一種用于港口岸線水環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測(cè)的浮標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于港口岸線水環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測(cè)的浮標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)。本實(shí)用新型中風(fēng)機(jī)與風(fēng)光互補(bǔ)控制器電源連接，太陽(yáng)能板與風(fēng)光互補(bǔ)控制器電源連接，風(fēng)光互補(bǔ)控制與蓄電池電源連接，風(fēng)光互補(bǔ)控制與CotexM0單片機(jī)信號(hào)連接，蓄電池與電源變換模塊電源連接，CotexM0單片機(jī)與磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)連接，CotexM0單片機(jī)與SDHC存儲(chǔ)卡信號(hào)連接，CotexM0單片機(jī)與銥星模塊信號(hào)連接，CotexM0單片機(jī)與第一水質(zhì)傳感器、第二水質(zhì)傳感器、第三水質(zhì)傳感器、浮標(biāo)控制裝置信號(hào)連接。本實(shí)用新型可以同時(shí)檢測(cè)多路水質(zhì)傳感器，支持本地大容量存儲(chǔ)和銥星通信數(shù)據(jù)傳輸，還可用銥星通信方式對(duì)浮標(biāo)體進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
【專利說(shuō)明】—種用于港口岸線水環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測(cè)的浮標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及以港口岸線水環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測(cè)為主要功能的浮標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)，是一種用于港口岸線環(huán)境下浮標(biāo)內(nèi)所用的數(shù)據(jù)采集與控制裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]港口岸線是指已有港區(qū)、規(guī)劃港區(qū)和其他用于港航設(shè)施建設(shè)的一定范圍的水域與陸域。港口岸線是港口建設(shè)的基礎(chǔ)性資源，是國(guó)家的寶貴戰(zhàn)略資源。港口岸線是不可再生的稀缺資源，也是港口經(jīng)濟(jì)發(fā)展的生命線，對(duì)于海洋資源的開(kāi)發(fā)與保護(hù)要從對(duì)港口岸線的開(kāi)發(fā)與保護(hù)開(kāi)始。港口岸線的水環(huán)境浮標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以完善海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)體系、防災(zāi)減災(zāi)預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)、重大海洋污染事件應(yīng)急處理機(jī)制等，因此具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前港口岸線資源規(guī)劃和開(kāi)發(fā)利用的前期調(diào)查工作，基本上都是通過(guò)船載拖曳式探測(cè)進(jìn)行的，對(duì)水文、生態(tài)等評(píng)估都是只在一個(gè)階段時(shí)間進(jìn)行的，無(wú)法在對(duì)港口岸線評(píng)估、規(guī)劃、開(kāi)發(fā)和利用的全過(guò)程中實(shí)現(xiàn)水環(huán)境多參數(shù)剖面監(jiān)測(cè)。在港口岸線開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，也無(wú)法對(duì)潛在的危險(xiǎn)和危害進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，因此無(wú)法滿足“智慧海洋”的建設(shè)預(yù)期。因此本實(shí)用新型提供了一種港口岸線水環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測(cè)的浮標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)，以滿足港口岸線水環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸與浮標(biāo)體可程控的需求。