本實(shí)用新型涉及海洋資料浮標(biāo)領(lǐng)域，特別涉及一種表層隨浪流自供電多參數(shù)收集浮標(biāo)。

背景技術(shù)：

浮標(biāo)是一種現(xiàn)代化的觀測(cè)技術(shù)，它具有全天候、全天時(shí)穩(wěn)定可靠的收集環(huán)境資料的能力，并能將數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集、自動(dòng)標(biāo)示以及自動(dòng)發(fā)送。浮標(biāo)與衛(wèi)星、飛機(jī)、調(diào)查船、潛水器及聲波探測(cè)設(shè)備一起，組成了現(xiàn)代海洋環(huán)境主體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。將浮標(biāo)技術(shù)應(yīng)用于內(nèi)陸河流、湖泊、河道口，搭載必要的傳感器，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的傳輸水質(zhì)參數(shù)，避免了長(zhǎng)期人工勞作、數(shù)據(jù)采集間隔時(shí)間長(zhǎng)等劣勢(shì)，并通過(guò)電子數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)時(shí)間保留等特點(diǎn)。海洋環(huán)境變幻莫測(cè)，并且遠(yuǎn)離大陸，但變換的海洋數(shù)據(jù)資料是了解全球變暖、大氣和海洋污染、厄爾尼諾現(xiàn)象的重要依據(jù)，與人類生活息息相關(guān)，因此通過(guò)海洋浮標(biāo)來(lái)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，建立一個(gè)關(guān)于海洋信息資料的大數(shù)據(jù)，是極其必要的。

海洋資料浮標(biāo)是一種能夠安置在指定位置的對(duì)海洋進(jìn)行環(huán)境變化、海水 物質(zhì)和溫度等變化的數(shù)據(jù)收集和監(jiān)測(cè)。隨著科技的進(jìn)步為了適應(yīng)一些海洋實(shí)驗(yàn)和海上監(jiān)測(cè)的需求，我們需要一個(gè)能夠在特殊環(huán)境下以及每天都要工作24小時(shí)的工具，而浮標(biāo)具備這些優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)它還能夠預(yù)防一些海洋上災(zāi)害的發(fā)生，也能對(duì)敵國(guó)的軍事活動(dòng)進(jìn)行預(yù)警，使我們的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全以及國(guó)家的領(lǐng)土安全得到保障，因此受到世界各國(guó)的極大重視和大力發(fā)展。海洋資料浮標(biāo)的種類有很多，但通常我們一般將其分為通用型和專用型浮標(biāo)這兩種類別。通用型浮標(biāo)是指浮標(biāo)能夠?qū)Υ罅繀?shù)進(jìn)行大范圍和大規(guī)格監(jiān)測(cè)的一種綜合性浮標(biāo)；而專用型浮標(biāo)是指浮標(biāo)只能對(duì)某一種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的一種單獨(dú)性浮標(biāo)。而且我們有時(shí)也會(huì)按照形狀把它分為圓盤型、圓柱形、船型、球型、環(huán)形等。

當(dāng)前浮標(biāo)的供電形式主要是通過(guò)蓄電池以及太陽(yáng)能的形式對(duì)浮標(biāo)上所搭載傳感器的供電，對(duì)浮標(biāo)造成影響最大的問(wèn)題是電源續(xù)航以及浮標(biāo)的維修問(wèn)題。因浮標(biāo)投放的地理位置因素，一旦浮標(biāo)在海上出現(xiàn)蓄電池電源消盡等故障，都將會(huì)影響實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，且都需要應(yīng)用專業(yè)船只對(duì)浮標(biāo)進(jìn)行維修，這樣會(huì)造成維修成本的高昂，且海上實(shí)況天氣的不可確定性，也會(huì)因?yàn)榫S修過(guò)程造成人員的傷害。因此，改造或是設(shè)計(jì)出采用太陽(yáng)能和浪流能等可因地制宜的能源供電供浮標(biāo)結(jié)構(gòu)，是解決浮標(biāo)搭載傳感器的主要解決途徑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述問(wèn)題，提供了一種表層隨浪流自供電多參數(shù)收集浮標(biāo)，克服了現(xiàn)有浮標(biāo)蓄電池供電更換頻繁、浮標(biāo)受浪流力振蕩而造成浮標(biāo)壽命損害的問(wèn)題，避免因蓄電池的更換既耽誤海洋數(shù)據(jù)的傳輸，且又產(chǎn)生高昂的浮標(biāo)維修費(fèi)用等缺陷。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種表層隨浪流自供電多參數(shù)收集浮標(biāo)，其特征在于，包括基座，所述基座上垂直向上凸伸出主伸縮桿瓤裝置，在主伸縮桿瓤裝置的頂部固連有浮球體，且還通過(guò)連桿與魚形多腔浮體的頭部相連，所述魚形多腔浮體的底部還通過(guò)輔助伸縮桿瓤裝置與主伸縮桿瓤裝置相連；

