一种浮标式自供电水质监测装置

本发明属于水质监测，尤其涉及一种浮标式自供电水质监测装置。

背景技术：

1、海洋牧场面临着海洋环境保护、资源管理等一系列挑战，需要不断创新和技术支持。随着海洋牧场的不断发展，海洋牧场检测能力设备也变得尤为重要，因为良好的检测设备能够帮助保障海洋牧场的生产质量和环境可持续性，推动海洋牧场产业持续健康发展。

2、目前现有的水质监测设备一般通过有线供电或者太阳能供电，但是，有线式水质监测浮标的特点是需要陆地连接电缆至浮标供电，容易受限于电缆长度，其布置位置和范围受到限制，导致了监测范围的局限性；太阳能供电式水质监测浮标的特点是仅依赖太阳能作为唯一的能源来源，天气条件的不确定性可能导致设备在一些时段或特定天气下将无法进行稳定、持续的供电；而有线远程水质监测浮标的特点是需要陆地连接数据线至浮标进行水质监测数据传输，复杂多变的海洋环境使其传输稳定性受到影响，可能导致数据传输中断。

3、因此，为了解决以上三种不同水质监测浮标供电方式所导致的问题，本申请设计了一种浮标式自供电水质监测装置来解决上述的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种浮标式自供电水质监测装置。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种浮标式自供电水质监测装置，包括水上机构和水下机构，所述水上机构包括漂浮在水面上的漂浮组件，所述漂浮组件的顶端设置有太阳能发电组件，所述太阳能发电组件与设置在所述漂浮组件内的控制模块电性连接；

3、所述水下机构包括设置在所述漂浮组件底端的并与外界水体连通的固定壳，所述固定壳上设置有纳米摩擦发电组件和电磁发电组件，所述纳米摩擦发电组件和所述电磁发电组件耦合设置，所述纳米摩擦发电组件和所述电磁发电组件分别与所述控制模块电性连接；

4、所述漂浮组件的底端可升降设置有监测组件，所述监测组件与所述控制模块电性连接。

5、优选的，所述纳米摩擦发电组件包括摆动设置在所述固定壳内的摆锤阻尼器，所述摆锤阻尼器的顶端固接有纳米摩擦发电模块，所述纳米摩擦发电模块与所述固定壳内腔顶端滑动接触。

6、优选的，所述电磁发电组件包括若干阵列设置在所述固定壳顶端的电磁线圈，所述摆锤阻尼器朝向所述固定壳顶端的一端设置有若干永磁体，所述永磁体与所述电磁线圈对应设置。

7、优选的，所述漂浮组件底端设置有连接架，所述连接架的底端设置有锚链，所述锚链位于所述固定壳的下方，所述锚链的底端设置有固定锚。

8、优选的，所述漂浮组件包括漂浮在水上的浮力体，所述固定壳固定安装在所述浮力体内圈，所述固定壳顶端的顶端伸入所述浮力体顶端的设备舱内；所述控制模块设置在所述设备舱内，所述太阳能发电组件设置在所述设备舱的顶端。

9、优选的，所述太阳能发电组件包括转动连接在所述设备舱顶端的调节座，所述调节座上活动设置有太阳能发电模块，所述太阳能发电模块与所述控制模块电性连接。

10、优选的，所述调节座包括设置在所述浮力体顶端的支撑壳，所述支撑壳上转动连接有太阳方位与高度角追踪机，所述太阳方位与高度角追踪机与所述控制模块电性连接。

11、优选的，所述太阳方位与高度角追踪机包括转动连接在所述支撑壳上的第一安装板，所述第一安装板与设置在所述支撑壳内的第一伺服电机传动连接，所述第一安装板上活动连接有第二安装板，太阳能发电模块安装在所述第二安装板上。

12、优选的，所述浮力体的顶端设置有若干高度可调节的桅杆，所述桅杆环绕在所述支撑壳设置；所述桅杆的顶端设置有风向风力计。

13、优选的，所述设备舱内设置有线缆卷盘，所述线缆卷盘上缠绕设置有连接线缆，所述连接线缆穿过所述浮力体并电性连接有水质检测传感器，所述水质检测传感器伸入水面下。

14、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：本发明公开了一种浮标式自供电水质监测装置，通过在水上机构设置太阳能发电组件，水下机构内电磁发电组件和纳米摩擦发电组件耦合设置，通过多元化供电方式实现自供电式水质实时监测工作模式；太阳能-电磁-纳米摩擦耦合发电，有效提高发电装置的输出电流电压；同时太阳能发电、电磁发电和纳米摩擦的电路采用并联设置，从而利用较稳定的高电压、低电流为用电负载供电，实现“或”逻辑，保证了整个电流环路输出都稳定在一个较微小的范围内以此达到持续、稳定的供电性能。