在我國(guó)廣闊的港口岸線環(huán)境條件下，存在著充沛的風(fēng)能和太陽(yáng)能。風(fēng)能和太陽(yáng)能都是潔凈的可再生能源，但是其單獨(dú)利用受季節(jié)性和地域性影響差異較大，而風(fēng)光互補(bǔ)供電技術(shù)能結(jié)合風(fēng)能和太陽(yáng)能的優(yōu)勢(shì)。風(fēng)能與太陽(yáng)能在統(tǒng)計(jì)上存在互補(bǔ)的特性:白天晴朗天氣下太陽(yáng)能豐富，風(fēng)雨天氣下風(fēng)能可以補(bǔ)償太陽(yáng)能的短缺；夜晚太陽(yáng)能無(wú)法提供能源，但是風(fēng)能在夜晚卻還可以發(fā)揮作用。這種風(fēng)光互補(bǔ)供電特性可以避免單一風(fēng)能或者太陽(yáng)能供電能量持續(xù)性不足的缺點(diǎn)，從而有效整合利用自然能源。因此本實(shí)用新型提供一種以風(fēng)光互補(bǔ)供電作為浮標(biāo)系統(tǒng)長(zhǎng)期不間斷能源的港口岸線水環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測(cè)的浮標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于港口岸線水環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測(cè)的浮標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型所采取的具體技術(shù)方案:
[0005]本實(shí)用新型包括風(fēng)機(jī)、太陽(yáng)能板、風(fēng)光互補(bǔ)控制器、磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)、30此存儲(chǔ)卡、00^6x10單片機(jī)、銥星模塊、蓄電池、電源變換模塊、第一水質(zhì)傳感器、第二水質(zhì)傳感器、第三水質(zhì)傳感器和浮標(biāo)控制裝置。
[0006]所述的風(fēng)機(jī)與風(fēng)光互補(bǔ)控制器電源連接，太陽(yáng)能板與風(fēng)光互補(bǔ)控制器電源連接，風(fēng)光互補(bǔ)控制與蓄電池電源連接，風(fēng)光互補(bǔ)控制與001:6x10單片機(jī)信號(hào)連接，蓄電池與電源變換模塊電源連接，電源變換模塊與00^x10單片機(jī)、磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)、銥星模塊電源、30此存儲(chǔ)卡、浮標(biāo)控制裝置電源連接，〔01:6x10單片機(jī)與磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)連接，001:6x10單片機(jī)與80！10存儲(chǔ)卡信號(hào)連接，單片機(jī)與銥星模塊信號(hào)連接，(?仏細(xì)0單片機(jī)與第一水質(zhì)傳感器、第二水質(zhì)傳感器、第三水質(zhì)傳感器、浮標(biāo)控制裝置信號(hào)連接。
[0007]所述的風(fēng)光互補(bǔ)控制器包括風(fēng)機(jī)接口、太陽(yáng)能接口、八(:/0(:變換電路、80081斬波電路、第一驅(qū)動(dòng)電路、第一檢測(cè)電路、核心處理模塊、第二驅(qū)動(dòng)電路、第二檢測(cè)電路、冊(cè)(?斬波電路、負(fù)載控制模塊和外接負(fù)載接口。
[0008]80081斬波電路通過(guò)…/00變換電路與風(fēng)機(jī)接口信號(hào)連接，太陽(yáng)能接口直接與冊(cè)(?斬波電路信號(hào)連接。
[0009]第一檢測(cè)電路的輸出端接第80031斬波電路輸入端，第一檢測(cè)電路輸出端接核心處理模塊；核心處理模塊通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)80031斬波電路。
[0010]第二檢測(cè)電路的輸出端接冊(cè)(?斬波電路輸入端，第二檢測(cè)電路輸出端接核心處理模塊；核心處理模塊通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)冊(cè)(?斬波電路。
[0011]外接負(fù)載接口通過(guò)負(fù)載控制模塊與核心處理模塊連接。
