專利名稱：海洋臺站在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及海洋臺站自動觀測系統(tǒng)，尤其是涉及海洋臺站自動觀測系統(tǒng)的在線監(jiān)測裝置。
背景技術：
21世紀是海洋世紀。在全球陸地資源日趨緊張和環(huán)境不斷惡化的今天，世界各國紛紛將目光轉向海洋，開發(fā)海洋資源、發(fā)展海洋經(jīng)濟成為各個海洋國家的重要經(jīng)濟支柱 ，也是全球可持續(xù)發(fā)展的重要保證。世界海洋總面積為3. 6億km2，占地球表面的71 %。海洋是人類賴以生存和發(fā)展的空間，蘊藏著極其豐富的自然資源。開發(fā)利用海洋資源，發(fā)展海洋經(jīng)濟，保護海洋環(huán)境，是發(fā)展海洋事業(yè)的主要任務?？紤]到近年來海洋災害的頻發(fā)、極端惡劣天氣的增多以及海洋環(huán)境的污染等，都需要有更多長時間序列的、連續(xù)的、準確的海洋實測資料作為研究大洋總體時空變化、海洋災害預報和海洋環(huán)境保護的支撐條件。海洋觀測是研究海洋、開發(fā)海洋和利用海洋的基礎，海洋觀測技術的發(fā)展對于提高海洋資源的開發(fā)能力、促進海洋經(jīng)濟的發(fā)展、提高海洋環(huán)境監(jiān)測能力等都起著重要的作用。海洋臺站是建在沿海、島嶼、海上平臺或其它海上建筑物上的海洋觀測站的統(tǒng)稱。其主要任務是在人們經(jīng)濟活動最活躍、最集中的濱海區(qū)域進行水文氣象要素的觀測和資料處理，以便獲取能反映出觀測海區(qū)環(huán)境的基本特征和變化規(guī)律的基礎資料，為沿岸和陸架水域的科學研究、環(huán)境預報、資源開發(fā)、工程建設、軍事活動和環(huán)境保護提供可靠的依據(jù)。海洋自動觀測臺站大多安裝在海邊、島嶼，處于大自然的嚴酷考驗之中，除了經(jīng)受風霜雪雨日曬的侵襲，還可能遭到雷電、冰雹、風沙的襲擊和鹽霧的侵蝕，海洋臺站的工作環(huán)境非常惡劣，因此對海洋臺站的日常維護就顯得格外重要，以保持系統(tǒng)的正常運行。目前，使用風光互補發(fā)電系統(tǒng)的海洋自動觀測臺站，大多比較偏遠，而且十分分散，到現(xiàn)場維護費時費力，效率較低，很不方便，急需一種海洋臺站在線監(jiān)測系統(tǒng)，與現(xiàn)場維護相結合，有效減少現(xiàn)場維護的次數(shù)，確保海洋臺站的正常運行。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有使用風光互補發(fā)電系統(tǒng)的海洋自動觀測臺站缺乏在線監(jiān)測裝置、現(xiàn)場維護困難的問題，本實用新型推出一種海洋臺站在線監(jiān)測系統(tǒng)，在海洋臺站自動觀測系統(tǒng)的基礎上，增加輻照度計、溫濕度傳感器、向上的視頻攝像裝置；風光互補發(fā)電系統(tǒng)的控制器選用智能控制器，控制器可輸出風光互補發(fā)電系統(tǒng)的運行參數(shù)，并可實現(xiàn)遠程控制。在線監(jiān)測裝置采用風光互補發(fā)電系統(tǒng)供電；自動采集并存儲氣象信息和風光互補發(fā)電系統(tǒng)的運行參數(shù)，數(shù)據(jù)通信采用無線方式，及時向岸上數(shù)據(jù)中心傳送實時采集數(shù)據(jù)和存儲的歷史數(shù)據(jù)；同時采用無線視頻監(jiān)控，對測站現(xiàn)場設備實現(xiàn)可視化監(jiān)測。