一种水文及气象观测装置的制作方法

本申请属于环境监测技术领域，具体地说，涉及一种水文及气象观测装置。

背景技术：

水文监测，是通过科学方法对自然界水的时空分布、变化规律进行监控、测量、分析以及预警等的一个复杂而全面的系统工程。主要用于对江、河、湖泊、水库、渠道和地下水等进行实时监测，监测内容包括：水温、水位、流量、流速、泥沙、水质等。通过水文监测获取自然界水的动态变化数据，是兴水利除水害、支撑经济社会发展提供水资源供需决策建议的重要依据。水文监测是服务经济社会发展和生态文明建设的重要基础性工作，其本质上是对水资源进行记载，水文监测还能够对突发事件等一些信息进行及时传达，提高对突发事件的反应效率，最大可能地确保水利工程的正常运行。对区域的水文水资源进行科学监测，就能够充分了解到整个河流水流的流速和流量等消息。能够恰当地对水资源进行调控，充分展现出其在生活中的重要价值，还能够保护水资源以及附近的生态环境不会受到影响。随着水生态、水环境、水安全保障任务的日益加重，对水文监测数据的客观性、及时性、完整性、准确性提出了更高要求。

就已有的水温监测而言，对于气象数据的获取，仍以距离较远的气象站监测数据为来源，因距离偏移及下垫面差异，在模型计算时，无法真实反映水温监测点的气象状况。目前，传统的气象站主要是单独建设在规划位置，且对于缺乏电力和通信基站的野外，供电与通信的需要专门布设，大大的增加了物力与人力的成本。因此，有必要提供一种水文及气象观测装置。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是提供一种水文及气象观测装置。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供一种水文及气象观测装置，包括漂浮平台和设置在所述漂浮平台上表面的第一支架；

所述第一支架上的一侧对称设置风速传感器和风向传感器；另一侧对称设置翻斗式雨量计和太阳全辐射传感器；太阳全辐射传感器旁还设置有空气温度及相对湿度传感器；所述第一支架内固定有控制箱和太阳能板，太阳能板位于控制箱的两侧；所述控制箱包括无线传输模块，所述无线传输模块用于无线传输数据；

所述漂浮平台的上表面还设置有位于所述第一支架外侧的卷扬器和相机；所述卷扬器用于收放下端连接测量探头的测量线缆；所述相机有4个，对称分布在所述第一支架的四周；所述漂浮平台的下方设置有锚；

所述风速传感器、风向传感器、翻斗式雨量计、太阳全辐射传感器、空气温度及相对湿度传感器、太阳能板、相机、卷扬器和测量线缆的上端与所述控制箱电连接。

可选地，所述漂浮平台采用固体浮力材料制成。

可选地，所述风速传感器、风向传感器、翻斗式雨量计和太阳全辐射传感器分别设置在所述第一支架的四角顶端。

可选地，所述控制箱内设置数据收集器、照相机控制器、gps模块、蓄电池、太阳能控制器、卷扬器控制器；所述太阳能板与所述蓄电池电连接；所述无线传输模块包括伸出所述控制箱的天线；所述数据收集器分别与无线传输模块、照相机控制器、gps模块、太阳能控制器、卷扬器控制器、风速传感器、风向传感器、翻斗式雨量计、太阳全辐射传感器、空气温度及相对湿度传感器和测量探头电连接。

可选地，所述无线传输模块包括4g信号发射接受器。

可选地，所述测量探头包括水温测量探头、溶解氧测量探头和ph测量探头；所述卷扬器包括第一卷扬器、第二卷扬器和第三卷扬器，分别与所述水温测量探头、溶解氧测量探头和ph测量探头连接。

