一种水生态监测装置、系统及其方法

本发明涉及水生态监测，更具体地说，它涉及一种水生态监测装置、系统及其方法。

背景技术：

1、水生态环境监测是以水环境为对象，运用物理的、化学的及生物的技术手段，对其中的污染物及其有关的组成成分进行定性、定量和系统的综合分析，以探索研究水环境质量的变化规律。水环境监测是为水环境管理提供可靠的基础数据，并为治理措施的效果评价提供科学依据。为了使监测数据能准确反映水环境的质量现况，预测水环境污染发展趋势，要求水环境监测数据应具有代表性、准确性、精密性、平行性、重复性、完整性及可比性。

2、目前，常见的水生态监测装置多是便携式的检测设备，由人为驾驶船舶于待监测水环境区域中进行采样分析，也有自动化无人驾驶船类监测设备，但此类设备造价较高，因其内部电器件较多而导致设备体积较大，且需要定期往返补充能源，且于水环境中所受环境因素较大，容易出现采集数据范围的误差，如采集过程时，监测设备随波浪移动而导致的位置偏差。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种水生态监测装置、系统及其方法。

2、本发明提供了一种水生态监测装置，包括密封式船体、设于密封式船体上的太阳能发电组件、电动船桨组件和采样监测组件、设于密封式船体内部的牵引机构和可调式电信号传输机构、连接在牵引机构上的万向倾角检测机构以及连接在万向倾角检测机构上的定位锚底件，所述定位锚底件固定安装在待测水域底基上；

3、所述万向倾角检测机构包括密封式万向节组件以及设于密封式万向节组件活动端上的倾角数据检测组件，所述牵引机构的输出端与密封式万向节组件活动端连接，所述密封式万向节组件固定端与定位锚底件同轴设置，密封式万向节组件的活动端在无外力作用时与固定端处于同轴状态；

4、所述牵引机构包括设于密封式船体内部的密封壳体、设于密封壳体上的电动绕管组件、缠绕在电动绕管组件上的柔性中通管以及设于柔性中通管内的第一集成线路；

5、所述可调式电信号传输机构包括设于密封式船体内的固定导电组件、活动连接在固定导电组件上的转动式导电组件，所述转动式导电组件的一端依次穿过密封壳体、电动绕管组件并延伸至电动绕管组件内部，转动式导电组件的一端与电动绕管组件同轴设置，所述柔性中通管的一端贯穿电动绕管组件并延伸至电动绕管组件内部，柔性中通管与转动式导电组件的一端固定连接，第一集成线路与转动式导电组件的一端电连接，所述柔性中通管的另一端贯穿密封式船体并与密封式万向节组件的活动端连接，第一集成线路的另一端与倾角数据检测组件电连接。

6、作为本发明的进一步优化方案，所述密封式万向节组件包括半球形底座、设于半球形底座内部的残球形滚动腔、设于残球形滚动腔底部的环形限位槽、设于残球形滚动腔内的支架、活动连接在支架上的若干个滚动珠、连接在支架轴心处的同轴杆、连接在半球形底座和同轴杆之间的柔性密封套，所述柔性密封套的一端与半球形底座的外壁密封连接，另一端与同轴杆的外壁密封连接。

7、作为本发明的进一步优化方案，所述半球形底座和同轴杆之间连接有若干个对称分布的弹性支撑件，弹性支撑件，若干个弹性支撑件均位于柔性密封套内。

8、作为本发明的进一步优化方案，所述倾角数据检测组件包括设于同轴杆一端的安装腔以及连接在安装腔内壁上的陀螺仪传感器，所述柔性中通管的另一端与同轴杆的一端连接，所述第一集成线路的另一端与陀螺仪传感器电连接。

9、作为本发明的进一步优化方案，所述电动绕管组件包括活动连接在密封壳体内壁上的绕管筒以及连接在密封壳体外壁上的集成式电机，所述集成式电机的输出轴与绕管筒同轴连接，柔性中通管的一端贯穿绕管筒并延伸至绕管筒内部，转动式导电组件的一端依次贯穿密封壳体和绕管筒并延伸至绕管筒内部，且转动式导电组件的一端与绕管筒同轴连接。

10、作为本发明的进一步优化方案，所述密封式船体的底部设有穿孔，穿孔于密封壳体内部空间连通，所述柔性中通管的另一端穿过穿孔并与同轴杆的一端连接。

11、作为本发明的进一步优化方案，所述固定导电组件包括固定连接在密封式船体内壁上的支板以及连接在支板上的环形导电轨道，支板设于密封壳体的一侧。

12、作为本发明的进一步优化方案，所述转动式导电组件包括滑动连接在环形导电轨道上的环形导电架、连接在环形导电架上的硬质中空管和第二集成线路，第二集成线路位于硬质中空管内部，第二集成线路与第一集成线路电连接，硬质中空管的一端依次贯穿密封壳体和绕管筒，且硬质中空管的一端与绕管筒同轴设置，硬质中空管的一端与密封壳体之间设有密封件。

13、一种水生态监测系统，包括如上述的水生态监测装置、设于水生态监测装置上的数据传输模块、数据存储模块以及数据处理模块，水生态监测装置、数据传输模块、数据存储模块均与数据处理模块电连接。