通過對采集數(shù)據(jù)和視頻圖像的分析，實現(xiàn)測站設備的遠程在線監(jiān)測。本實用新型涉及的海洋臺站在線監(jiān)測系統(tǒng)呈立式結構，由測量控制裝置和固定支撐裝置組成。固定支撐裝置包括混凝土基礎和測量支撐桿，測量支撐桿為空心的圓柱桿，測量支撐桿通過法蘭盤連接和固定在混凝土基礎上。測量控制裝置的部件設置在測量支撐桿上和混凝土基礎內(nèi)。測量控制裝置包括風光互補發(fā)電裝置、測量傳感器、照明裝置、采集控制裝置、無線視頻監(jiān)控裝置、無線數(shù)據(jù)通信裝置。風光互補發(fā)電裝置包括風力發(fā)電機、太陽能轉換裝置、蓄電池、風光互補控制器，風力發(fā)電機安裝在測量支撐桿的頂部，太陽能轉換裝置安裝在測量支撐桿的中部，風光互補控制器安裝在測量支撐桿下部設置的采集控制箱內(nèi)，蓄電池安裝在固定支撐裝置的混凝土基礎內(nèi)。風光互補控制器分別與風力發(fā)電機、太陽能轉換裝置和蓄電池連接，以控制風力 發(fā)電機和太陽能轉換裝置對蓄電池進行充電，風光互補控制器同時為系統(tǒng)供電。風光互補發(fā)電裝置通過風光互補控制器直接由風力發(fā)電機和太陽能轉換裝置為整個系統(tǒng)供電。風光互補控制器與采集控制裝置通過232接口連接，風光互補控制器響應采集控制裝置命令，將風光互補發(fā)電系統(tǒng)的運行參數(shù)傳送到采集控制裝置，運行參數(shù)包括蓄電池電壓、風機電壓、風機電流、風機功率、光伏電壓、光伏電流、光伏功率、負載電流及系統(tǒng)狀態(tài)，系統(tǒng)狀態(tài)包括過壓、欠壓、過載短路、卸載、過速剎車、手動剎車等。風光互補發(fā)電裝置為測量傳感器、照明裝置、采集控制裝置、無線視頻監(jiān)控裝置、無線數(shù)據(jù)通信裝置供電，在風能和太陽能有限時由蓄電池供電。風光互補發(fā)電裝置通過采集控制裝置進行電源管理，為其它設備供電。照明裝置設置在測量支撐桿斜向伸出的支桿上，照明裝置的開關由采集控制裝置控制。照明裝置在夜間和視線不好時使用，可實現(xiàn)全天候觀測。測量傳感器包括風傳感器、氣壓傳感器、輻照度計、溫濕度傳感器和水位傳感器。風傳感器測量風速和風向，安裝在測量支撐桿斜向伸出的支桿上。氣壓傳感器安裝在測量支撐桿下部設置的采集控制箱內(nèi)。輻照度計和溫濕度傳感器安裝在采集控制箱上部。水位傳感器采用雷達水位計，設置在測量支撐桿橫向伸出的水平支桿上，雷達水位計的電磁波發(fā)射機和接受機的指向與水平支桿垂直。風傳感器、氣壓傳感器、輻照度計、溫濕度傳感器和水位傳感器連接采集控制裝置和無線數(shù)據(jù)通信裝置，無線數(shù)據(jù)通信裝置為在線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡，將測量傳感器采集的測量數(shù)據(jù)發(fā)送出去。無線視頻監(jiān)控裝置包括視頻攝像裝置、視頻采集控制器、無線路由器。視頻攝像裝置設置在測量支撐桿的上部，包括向下視頻攝像裝置和向上視頻攝像裝置。向下視頻攝像裝置設置在風力發(fā)電機下部，向上視頻攝像裝置設置在向下視頻攝像裝置下部，視頻采集控制器、無線路由器設置在采集控制箱內(nèi)。視頻攝像裝置與視頻采集控制器和無線路由器連接，視頻采集控制器將視頻攝像裝置攝取的可視圖像經(jīng)過無線路由器發(fā)送至岸上數(shù)據(jù)中心。需要時，采集控制裝置接受岸上數(shù)據(jù)中心發(fā)送的命令，打開無線視頻監(jiān)控裝置的電源，為其供電。