一种高精度水体皮温测量装置的制作方法

本发明属于海洋环境检测技术领域，具体涉及一种高精度水体皮温测量装置。

背景技术：

目前，水体表层温度测量多依托海洋资料浮标加装的温度传感器或通过红外遥感方式进行，海洋资料浮标上所加装的温度传感器虽未接触式传感器但仅能测量一个点次的温度，用途较少，导致其在某些特定场合下(例如某些观测需求需要观测水体表面上下30cm的多位置水温数据)无法得到质量较高的数据。红外遥感测温方式主要利用了非接触式的红外传感器进行大范围的海水温度观测，但其观测精度较低，同时造价不菲。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提供一种高精度水体皮温测量装置，能够随波浪及潮差自由运动，实现24小时全天候对水体表层上下各50cm范围内的温度测量；并且能够随意固定于海上或岸边固定的结构物上，例如海洋石油平台或浅海塔架的桩腿上，结构适应性较强，在适应波浪和潮差的条件下满足了测量需求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高精度水体皮温测量装置，包括高精度温度阵列传感器、温度采集器、电池、无线数据传输模块、采用泡沫材料制备的主浮体、主浮体装配钢板、浮子连接固定装置；

在所述主浮体的边缘处竖直方向设置用于容纳所述高精度温度阵列传感器的凹槽；所述温度采集器和所述电池封装设置于所述主浮体的内部；

在所述主浮体竖直方向贯穿设置圆柱形通孔；所述主浮体装配钢板包括分别贴合设置于所述主浮体上部和下部的上装配钢板和下装配钢板，在所述上装配钢板和所述下装配钢板之间固定设置圆筒状安装筒，所述圆筒状安装筒贴合所述主浮体的圆柱形通孔设置；

浮子连接固定装置，包括竖直设置的圆管，所述圆筒状安装筒套设在所述圆管上且能够相对所述圆管上下滑动；浮子连接固定装置还包括设置在所述圆管上端和下端用于限制所述圆筒状安装筒套移动距离的限位板，以及包括用于将整个水体皮温测量装置和海上或岸边的固定结构物进行连接的连接部。

进一步地，所述电池用于为所述高精度温度阵列传感器、温度采集器以及所述无线数据传输模块供电；

所述温度采集器用于采集并处理所述高精度温度阵列传感器的输出信号，所述温度采集器处理后的温度数据传送至所述无线数据传输模块，所述无线数据传输模块将温度数据发射至数据接收终端。

进一步地，所述高精度温度阵列传感器采用接触式高精度测温探头，探头总数大于48个(在不同的实施例中，可根据观测需求增加探头数量)每个温度测量探头的测量精度为0.02℃，所述温度测量探头沿竖直方向排列，相邻两个温度探头间隔1.8cm-2.2cm(具体间隔范围，能够根据需求调整探头间隔)，所述高精度温度阵列传感器的总长度至少为100cm；

在进行测量时，高精度温度阵列传感器的中心位置位于水体表面，能够测量水体表面向上至少50cm空气中温度，同时能够测量水体表面向下至少50cm的水下温度。

进一步地，在所述主浮体的内部设置电池安装筒和温度采集器安装筒；

所述温度采集器安装筒用于封装所述温度采集器；

所述电池安装筒用于封装所述电池，从封装电池的电池安装筒中引出电源线，电源线和所述高精度温度阵列传感器、温度采集器以及所述无线数据传输模块连接以实现供电。

进一步地，所述主浮体采用聚脲酸泡沫制备；所述主浮体包括两个均为半圆柱形的第一主浮体和第二主浮体；所述第一主浮体和所述第二主浮体对接形成圆柱形的主浮体；为保证浮体有足够的储备浮力且高精度温度阵列传感器的工作需求，圆柱形的主浮体直径在650mm-700mm之间高度380mm-420mm之间。

进一步地，主浮体上的温度采集器安装筒以及用于容纳所述高精度温度阵列传感器的凹槽均设置于所述第一主浮体上，所述电池安装筒设置于所述第二主浮体上；

在所述第一主浮体和所述第二主浮体对接处均包括竖直方向设置的半圆形凹槽，将所述第一主浮体和所述第二主浮体对接后，形成在所述主浮体竖直方向贯穿设置圆柱形通孔。

进一步地，贴合设置于所述主浮体上部的上装配钢板包括分别和所述第一主浮体及和所述第二主浮体形状相适应的第一上装配钢板和第二上装配钢板，所述第一上装配钢板和第二上装配钢板通过固定角铁连接；

贴合设置于所述主浮体下部的下装配钢板包括分别和所述第一主浮体及和所述第二主浮体形状相适应的第一下装配钢板和第二下装配钢板，所述第一下装配钢板和第二下装配钢板通过固定角铁连接；