14、一种水生态监测方法，采用如上述的水生态监测装置，包括以下步骤：

15、将定位锚底件固定安装在待监测水域底基中心位置处；

16、通过电动船桨组件控制密封式船体朝向设定方向移动设定距离，并通过电动绕管组件调节密封式船体和密封式万向节组件之间的柔性中通管的长度以适配密封式船体的移动，并同时通过倾角数据检测组件检测密封式万向节组件的活动端偏转方向和偏转角度，直至密封式船体移动至设定位置时，开始控制采样监测组件进行采样监测，并将样品检测数据传输至控制终端。

17、本发明的有益效果在于：本发明采用了定位锚底件、万向倾角检测机构和牵引机构，通过万向倾角检测机构获取密封式船体移动时带动牵引机构中的柔性中通管的倾角方向和倾角数据，可以精准的获知密封式船体所移动方向以及移动距离，并且可以通过牵引机构控制密封式船体潜入水下的设定位置处进行数据采集，可以有效的提高水生态监测数据的精准性，降低误差。

技术特征：

1.一种水生态监测装置，其特征在于，包括密封式船体(1)、设于密封式船体(1)上的太阳能发电组件(2)、电动船桨组件(101)和采样监测组件(102)、设于密封式船体(1)内部的牵引机构(5)和可调式电信号传输机构(6)、连接在牵引机构(5)上的万向倾角检测机构(4)以及连接在万向倾角检测机构(4)上的定位锚底件(3)，所述定位锚底件(3)固定安装在待测水域底基上；

2.根据权利要求1所述的一种水生态监测装置，其特征在于，所述密封式万向节组件包括半球形底座(401)、设于半球形底座(401)内部的残球形滚动腔(4010)、设于残球形滚动腔(4010)底部的环形限位槽(4011)、设于残球形滚动腔(4010)内的支架(402)、活动连接在支架(402)上的若干个滚动珠(403)、连接在支架(402)轴心处的同轴杆(404)、连接在半球形底座(401)和同轴杆(404)之间的柔性密封套(405)，所述柔性密封套(405)的一端与半球形底座(401)的外壁密封连接，另一端与同轴杆(404)的外壁密封连接。

3.根据权利要求2所述的一种水生态监测装置，其特征在于，所述半球形底座(401)和同轴杆(404)之间连接有若干个对称分布的弹性支撑件(407)，弹性支撑件(407)，若干个弹性支撑件(407)均位于柔性密封套(405)内。

4.根据权利要求3所述的一种水生态监测装置，其特征在于，所述倾角数据检测组件包括设于同轴杆(404)一端的安装腔(4040)以及连接在安装腔(4040)内壁上的陀螺仪传感器(406)，所述柔性中通管(504)的另一端与同轴杆(404)的一端连接，所述第一集成线路(506)的另一端与陀螺仪传感器(406)电连接。

5.根据权利要求4所述的一种水生态监测装置，其特征在于，所述电动绕管组件包括活动连接在密封壳体(501)内壁上的绕管筒(502)以及连接在密封壳体(501)外壁上的集成式电机(503)，所述集成式电机(503)的输出轴与绕管筒(502)同轴连接，柔性中通管(504)的一端贯穿绕管筒(502)并延伸至绕管筒(502)内部，转动式导电组件的一端依次贯穿密封壳体(501)和绕管筒(502)并延伸至绕管筒(502)内部，且转动式导电组件的一端与绕管筒(502)同轴连接。

6.根据权利要求5所述的一种水生态监测装置，其特征在于，所述密封式船体(1)的底部设有穿孔(505)，穿孔(505)与密封壳体(501)内部空间连通，所述柔性中通管(504)的另一端穿过穿孔(505)并与同轴杆(404)的一端连接。

7.根据权利要求6所述的一种水生态监测装置，其特征在于，所述固定导电组件包括固定连接在密封式船体(1)内壁上的支板(601)以及连接在支板(601)上的环形导电轨道(602)，支板(601)设于密封壳体(501)的一侧。

8.根据权利要求7所述的一种水生态监测装置，其特征在于，所述转动式导电组件包括滑动连接在环形导电轨道(602)上的环形导电架(603)、连接在环形导电架(603)上的硬质中空管(604)和第二集成线路(605)，第二集成线路(605)位于硬质中空管(604)内部，第二集成线路(605)与第一集成线路(506)电连接，硬质中空管(604)的一端依次贯穿密封壳体(501)和绕管筒(502)，且硬质中空管(604)的一端与绕管筒(502)同轴设置，硬质中空管(604)的一端与密封壳体(501)之间设有密封件。

9.一种水生态监测系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一所述的水生态监测装置、设于水生态监测装置上的数据传输模块、数据存储模块以及数据处理模块，水生态监测装置、数据传输模块、数据存储模块均与数据处理模块电连接。

10.一种水生态监测方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一所述的水生态监测装置，包括以下步骤：

技术总结本发明涉及水生态监测技术领域，公开了一种水生态监测装置、系统及其方法，其中，一种水生态监测装置，包括密封式船体、设于密封式船体上的太阳能发电组件、电动船桨组件和采样监测组件、设于密封式船体内部的牵引机构和可调式电信号传输机构、连接在牵引机构上的万向倾角检测机构以及连接在万向倾角检测机构上的定位锚底件；本发明采用了定位锚底件、万向倾角检测机构和牵引机构，通过万向倾角检测机构获取密封式船体移动时带动牵引机构中的柔性中通管的倾角方向和倾角数据，可精准获知密封式船体移动方向和距离，并且可以通过牵引机构控制密封式船体潜入水下的设定位置处进行数据采集，可以有效的提高水生态监测数据的精准性，降低误差。技术研发人员：魏航,李林林,肖瑶,李行,雷钰受保护的技术使用者：湖北工业大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17