向下視頻攝像裝置可監(jiān)視向上視頻攝像裝置、風傳感器、照明裝置、太陽能轉換裝置、輻照度計、溫濕度傳感器、采集控制箱及測量支撐桿的狀態(tài)，向上視頻攝像裝置可監(jiān)視向下視頻攝像裝置、風力發(fā)電機的狀態(tài)。岸上數(shù)據(jù)中心定期對海洋臺站進行檢查，在數(shù)據(jù)中心即可監(jiān)視現(xiàn)場系統(tǒng)的狀態(tài)，通過無線視頻監(jiān)控裝置檢查現(xiàn)場的情況，如暴露在外的連接電纜和螺絲是否松動、脫落，風力發(fā)電機在大風情況下是否有抖動現(xiàn)象，太陽能板的表面是否清潔等情況，便于與發(fā)現(xiàn)問題及時解決。采集控制裝置設置在采集控制箱內(nèi)，包括數(shù)據(jù)采集存儲電路板、時鐘控制電路板。采集控制裝置與風光互補控制器、風傳感器、氣壓傳感器、水位傳感器、輻照度計、溫濕度傳感器、照明裝置、向下視頻攝像裝置、向上視頻攝像裝置、視頻采集控制器、無線路由器、無線數(shù)據(jù)通信裝置連接。采集控制裝置控制 整個裝置的運行，包括無線視頻監(jiān)控裝置的開關、照明裝置的開關，包括數(shù)據(jù)資料的采集、存儲和發(fā)送。采集控制裝置通過232接口與風光互補控制器、風傳感器、氣壓傳感器、水位傳感器、輻照度計連接，采集控制裝置通過I2C總線與溫濕度傳感器連接。采集控制裝置每分鐘采集并存儲一次各傳感器數(shù)據(jù)和風光互補發(fā)電系統(tǒng)的運行參數(shù)，采集控制裝置可存儲I年的數(shù)據(jù)，并可由數(shù)據(jù)中心調(diào)取I年內(nèi)存儲的任何時間數(shù)據(jù)。存儲數(shù)據(jù)包括風速、風向、潮位、氣壓、溫度、濕度、輻照度、測站運行狀態(tài)參數(shù)和風光互補發(fā)電系統(tǒng)的運行參數(shù)。岸上數(shù)據(jù)中心每分鐘通過無線數(shù)據(jù)通信裝置向海洋臺站要一次各傳感器數(shù)據(jù)和風光互補發(fā)電系統(tǒng)的運行參數(shù)，數(shù)據(jù)中心對風光互補發(fā)電系統(tǒng)的運行參數(shù)和氣象信息數(shù)據(jù)進行分析，獲知系統(tǒng)的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題，排除事故的隱患，降低系統(tǒng)運行的風險。混凝土基礎中安裝蓄電池和穿線管，蓄電池的引出線通過穿線管和混凝土基礎上固定的測量支撐桿內(nèi)的中心空與采集控制箱內(nèi)的風光互補控制器連接。采集控制箱通過測量支撐桿中心空內(nèi)的聯(lián)線與風力發(fā)電機、向下視頻攝像裝置、向上視頻攝像裝置、風傳感器、水位傳感器、輻照度計、溫濕度傳感器、照明裝置、太陽能轉換裝置連接。海洋臺站自動觀測系統(tǒng)設置在海邊，固定支撐裝置的混凝土基礎固定設置在靠近海邊的位置，混凝土基礎的上端面高于最大潮位I. 5米，測量支撐桿通過法蘭盤連接和固定在混凝土基礎上，測量支撐桿橫向伸出的水平支桿伸向海中，水平支桿上安裝的雷達水位計的發(fā)射機和接受機指向海面。本實用新型涉及的海洋臺站在線監(jiān)測系統(tǒng)可實時獲取臺站現(xiàn)場的觀測數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的分析，及時解決發(fā)現(xiàn)問題；同時可定期對測站現(xiàn)場實時視頻監(jiān)控，通過視頻檢查現(xiàn)場設備的狀態(tài)，有效減少現(xiàn)場維護的次數(shù)。海洋臺站在線監(jiān)測在數(shù)據(jù)中心即可完成對現(xiàn)場設備的檢查，有效提高工作效率。