在第一上装配钢板和第一下装配钢板上设置高精度温度阵列传感器安装支杆，用于支撑固定高精度温度阵列传感器。

进一步地，所述主浮体装配钢板和所述主浮体通过串杆连接固定；所述串杆依次贯穿所述上装配钢板、所述主浮体和所述下装配钢板。

进一步地，所述海上或岸边的固定结构物包括海洋石油平台或浅海塔架的桩腿。

本发明的有益技术效果：

(1)本发明提供的高精度水体皮温测量装置采用高精度温度阵列传感器，所述高精度温度阵列传感器包含了大量的温度测量探头，每个温度测量探头的测量精度为0.02℃，更简单更精确地实现了多点次水体皮温的测量，提高了测量精度。

(2)本发明提供的高精度水体皮温测量装置的结构能够随波浪及潮差自由运动，在进行测量时，高精度温度阵列传感器中心位置位于水体表面，能够测量水体表面向上至少50cm的空气温度，同时能够测量水体表面向下至少50cm的水下温度，进而能够实现24小时全天候对水体表层上下50cm范围内的温度测量(包括的空气中的温度和水下的温度)。

(3)本发明提供的高精度水体皮温测量装置的尺寸体量较小，因此能够随意固定于海上或岸边固定的结构物上，例如海洋石油平台或浅海塔架的桩腿上，结构适应性较强，在适应波浪和潮差的条件下满足了测量需求。

(4)本发明提供的高精度水体皮温测量装置的结构简单，易拆装组合，同时又有一定的强度。

附图说明

图1为本发明实施例中高精度水体皮温测量装置结构示意图；

图2为本发明实施例中第一主浮体结构示意图；

图3为本发明实施例中第二主浮体结构示意图；

图4为本发明实施例中主浮体装配钢板结构示意图；

图5为本发明实施例中水体表层温度测量浮子安装结构示意图；

附图标记：1.高精度温度阵列传感器；2.温度采集器；3.电池；4.无线数据传输模块；5.主浮体；5-1.第一主浮体；5-2.第二主浮体；6.主浮体装配钢板；6-1.上装配钢板；6-2.下装配钢板；6-3.圆筒状安装筒；6-4.固定角铁；6-5.温度传感器安装支杆；6-6.串杆；7.浮子连接固定装置；7-1.圆管；7-2.限位板；7-3.连接部；8.海上或岸边的固定结构物。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

针对现有技术中，采用依托海洋资料浮标和红外遥感测温方式进行水体表层温度测量，海洋资料浮标所加装的温度传感器仅能测量一个点次的水温，并且在某些特定场合(例如某些观测需求需要观测水体表面上下30cm的多位置水温数据)无法得到质量较高的数据。红外遥感测温方式主要利用了非接触式的红外传感器进行大范围的海水温度观测，但其观测精度较低，同时造价不菲的技术问题。

本发明提供一种高精度水体皮温测量装置的实施例，如图1-4所示，包括：包括高精度温度阵列传感器1、温度采集器2、电池3、无线数据传输模块4、采用泡沫材料制备的主浮体5、主浮体装配钢板6、浮子连接固定装置7；

在所述主浮体5的边缘处设置用于容纳所述高精度温度阵列传感器的凹槽；所述温度采集器和所述电池封装设置于所述主浮体的内部；

在所述主浮体5竖直方向贯穿设置圆柱形通孔；所述主浮体装配钢板6包括分别贴合设置于所述主浮体上部和下部的上装配钢板6-1和下装配钢板6-2，在所述上装配钢板和所述下装配钢板之间固定设置圆筒状安装筒6-3，所述圆筒状安装筒贴合所述圆柱形通孔设置；

浮子连接固定装置，包括竖直设置的圆管7-1，所述圆筒状安装筒套设在所述圆管上且能够相对所述圆管上下滑动；浮子连接固定装置还包括设置在所述圆管上端和下端用于限制所述圆筒状安装筒套移动距离的限位板7-2，以及包括用于将整个水体皮温测量装置和海上或岸边的固定结构物8进行连接的连接部7-3。

优选地，为了使整个测量浮子沿着圆管更平缓稳定地实现上下移动，所述圆筒状安装筒套、所述圆管的数量均为两个。且优选地所述圆筒状安装筒套采用不锈钢制作，在所述圆筒状安装筒套的上部套设尺寸大于圆筒状安装筒套的钢垫，可以在钢垫上部放置橡胶垫起到缓冲作用。

在本实施例中，所述电池用于为所述高精度温度阵列传感器、温度采集器以及所述无线数据传输模块供电；

所述温度采集器用于采集并处理所述高精度温度阵列传感器的输出信号，所述温度采集器处理后的温度数据传送至所述无线数据传输模块，所述无线数据传输模块将温度数据发射至数据接收终端。

所述高精度温度阵列传感器采用接触式高精度测温探头总数大于48个(可根据观测需求增加探头数量)每个温度测量探头的测量精度为0.02℃，所述温度测量探头沿竖直方向排列，相邻两个温度探头间隔2cm(可根据需求调整探头间隔，范围为1.8cm-2.2cm)，所述高精度温度阵列传感器的总长度至少为100cm。