可选地，所述第一卷扬器、第二卷扬器和第三卷扬器对称设置在所述第一支架的外侧。

可选地，所述测量线缆的下端还连接有配重块。

可选地，包括设置在所述第一支架内的第四卷扬器，所述第四卷扬器通过锚链与所述锚连接，所述第四卷扬器与所述控制箱电连接。

可选地，所述锚链上下贯穿所述漂浮平台。

本实用新型的一个技术效果在于，本实用新型借助锚固定的方式将本装置布置于所需观测位置，允许在一定监测范围内浮动，水面上监测气象数据，水面下监测水文数据，使用无线传输的方式进行数据传输来实施远程监测，利用太阳能板补充电能，使得本装置能够适用于野外长期作业，可以实现长期的实现无人值守，适用于野外区域的常年使用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请一些实施例的结构示意图；

图2是本申请一些实施例的俯视结构示意图；

图3是本申请一些实施例中控制箱的示意图；

图中：1风速传感器，2风向传感器，3第一支架，4控制箱，5第一太阳能板，6翻斗式雨量计，7太阳全辐射传感器，8空气温度及相对湿度传感器，9第一相机，10漂浮平台，11第二支架，12水温测量探头，13溶解氧测量探头，14ph测量探头，15第二太阳能板，16第二相机，17第三相机，18第四相机，19数据收集器，20无线传输模块，21天线，22照相机控制器，23gps模块，24蓄电池，25太阳能控制器，26第一卷扬器，27第二卷扬器，28第三卷扬器，29第四卷扬器，30卷扬器控制器，31第一测量线缆，32第二测量线缆，33第三测量线缆，34锚，35锚链。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本实用新型提供的一种水文及气象观测装置，在一些实施例中，参考图1至图3，包括漂浮平台10和设置在所述漂浮平台10上表面的第一支架3。所述漂浮平台10可以采用固体浮力材料制成，使得漂浮平台10能够漂浮在水面之上，第一支架3位于水面之上。所述漂浮平台10可以采用耐固离子聚合泡沫塑料制成。

所述第一支架3上的一侧对称设置风速传感器1和风向传感器2。所述第一支架3上的另一侧对称设置翻斗式雨量计6和太阳全辐射传感器7，太阳全辐射传感器7旁还设置有空气温度及相对湿度传感器8。

在一些实施例中，参考图2，所述第一支架3的主体呈矩形结构，所述风速传感器1、风向传感器2、翻斗式雨量计6和太阳全辐射传感器7分别设置在所述第一支架3的四角顶端，平衡重量。

所述第一支架3内固定有控制箱4和太阳能板。太阳能板包括第一太阳能板5和第二太阳能板15，两块太阳能板分别位于控制箱4的两侧。所述控制箱4包括无线传输模块20，所述无线传输模块20用于无线传输数据。进一步的，所述无线传输模块20可以包括4g信号发射接受器，用于无线传输数据。

所述漂浮平台10的上表面还设置有位于所述第一支架3外侧的卷扬器和相机。所述卷扬器用于收放下端连接测量探头的测量线缆，使用测量探头测量水面之下的数据，使用测量线缆传输测量探头测量到的数据。

在一些实施例中，所述测量探头可以包括水温测量探头12、溶解氧测量探头13和ph测量探头14中的一种或多种。进一步的，参考图1和2，所述测量探头包括水温测量探头12、溶解氧测量探头13和ph测量探头14，所述卷扬器包括第一卷扬器26、第二卷扬器27和第三卷扬器28，所述测量线缆包括第一测量线缆31，第二测量线缆32，第三测量线缆33，一个卷扬器使用1根测量线缆控制1个测量探头的收放。进一步的，所述第一卷扬器、第二卷扬器和第三卷扬器对称设置在所述第一支架3的外侧，以平衡本装置的重量配置。进一步的，所述测量线缆的下端还连接有配重块，使得测量线缆能够在水中伸直，从而提高测量精度。

所述相机有4个，对称分布在所述第一支架3的四周，拍摄本装置的四周，记录周围环境变化及判别水位变化情况。进一步的，拍摄到的图片能够使用无线传输模块传输到远程终端，在无人值守的情况下，能够使工作人员在使用远程终端读取数据时根据拍摄到的图片判断本装置是否处于预设的工作位置。