圖I為海洋臺站在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝示意圖。圖2為海洋臺站在線監(jiān)測系統(tǒng)功能框圖。圖中標記說明I、風力發(fā)電機2、向下視頻攝像裝置3、風傳感器4、向上視頻攝像裝置5、照明裝置6、水位傳感器7、太陽能轉換裝置 8、溫濕度傳感器9、輻照度計10、氣壓傳感器11、采集控制箱12、測量支撐桿[0033]13、混凝土基礎14、蓄電池15、海面16、海底17、視頻采集控制器18、無線路由器19、采集控制裝置20、無線數(shù)據(jù)通信裝置21、風光互補控制器
具體實施方式
結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步描述。圖I和圖2顯示本發(fā)明的基本結構，如圖I和圖2所示，本實用新型涉及的海洋臺站在線監(jiān)測系統(tǒng)呈立式結構，由固定支撐裝置和測量控制裝置組成。 固定支撐裝置包括混凝土基礎13和測量支撐桿12，測量支撐桿12為空心的圓柱桿，測量支撐桿12通過法蘭盤連接和固定在混凝土基礎13上。測量控制裝置的部件設置在測量支撐桿12上和混凝土基礎13內(nèi)。測量控制裝置包括風光互補發(fā)電裝置、測量傳感器、照明裝置5、采集控制裝置19、無線視頻監(jiān)控裝置、無線數(shù)據(jù)通信裝置20。風光互補發(fā)電裝置包括風力發(fā)電機I、太陽能轉換裝置7、蓄電池14、風光互補控制器21，風力發(fā)電機I安裝在測量支撐桿12的頂部，太陽能轉換裝置7安裝在測量支撐桿12的中部，風光互補控制器21安裝在測量支撐桿12下部設置的采集控制箱11內(nèi)，蓄電池14安裝在固定支撐裝置的混凝土基礎13內(nèi)。風光互補控制器21分別與風力發(fā)電機I、太陽能轉換裝置7和蓄電池14連接，以控制風力發(fā)電機I和太陽能轉換裝置7對蓄電池14進行充電，風光互補控制器21同時為系統(tǒng)供電。風光互補控制器21與采集控制裝置19通過232接口連接，風光互補控制器21響應采集控制裝置19命令，將風光互補發(fā)電系統(tǒng)的運行參數(shù)傳送到采集控制裝置19。風光互補發(fā)電裝置為測量傳感器、照明裝置5、采集控制裝置19、無線視頻監(jiān)控裝置、無線數(shù)據(jù)通信裝置20供電。風光互補發(fā)電裝置通過采集控制裝置19進行電源管理，為其它設備供電。照明裝置5設置在測量支撐桿12斜向伸出的支桿上，照明裝置5的開關由采集控制裝置19控制。照明裝置5在夜間和視線不好時使用，可實現(xiàn)全天候觀測。測量傳感器包括風傳感器3、氣壓傳感器10、輻照度計9、溫濕度傳感器8和水位傳感器6。風傳感器3測量風速和風向，安裝在測量支撐桿12斜向伸出的支桿上。氣壓傳感器10安裝在測量支撐桿12下部設置的采集控制箱11內(nèi)。輻照度計9和溫濕度傳感器8安裝在采集控制箱11上部。水位傳感器6采用雷達水位計，設置在測量支撐桿12橫向伸出的水平支桿上，雷達水位計的電磁波發(fā)射機和接受機的指向與水平支桿垂直。無線視頻監(jiān)控裝置包括視頻攝像裝置、視頻采集控制器17、無線路由器18。視頻攝像裝置設置在測量支撐桿12的上部，包括向下視頻攝像裝置2和向上視頻攝像裝置4，向下視頻攝像裝置2設置在風力發(fā)電機I的下面，向上視頻攝像裝置4設置在向下視頻攝像裝置2的下面，視頻采集控制器17、無線路由器18設置在采集控制箱11內(nèi)。