[0012]與【背景技術(shù)】相比，本實(shí)用新型有益效果在于:本實(shí)用新型可以同時(shí)檢測(cè)多路水質(zhì)傳感器，支持本地大容量存儲(chǔ)和銥星通信數(shù)據(jù)傳輸，還可用銥星通信方式對(duì)浮標(biāo)體進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本實(shí)用新型的風(fēng)光互補(bǔ)控制器結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]本實(shí)用新型所述的港口岸線水環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測(cè)浮標(biāo)的監(jiān)控系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)、太陽(yáng)能板、風(fēng)光互補(bǔ)控制器、磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)、30此存儲(chǔ)卡、00^6x10單片機(jī)、銥星模塊、蓄電池、電源變換模塊、水質(zhì)傳感器1、水質(zhì)傳感器2、水質(zhì)傳感器3和浮標(biāo)控制裝置。
[0017]如圖1所示，所述的風(fēng)機(jī)與風(fēng)光互補(bǔ)控制器電源連接，太陽(yáng)能板與風(fēng)光互補(bǔ)控制器電源連接，風(fēng)光互補(bǔ)控制與蓄電池電源連接，風(fēng)光互補(bǔ)控制與00^x10單片機(jī)信號(hào)連接，蓄電池與電源變換模塊電源連接，電源變換模塊與0^6x10單片機(jī)、磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)、銥星模塊電源、30此存儲(chǔ)卡、浮標(biāo)控制裝置電源連接，0^6x10單片機(jī)與磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)信號(hào)連接，00^6X10單片機(jī)與如此存儲(chǔ)卡信號(hào)連接，(?仏細(xì)0單片機(jī)與銥星模塊信號(hào)連接，單片機(jī)與水質(zhì)傳感器1、水質(zhì)傳感器2、水質(zhì)傳感器3、浮標(biāo)控制裝置信號(hào)連接。風(fēng)機(jī)在風(fēng)力推動(dòng)下產(chǎn)生三相交流電，太陽(yáng)能板在太陽(yáng)照射下產(chǎn)生直流電，所述的風(fēng)光互補(bǔ)控制器將風(fēng)機(jī)輸出電源和太陽(yáng)能板輸出電源轉(zhuǎn)換為安全可靠電能并高效地傳輸給蓄電池，蓄電池電壓為12乂。蓄電池通過(guò)電源變換模塊變?yōu)橛嵑?.電壓等級(jí)供給磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)、30此存儲(chǔ)卡、001:6x10單片機(jī)、銥星模塊和浮標(biāo)控制裝置。001:6x10單片機(jī)按定時(shí)采集水質(zhì)傳感器1、水質(zhì)傳感器2、水質(zhì)傳感器3的傳感數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到如此存儲(chǔ)卡中，并通過(guò)銥星模塊發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器。遠(yuǎn)程服務(wù)器為一臺(tái)能夠連接互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)，通過(guò)數(shù)據(jù)收發(fā)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)收集與傳送。遠(yuǎn)程服務(wù)器也可以發(fā)送指令給銥星模塊，進(jìn)而傳送到031:6x10單片機(jī)，001:6x10單片機(jī)輸出控制實(shí)現(xiàn)對(duì)浮標(biāo)控制裝置的遠(yuǎn)程控制，00^6x10單片機(jī)的4路10輸出可以單獨(dú)控制4路不同的浮標(biāo)控制量。磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)作為整個(gè)系統(tǒng)正常工作的開(kāi)啟開(kāi)關(guān)，只要在磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)處放置磁鐵就可以關(guān)閉0^x10單片機(jī)的采集傳輸功能，正常應(yīng)用情況下只要取出磁鐵即可。所述的太陽(yáng)能板、風(fēng)機(jī)和蓄電池采用無(wú)錫乃爾風(fēng)電技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司提供的成熟產(chǎn)品，太陽(yáng)能板指標(biāo)為1201/127，風(fēng)機(jī)指標(biāo)為3001/127，蓄電池指標(biāo)為2001/127。