15、本发明结构紧凑，稳定性强，提高了设备在水面的稳定，并且采用多种发电方式耦合并联发电的形式，利用复合发电技术，实现了装置的漂浮在水面行的稳定供电，降低设备的维护难度。

技术特征：

1.一种浮标式自供电水质监测装置，其特征在于：包括水上机构和水下机构，所述水上机构包括漂浮在水面上的漂浮组件，所述漂浮组件的顶端设置有太阳能发电组件，所述太阳能发电组件与设置在所述漂浮组件内的控制模块（23）电性连接；

2.根据权利要求1所述的浮标式自供电水质监测装置，其特征在于：所述纳米摩擦发电组件包括摆动设置在所述固定壳（17）内的摆锤阻尼器（13），所述摆锤阻尼器（13）的顶端固接有纳米摩擦发电模块（12），所述纳米摩擦发电模块（12）与所述固定壳（17）内腔顶端滑动接触。

3.根据权利要求2所述的浮标式自供电水质监测装置，其特征在于：所述电磁发电组件包括若干阵列设置在所述固定壳（17）顶端的电磁线圈（19），所述摆锤阻尼器（13）朝向所述固定壳（17）顶端的一端设置有若干永磁体（20），所述永磁体（20）与所述电磁线圈（19）对应设置。

4.根据权利要求1所述的浮标式自供电水质监测装置，其特征在于：所述漂浮组件底端设置有连接架（21），所述连接架（21）的底端设置有锚链（14），所述锚链（14）位于所述固定壳（17）的下方，所述锚链（14）的底端设置有固定锚（16）。

5.根据权利要求4所述的浮标式自供电水质监测装置，其特征在于：所述漂浮组件包括漂浮在水上的浮力体（18），所述固定壳（17）固定安装在所述浮力体（18）内圈，所述固定壳（17）顶端的顶端伸入所述浮力体（18）顶端的设备舱（5）内；所述控制模块（23）设置在所述设备舱（5）内，所述太阳能发电组件设置在所述设备舱（5）的顶端。

6.根据权利要求5所述的浮标式自供电水质监测装置，其特征在于：所述太阳能发电组件包括转动连接在所述设备舱（5）顶端的调节座，所述调节座上活动设置有太阳能发电模块（2），所述太阳能发电模块（2）与所述控制模块（23）电性连接。

7.根据权利要求6所述的浮标式自供电水质监测装置，其特征在于：所述调节座包括设置在所述浮力体（18）顶端的支撑壳（22），所述支撑壳（22）上转动连接有太阳方位与高度角追踪机（9），所述太阳方位与高度角追踪机（9）与所述控制模块（23）电性连接。

8.根据权利要求7所述的浮标式自供电水质监测装置，其特征在于：所述太阳方位与高度角追踪机（9）包括转动连接在所述支撑壳（22）上的第一安装板（24），所述第一安装板（24）与设置在所述支撑壳（22）内的第一伺服电机（3）传动连接，所述第一安装板（24）上活动连接有第二安装板（26），太阳能发电模块（2）安装在所述第二安装板（26）上。

9.根据权利要求7所述的浮标式自供电水质监测装置，其特征在于：所述浮力体（18）的顶端设置有若干高度可调节的桅杆（10），所述桅杆（10）环绕在所述支撑壳（22）设置；所述桅杆（10）的顶端设置有风向风力计（11）。

10.根据权利要求5所述的浮标式自供电水质监测装置，其特征在于：所述设备舱（5）内设置有线缆卷盘（6），所述线缆卷盘（6）上缠绕设置有连接线缆（7），所述连接线缆（7）穿过所述浮力体（18）并电性连接有水质检测传感器（8），所述水质检测传感器（8）伸入水面下。

技术总结本发明属于水质监测技术领域，公开了一种浮标式自供电水质监测装置，包括水上机构和水下机构，水上机构包括漂浮在水面上的漂浮组件，漂浮组件的顶端设置有太阳能发电组件；水下机构包括固定壳，固定壳上设置有纳米摩擦发电组件和电磁发电组件，纳米摩擦发电组件和电磁发电组件耦合设置，纳米摩擦发电组件和电磁发电组件分别与控制模块电性连接；漂浮组件的底端可升降设置有监测组件，监测组件与控制模块电性连接。本发明结构紧凑，稳定性强，提高了设备在水面的稳定，并且采用多种发电方式耦合并联发电的形式，利用复合发电技术，实现了装置的漂浮在水面行的稳定供电，降低设备的维护难度。技术研发人员：周铃博,李昊炜,易志徽,李在文,黄邦鑫,陈学荣,黄俏茵,冯诺,陈秋琳,巫卓銮,郭睿轩,廖翔宇,徐锦翔,凌丽雅,陈文浩受保护的技术使用者：广东海洋大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25