所述主伸縮桿瓤裝置和輔助伸縮桿瓤裝置結(jié)構(gòu)相同，包括導(dǎo)桿，嵌套在導(dǎo)桿內(nèi)的伸縮桿，以及將導(dǎo)桿和伸縮桿包覆在內(nèi)形成密封腔的耐腐蝕柔性膜瓤；

所述浮球體包括中空的浮球，浮球的上半部分覆蓋有環(huán)形太陽(yáng)能電池板，浮球的頂部安裝有天線，在浮球的空腔內(nèi)放置有與太陽(yáng)能電池板相連的太陽(yáng)能電源控制器；

所述魚形多腔浮體的尾部設(shè)有葉輪，底部對(duì)稱安裝外置水質(zhì)傳感器，內(nèi) 部為上下兩層多腔體結(jié)構(gòu)，下層各腔體為密封浮力艙，上層各腔體為容納艙，所述各密封浮力艙中充有高密度氣體，所述各容納艙內(nèi)從魚形多腔浮體的尾部至頭部方向依次放有聯(lián)軸器、發(fā)電機(jī)、逆變整流器、蓄電池、信息采集器和配重塊，所述葉輪通過(guò)聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)的主軸相連，發(fā)電機(jī)的輸出經(jīng)逆變整流器后接蓄電池，所述蓄電池還分別與太陽(yáng)能電源控制器和外置水質(zhì)傳感器相連。

其中，所述連桿為中空桿，太陽(yáng)能電源控制器通過(guò)中空桿與蓄電池連接。

其中，所述連桿通過(guò)套桿軸承與主伸縮桿瓤裝置的頂部實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述輔助伸縮桿瓤裝置的底部也通過(guò)套桿軸承與主伸縮桿瓤裝置之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

其中，所述魚形多腔浮體的底部設(shè)有對(duì)稱的傳感器支撐架，所述外置水質(zhì)傳感器安裝在傳感器支撐架上。

其中，所述魚形多腔浮體的底部中心設(shè)有主支撐架，所述主支撐架的底端通過(guò)鉸鏈與輔助伸縮桿瓤裝置的頂端進(jìn)行連接。

其中，所述各容納艙之間通過(guò)中空隔板進(jìn)行分隔。

其中，所述浮球由泡沫材料制成。

本實(shí)用新型的有益效果為：當(dāng)水位或者潮位變化時(shí)，浮球體將帶動(dòng)魚形多腔浮體順應(yīng)主伸縮桿瓤裝置中的伸縮桿上下移動(dòng)，于此同時(shí)，輔助伸縮桿 瓤裝置中的伸縮桿也將實(shí)現(xiàn)伸縮運(yùn)動(dòng)來(lái)牽引和支撐魚形多腔浮體，以此來(lái)適應(yīng)浮標(biāo)所投放位置水位和潮位的變化；另魚形多腔浮體設(shè)計(jì)為偏扁橢圓結(jié)構(gòu)體，在順應(yīng)浮球體引導(dǎo)上下運(yùn)動(dòng)來(lái)適應(yīng)水位和潮位的變化時(shí)，也可在自身結(jié)構(gòu)的作用下，順應(yīng)浪潮的最大方向，以保持魚形多腔浮體與最大浪流方向平行，最終使得魚形多腔浮體尾部安裝的葉輪具有最大的浪流迎接面積，以此帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能，為搭載的傳感器供電，實(shí)現(xiàn)海洋浪流能的充分利用。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中的局部剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。

如圖1所示，一種表層隨浪流自供電多參數(shù)收集浮標(biāo)，包括基座1，基座1一般安裝于水面以下，可與水底接觸，也可通過(guò)浮力計(jì)算漂浮在水中。基座1上垂直向上凸伸出主伸縮桿瓤裝置2，在主伸縮桿瓤裝置2的頂部固連有浮球體3，且還通過(guò)連桿4與魚形多腔浮體5的頭部相連，連桿4與主伸縮桿瓤裝置2的頂部之間具體通過(guò)套桿軸承8實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，魚形多腔浮 體5的底部連有輔助伸縮桿瓤裝置6，輔助伸縮桿瓤裝置6的底部也通過(guò)套桿軸承8與主伸縮桿瓤裝置2之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

這里的主伸縮桿瓤裝置2和輔助伸縮桿瓤裝置6結(jié)構(gòu)相同，包括導(dǎo)桿21，嵌套在導(dǎo)桿21內(nèi)的伸縮桿22，以及將導(dǎo)桿21和伸縮桿22包覆在內(nèi)形成密封腔的耐腐蝕柔性膜瓤23。

浮球體3包括中空的浮球31，浮球31具有可有泡沫制成。在浮球31的上半部分覆蓋有環(huán)形太陽(yáng)能電池板32，浮球31的頂部安裝有天線34，在浮球31的空腔內(nèi)放置有與環(huán)形太陽(yáng)能電池板32相連的太陽(yáng)能電源控制器33。