[0018]港口岸線的水環(huán)境多參數(shù)傳感數(shù)據(jù)包括溫度、電導(dǎo)率、鹽度、酸堿度、氧化還原電位、溶解氧、濁度、葉綠素、藍(lán)綠藻等，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇不同的傳感器組合。本實(shí)用新型所述的監(jiān)控系統(tǒng)提供了多路數(shù)據(jù)接口，可以實(shí)現(xiàn)各種傳感數(shù)據(jù)的高速實(shí)時(shí)采集；傳感數(shù)據(jù)自存儲(chǔ)容量大，并兼有銥星通信遠(yuǎn)程傳輸功能；具有遠(yuǎn)程控制功能，可以通過(guò)銥星通信遠(yuǎn)程遙控浮標(biāo)控制裝置；待機(jī)功耗低，可設(shè)置傳感數(shù)據(jù)的采樣頻率，因此可以滿足港口岸線水環(huán)境多參數(shù)浮標(biāo)監(jiān)測(cè)的需求。
[0019]如圖2所示，所述的風(fēng)光互補(bǔ)控制器包括風(fēng)機(jī)接口、太陽(yáng)能接口、…/0(:變換、80081斬波電路、驅(qū)動(dòng)電路1、檢測(cè)電路1、核心處理模塊、驅(qū)動(dòng)電路2、檢測(cè)電路2、斬波電路、負(fù)載控制模塊、外接負(fù)載接口和蓄電池接口。風(fēng)光互補(bǔ)控制器可以智能控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池板，將風(fēng)能和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能供浮標(biāo)微系統(tǒng)使用，并將多余的電能存儲(chǔ)到蓄電池中，以滿足整個(gè)監(jiān)測(cè)浮標(biāo)系統(tǒng)長(zhǎng)期不間斷工作的能源需求。風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的三相交流電，通過(guò)八(:/0(:變換轉(zhuǎn)換成為直流電，該直流電壓比蓄電池電壓低，需采用80031斬波電路抬高電壓對(duì)蓄電池充電。由于控制80031斬波電路開(kāi)關(guān)管的？麗信號(hào)有特殊的要求，核心處理模塊輸出的？麗信號(hào)并不能滿足，所以需要添加驅(qū)動(dòng)電路1以抬高核心處理模塊輸出的？麗信號(hào)電壓，然后再用該？麗信號(hào)控制80031斬波電路。檢測(cè)電路1主要采集風(fēng)機(jī)整流后的輸出電壓值與風(fēng)機(jī)回路的充電電流，根據(jù)此電壓和電流值由核心處理模塊做出進(jìn)一步的控制。太陽(yáng)能板的輸出為電壓較高的直流電，采用冊(cè)(?斬波電路進(jìn)行降壓對(duì)蓄電池充電。核心控制電路輸出的？麗信號(hào)邏輯電平為3.37，它對(duì)開(kāi)關(guān)管103的驅(qū)動(dòng)能力不足。驅(qū)動(dòng)電路2受到核心控制電路？麗信號(hào)的激勵(lì)，從而產(chǎn)生與核心控制電路基本同步的新信號(hào)，邏輯電平可以達(dá)到107及以上，峰值驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)2八，這足以驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)103管。檢測(cè)電路2主要通過(guò)對(duì)輸入電壓信號(hào)進(jìn)行分壓方式檢測(cè)電壓，采用霍爾電流傳感器進(jìn)行充電電流檢測(cè)。負(fù)載控制模塊的主要功能是實(shí)現(xiàn)負(fù)載的功率輸出控制，它受到核心處理模塊的控制可以切斷或加載負(fù)載。它還具有簡(jiǎn)單功率變換功能，可以實(shí)現(xiàn)全功率或半功率輸出。
[0020]所述的風(fēng)光互補(bǔ)控制器采用最大功率點(diǎn)跟蹤方式⑶--”控制風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)能板對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，同時(shí)設(shè)計(jì)了太陽(yáng)能電池防反沖、太陽(yáng)能電池防反接、蓄電池過(guò)充電、蓄電池過(guò)放電、負(fù)載短路、過(guò)載、防雷、風(fēng)機(jī)限流、風(fēng)機(jī)自動(dòng)剎車等保護(hù)功能，保證整體系統(tǒng)的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用估算，選擇合適功率的風(fēng)機(jī)、太陽(yáng)能板和蓄電池，通過(guò)風(fēng)光互補(bǔ)供電控制器為整個(gè)浮標(biāo)系統(tǒng)提供安全智能的電源管理。
[0021]本實(shí)用新型的主要技術(shù)參數(shù)如下:
[0022]( 1)水質(zhì)傳感器接口數(shù)為3路；