所述漂浮平台10的下方设置有锚34，用于在水中固定本装置，使其活动在一定的预设范围内。

所述风速传感器1、风向传感器2、翻斗式雨量计6、太阳全辐射传感器7、空气温度及相对湿度传感器8、相机和测量线缆的上端与所述控制箱4电连接，用于传输数据。所述太阳能板与所述控制箱4电连接，用于转化传输电能，对本装置进行供电。所述卷扬器与所述控制箱4电连接，使得控制箱4能够通过控制卷扬机的正反转来控制测量探头的收放。

本装置借助锚固定的方式将本装置布置于所需观测位置，允许在一定监测范围内浮动，水面上监测气象数据，水面下监测水文数据，使用无线传输的方式进行数据传输来实施远程监测，利用太阳能板补充电能，使得本装置能够适用于野外长期作业，可以实现长期的实现无人值守，适用于无电区域的常年使用。

在一些实施例中，参考图1至3，所述控制箱4内还设置数据收集器19、照相机控制器22、gps模块23、蓄电池24、太阳能控制器25、卷扬器控制器30。所述太阳能板与所述蓄电池电连接，用于为蓄电池补充电能。所述无线传输模块20包括伸出所述控制箱4的天线21，用于向外发射和接受无线信号。所述数据收集器19分别与无线传输模块20、照相机控制器22、gps模块23、太阳能控制器25、卷扬器控制器30、风速传感器1、风向传感器、翻斗式雨量计6、太阳全辐射传感器7、空气温度及相对湿度传感器8和测量探头电连接，作为数据收集和控制中心。进一步的，所述数据收集器19可以包括现有的市售型号单片机，以实现其功能。

在一些实施例中，参考图1和图2，本实用新型还包括设置在所述第一支架内的第四卷扬器29，所述第四卷扬器29通过锚链35与所述锚34连接，所述第四卷扬器与所述控制箱4电连接，用于控制锚34的收放以及控制本装置的活动范围。进一步的，所述锚链35上下贯穿所述漂浮平台10。同样的，所述测量线缆也可以贯穿所述漂浮平台10，以减少磨损。

在一些实施例中，参考图1，所述漂浮平台10的下边面还设置有第二支架11，所述第二支架11一方面用于降低本装置的重心，使得本装置在水面漂浮的更加稳定；另一方面，当本装置未放置与水中时，使得漂浮平台的下表面与地面之间具有一定的高度，为测量探头和锚24提供一定的收容空间，保证本实用新型在地面上的稳固性。

一个如图1至图3所示的具体实施例1的工作过程：

通过漂浮平台10让本实用新型能够自动漂浮于水面，同时利用锚34和锚链35将其固定。太阳能板吸收太阳光，将太阳光转换成电能，通过太阳能控制器25将其输送到蓄电池24，实现太阳能板5与蓄电池24同时为整套装置提供电能。控制箱4用来自动收集和发送水温和气象数据，其中，风速传感器1、风向传感器2、翻斗式雨量计6、太阳全辐射传感器7、空气温度及相对湿度传感器8开始工作，各传感器通过信号连接线将监测信号输入到控制箱4的对应信号输入端，储存在数据收集器19中。通过卷扬器控制器30控制第一卷扬器26、第二卷扬器27、第三卷扬器28，实现收放测量线缆31、测量线缆32、测量线缆33上的水温测量探头12、溶解氧测量探头13、ph测量探头14，同时，通过卷扬器控制器30将监测数据传输到数据收集器19。相机每小时拍摄一张周围情况变化，通过照相机控制器22传输并储存在数据收集器19。gps模块23为确定监测点位置信息服务。数据收集器19通过4g信号发射器和天线21将收集的水温和气象数据与照片远程发送到外部，从而能够实现实时水域水温及气象全要素观测及远程监测。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定成分或方法。本领域技术人员应可理解，不同地区可能会用不同名词来称呼同一个成分。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分成分的方式。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。