2)与固定基座(3)固定连接;所述保护框(I)固定在采样圆管(2)的上端;隔板(10)固定在保护框(I)中部，将保护框(I)分成两层，密封舱(13)固定在保护框(I)的下层，单片机、电池和电机驱动器均密封于密封舱(13)的内部;所述水下电机(6)通过两个固定块(5)固定在隔板(10)上;所述集线器(7)固定在与水下电机(6)相连的旋转轴(8)上，旋转轴(8)的一端通过联轴器与水下电机(6)的转动轴相连，旋转轴(8)的另一端通过滚动轴承(14)支撑在定位挡板(9)上，定位挡板(9)固定在隔板(10)上;所述导线轮支架(18)固定在采样圆管(2)内部上端，所述导线轮(15)安装在导线轮支架(18)上;所述监测舱(17)与监测绳(16)的末端相连，监测绳(16)的另一端与集线器(7)相连;所述溶解氧传感器、PH传感器、温度传感器、盐度传感器和叶绿素传感器均设置在监测舱(17)内； 所述密封舱(13)内的电池与单片机的电源接口相连；电机驱动器的输入端与单片机的I/O输出端口相连，电机驱动器的输出端口通过水密封插件(12)与水下电机(6)的控制输入端口；电池也通过水密封插件(12)与单片机的电源接口相连。2.根据权利要求1所述的缺氧区海域连续原位监测平台装置，其特征在于，所述固定基座(3)、采样圆管(2)的材料为混泥土。3.根据权利要求1所述的缺氧区海域连续原位监测平台装置，其特征在于，所述保护框(I)、定位挡板(9)、隔板(10)、导线轮(15)的材料均为316不锈钢。4.根据权利要求1所述的缺氧区海域连续原位监测平台装置，其特征在于，所述固定块(5)和集线器(7)的材料均为塑料。5.根据权利要求1所述的缺氧区海域连续原位监测平台装置，其特征在于，所述监测绳(16)的材料为玻璃丝。6.根据权利要求1所述的缺氧区海域连续原位监测平台装置，其特征在于，所述定位挡板(9)焊接在隔板(10)上。7.根据权利要求1所述的缺氧区海域连续原位监测平台装置，其特征在于，所述溶解氧传感器、PH传感器、温度传感器、盐度传感器和叶绿素传感器均为自容式传感器。
【文档编号】G01N33/18GK205449969SQ201521132617
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】樊炜, 徐峰, 王奎, 徐驰骋, 强永发, 潘依雯, 陈鹰
【申请人】浙江大学