魚形多腔浮體5設(shè)計(jì)為橢圓偏扁魚性，魚形多腔浮體5的內(nèi)部為上下兩層多腔體結(jié)構(gòu)，且左右對(duì)稱，下層各腔體為密封浮力艙52，上層各腔體為容納艙53，各容納艙53之間具體通過(guò)中空隔板進(jìn)行分隔。各密封浮力艙52中充有高密度氣體；各容納艙53內(nèi)從魚形多腔浮體5的尾部至頭部方向依次放有聯(lián)軸器54、發(fā)電機(jī)55、逆變整流器56、蓄電池57、信息采集器58和配重塊59。

魚形多腔浮體5的尾部設(shè)有葉輪51，葉輪51通過(guò)聯(lián)軸器54與發(fā)電機(jī)55的主軸相連，發(fā)電機(jī)55的輸出經(jīng)逆變整流器56后接蓄電池57，所述蓄電池57還通過(guò)中空桿與太陽(yáng)能電源控制器33相連，用于存儲(chǔ)發(fā)電機(jī)55和 環(huán)形太陽(yáng)能電池板32轉(zhuǎn)化的電能，同時(shí)述蓄電池57還與外置水質(zhì)傳感器7相連，為外置水質(zhì)傳感器7進(jìn)行供電。

魚形多腔浮體5的底部中心設(shè)有主支撐架511，所述主支撐架511的底端通過(guò)鉸鏈與輔助伸縮桿瓤裝置6的頂端進(jìn)行連接。在魚形多腔浮體5的底部還設(shè)有對(duì)稱的傳感器支撐架510，在傳感器支撐架510上安裝有外置水質(zhì)傳感器7。所述外置水質(zhì)傳感器7連接信息采集器58，而信息采集器58的信息發(fā)射端口還與浮球31頂部的天線34相連。

由于本浮標(biāo)要在水域環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)，所以各個(gè)連接處均采用橡膠圈進(jìn)行密封。

本浮標(biāo)可實(shí)現(xiàn)以下幾種功能：

1)自適應(yīng)漲落潮。當(dāng)洪汛期或日月食而引起潮位改變時(shí)，浮球31使得主伸縮桿瓤裝置2中的伸縮桿22沿著導(dǎo)桿21上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)通過(guò)套桿軸承8和連桿4與主伸縮桿瓤裝置2的頂部連接的魚形多腔浮體5一同上下移動(dòng)，與此同時(shí)，輔助伸縮桿瓤裝置6中的伸縮桿22也會(huì)隨著魚形多腔浮體5的位置變化沿著導(dǎo)桿21作直線移動(dòng)，起到連接和支撐魚形多腔浮體5的作用，以此適應(yīng)潮漲潮落。

2)自適應(yīng)隨浪流向。魚形多腔浮體5設(shè)計(jì)為橢圓偏扁魚性，作用類似于尾舵，能適應(yīng)浪流方向。由于魚形多腔浮體5通過(guò)套桿軸承8和連桿4與主 伸縮桿瓤裝置2的頂部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，因而魚形多腔浮體5可圍繞主伸縮桿瓤裝置2作360度旋轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，魚形多腔浮體5的底部還通過(guò)輔助伸縮桿瓤裝置6和套桿軸承8與主伸縮桿瓤裝置2轉(zhuǎn)動(dòng)連接，實(shí)現(xiàn)魚形多腔浮體5在在縱向截面上的支撐，以及加強(qiáng)圍繞主伸縮桿瓤裝置2作360度的旋轉(zhuǎn)，以此實(shí)現(xiàn)浮標(biāo)自適應(yīng)浪流向的作用。

3)自供電。本浮標(biāo)有兩條自供電路線：其一是利用浪流供電，魚形多腔浮體5其自身可順應(yīng)最大浪流向，因此其尾部的葉輪51的葉片總是能垂直于浪流方向，浪流推動(dòng)葉輪51旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)55轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行發(fā)電，經(jīng)逆變整流器56后，最終將電能存儲(chǔ)于蓄電池57中；其二是利用太陽(yáng)能供電，環(huán)形太陽(yáng)能電池板32吸收太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能，然后通過(guò)太陽(yáng)能電源控制器33和中空桿將該電能存儲(chǔ)于蓄電池57中。蓄電池57中存儲(chǔ)的電能用于為安裝在魚形多腔浮體5底部的外置水質(zhì)傳感器7進(jìn)行供電，以此實(shí)現(xiàn)浮標(biāo)的自供電作用。

4)信息傳輸。安裝在魚形多腔浮體5底部的外置水質(zhì)傳感器7用于采集水質(zhì)信息數(shù)據(jù)，并傳輸至信息采集器58，然后再通過(guò)天線34實(shí)現(xiàn)水質(zhì)信息數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。