在进行测量时，高精度温度阵列传感器的中心位置位于水体表面，能够测量水体表面向上至少50cm空气中温度，同时能够测量水体表面向下至少50cm的水下温度。

在本实施例中，在所述主浮体的内部设置电池安装筒和温度采集器安装筒；所述温度采集器安装筒用于封装所述温度采集器；

所述电池安装筒用于封装所述电池，从封装电池的电池安装筒中引出电源线，电源线和所述高精度温度阵列传感器、温度采集器以及所述无线数据传输模块连接以实现供电。

在本实施例中，所述主浮体采用聚脲酸泡沫制备；所述主浮体包括两个均为半圆柱形的第一主浮体5-1和第二主浮体5-1；所述第一主浮体5-1和所述第二主浮体5-2对接形成圆柱形的主浮体5；在本实施例中，圆柱形的主浮体5具体地直径范围为：650mm高度范围为：400mm。主浮体的直径及高度的选取，能够保证浮体有足够的储备浮力且高精度温度阵列传感器的工作需求。

在本实施例中，主浮体上的温度采集器安装筒以及用于容纳所述高精度温度阵列传感器的凹槽均设置于所述第一主浮体上，所述电池安装筒设置于所述第二主浮体上；在所述第一主浮体和所述第二主浮体对接处均包括竖直方向设置的半圆形凹槽，将所述第一主浮体和所述第二主浮体对接后，形成在所述主浮体竖直方向贯穿设置圆柱形通孔；

优选地，在所述第二主浮体上设置两个电池安装筒，每个电池安装筒中均安装一电池。

在本实施例中，贴合设置于所述主浮体上部的上装配钢板包括分别和所述第一主浮体及和所述第二主浮体形状相适应的第一上装配钢板和第二上装配钢板，所述第一上装配钢板和第二上装配钢板通过固定角铁6-4连接；

贴合设置于所述主浮体下部的下装配钢板包括分别和所述第一主浮体及和所述第二主浮体形状相适应的第一下装配钢板和第二下装配钢板，所述第一下装配钢板和第二下装配钢板通过固定角铁6-4连接；

在第一上装配钢板和第一下装配钢板上设置温度传感器安装支杆6-5，用于支撑固定高精度温度阵列传感器；

优选地，在第一上装配钢板和第一下装配钢板上设置开孔，以便于安装设置温度采集器和高精度温度阵列传感器，开孔的位置对应温度采集器安装筒以及用于容纳所述高精度温度阵列传感器的凹槽的位置；

在第二上装配钢板和第二下装配钢板上设置开孔，以便于安装设置电池，开孔的位置对应电池安装筒的位置。

在本实施例中，所述主浮体装配钢板和所述主浮体通过串杆6-6连接固定；所述串杆依次贯穿所述上装配钢板、所述主浮体和所述下装配钢板。

优选地，所述串杆位于所述上装配钢板上部的一端为六边形，另一端为螺杆，当进行固定时，螺杆一端通过六边形末端固定在上装配板上，另一端通过螺母固定压紧。优选地，串杆数量为多个，如8个，沿着测量浮子的边缘区域均匀分布设置。

在本实施例中，所述海上或岸边的固定结构物8包括海洋石油平台或浅海塔架的桩腿。

在对本发明实施例所提供的高精度水体皮温测量装置进行安装时，如图5所示，在海上将第一主浮体和所述第二主浮体对接，然后将上装配钢板和下装配钢板分别贴合设置于所述主浮体的上部和下部，在所述上装配钢板和所述下装配钢板之间固定设置圆筒状安装筒，所述圆筒状安装筒贴合所述圆柱形通孔设置；然后将串杆依次贯穿所述上装配钢板、所述主浮体和所述下装配钢板通过螺母固定压紧，将浮子连接固定装置竖直设置的圆管贯穿圆筒状安装筒，通过限位板限制所述圆筒状安装筒套的移动距离的，并通过连接部将整个水体皮温测量装置和海上或岸边的固定结构物进行连接，完成温度测量浮子的装配，进而温度测量浮子可沿圆管进行单自由度上下垂荡移动，进行水体表层温度的测量。最后浮子采集的水体表层温度的数据通过其上部安装的无线数传模块将所有数据发射至数据接收终端。优选地，连接固定装置竖直设置的圆管的设置位置是根据潮差计算好后固定的，平潮时海平面应位于所述圆管的正中间，进而温度测量浮子能够沿圆管浮子随着波浪进行运动。其中，本实施例中水体表层温度测量浮子设计成包括两半的结构，能够便于在海上进行安装作业。

本发明实施例提供的一种高精度水体皮温测量装置能够更简单更精确地实现水体表层温度的测量，提高了测量精度(可测量水体表面上下各50cm不同点位)，同时结构适应性较强，可与不同水体结构物进行连接，在适应波浪和潮差的条件下满足测量需求。