[0023]( 2)浮標(biāo)體控制點(diǎn)數(shù)為4路；
[0024](3)數(shù)據(jù)傳輸采用銥星衛(wèi)星通信；
[0025](4)遠(yuǎn)程控制采用銥星衛(wèi)星通信；
[0026]( 5 )本地存儲(chǔ)容量最大支持32(? ；
[0027](6)采用磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟控制；
[0028]本實(shí)用新型提供了一種適用于港口岸線應(yīng)用場(chǎng)景的水環(huán)境多參數(shù)浮標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)，為港口岸線的科學(xué)監(jiān)測(cè)、合理利用與實(shí)時(shí)保護(hù)提供一種實(shí)用方案和成熟產(chǎn)品。港口岸線水環(huán)境多參數(shù)浮標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，可應(yīng)用于各種近海資源探測(cè)和海洋水體調(diào)查監(jiān)測(cè)、近海岸與河流污染監(jiān)測(cè)及災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)警、近海漁業(yè)養(yǎng)殖細(xì)粒度監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。
【權(quán)利要求】
1.一種用于港口岸線水環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測(cè)的浮標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)，包括風(fēng)機(jī)、太陽(yáng)能板、風(fēng)光互補(bǔ)控制器、磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)、SDHC存儲(chǔ)卡、CotexMO單片機(jī)、銥星模塊、蓄電池、電源變換模塊、第一水質(zhì)傳感器、第二水質(zhì)傳感器、第三水質(zhì)傳感器和浮標(biāo)控制裝置，其特征在于: 所述的風(fēng)機(jī)與風(fēng)光互補(bǔ)控制器電源連接，太陽(yáng)能板與風(fēng)光互補(bǔ)控制器電源連接，風(fēng)光互補(bǔ)控制與蓄電池電源連接，風(fēng)光互補(bǔ)控制與CotexMO單片機(jī)信號(hào)連接,蓄電池與電源變換模塊電源連接，電源變換模塊與CotexMO單片機(jī)、磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)、銥星模塊電源、SDHC存儲(chǔ)卡、浮標(biāo)控制裝置電源連接，CotexMO單片機(jī)與磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)連接，CotexMO單片機(jī)與SDHC存儲(chǔ)卡信號(hào)連接，CotexMO單片機(jī)與銥星模塊信號(hào)連接，CotexMO單片機(jī)與第一水質(zhì)傳感器、第二水質(zhì)傳感器、第三水質(zhì)傳感器、浮標(biāo)控制裝置信號(hào)連接； 所述的風(fēng)光互補(bǔ)控制器包括風(fēng)機(jī)接口、太陽(yáng)能接口、AC/DC變換電路、BOOST斬波電路、第一驅(qū)動(dòng)電路、第一檢測(cè)電路、核心處理模塊、第二驅(qū)動(dòng)電路、第二檢測(cè)電路、BUCK斬波電路、負(fù)載控制模塊和外接負(fù)載接口 ； BOOST斬波電路通過(guò)AC/DC變換電路與風(fēng)機(jī)接口信號(hào)連接，太陽(yáng)能接口直接與BUCK斬波電路信號(hào)連接； 第一檢測(cè)電路的輸出端接第BOOST斬波電路輸入端,第一檢測(cè)電路輸出端接核心處理模塊；核心處理模塊通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)BOOST斬波電路； 第二檢測(cè)電路的輸出端接BUCK斬波電路輸入端，第二檢測(cè)電路輸出端接核心處理模塊；核心處理模塊通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)BUCK斬波電路； 外接負(fù)載接口通過(guò)負(fù)載控制模塊與核心處理模塊連接。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK204215192SQ201420657723
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】張美燕, 周莉萍 申請(qǐng)人:浙江水利水電學(xué)院