向下視頻攝像裝置2、向上視頻攝像裝置4與視頻采集控制器17連接，視頻采集控制器17和無線路由器18連接，視頻采集控制器17將視頻攝像裝置攝取的可視圖像經(jīng)過無線路由器18發(fā)送至岸上數(shù)據(jù)中心。向下視頻攝像裝置2可監(jiān)視向上視頻攝像裝置4、風傳感器3、照明裝置5、太陽能轉換裝置7、輻照度計9、溫濕度傳感器8、采集控制箱11及測量支撐桿12的狀態(tài)，向上視頻攝像裝置4可監(jiān)視向下視頻攝像裝置2和風力發(fā)電機I的狀態(tài)。采集控制裝置19設置在采集控制箱11內(nèi)，包括數(shù)據(jù)采集存儲電路板、時鐘控制電路板。采集控制裝置19與風光互補控制器21、風傳感器3、氣壓傳感器10、水位傳感器6、輻照度計9、溫濕度傳感器8、照明裝置5、向下視頻攝像裝置2、向上視頻攝像裝置4、視頻采集控制器17、無線路由器18、無線數(shù)據(jù)通信裝置20連接。采集控制裝置19通過232接口與風光互補控制器21、風傳感器3、氣壓傳感器10、水位傳感器6、輻照度計9連接，采集控制裝置19通過I2C總線與溫濕度傳感器8連接。混凝土基礎13中安裝蓄電池14和穿線管，蓄電池14的引出線通過穿線管和混凝土基礎13上固定的測量支撐桿12內(nèi)的中心空與采集控制箱11內(nèi)的風光互補控制器21連接。采集控制箱11通過測量支撐桿12中心空內(nèi)的連線與風力發(fā)電機I、向下視頻攝像裝置2、向上視頻攝像裝置4、風傳感器3、水位傳感器6、輻照度計9、溫濕度傳感器8、照明裝置5和太陽能轉換裝置7連接。海洋臺站自動觀測系統(tǒng)設置在海邊，固定支撐裝置的混凝土基礎13固定設置在靠近海邊的位置，在低潮是不露出海底16，混凝土基礎13的上端面高于最大潮位I. 5米，測量支撐桿12通過法蘭盤連接和固定在混凝土基礎13上，測量支撐桿12橫向伸出的水平支桿伸向海中，水平支桿上安裝的水位傳感器6的雷達水位計的發(fā)射機和接受機指向海面15。
權利要求1.ー種海洋臺站在線監(jiān)測系統(tǒng)，呈立式結構，由測量控制裝置和固定支撐裝置組成，固定支撐裝置包括混凝土基礎和測量支撐桿，測量控制裝置的部件設置在測量支撐桿上和混凝土基礎內(nèi)，其特征在于測量控制裝置包括風光互補發(fā)電裝置、測量傳感器、照明裝置、采集控制裝置、無線視頻監(jiān)控裝置、無線數(shù)據(jù)通信裝置，風光互補發(fā)電裝置包括風カ發(fā)電機、太陽能轉換裝置、蓄電池、風光互補控制器；風光互補控制器安裝在測量支撐桿下部設置的采集控制箱內(nèi)，分別與風カ發(fā)電機、太陽能轉換裝置和蓄電池連接，以控制風カ發(fā)電機和太陽能轉換裝置對蓄電池進行充電；風光互補發(fā)電裝置通過風光互補控制器直接由風カ發(fā)電機和太陽能轉換裝置為整個系統(tǒng)供電，包括為測量傳感器、照明裝置、采集控制裝置、無線視頻監(jiān)控裝置、無線數(shù)據(jù)通信裝置供電，在風能和太陽能有限時由蓄電池供電；風光互補控制器與采集控制裝置通過232接ロ連接，風光互補控制器響應采集控制裝置命令，將風光互補發(fā)電系統(tǒng)的運行參數(shù)傳送到采集控制裝置；無線視頻監(jiān)控裝置包括視頻攝像裝置、視頻采集控制器、無線路由器，視頻攝像裝置設置在測量支撐桿的上部，視頻采集控制器、無線路由器設置在采集控制箱內(nèi)，視頻攝像裝置與視頻采集控制器和無線路由器連接，視頻采集控制器將視頻攝像裝置攝取的可視圖像經(jīng)過無線路由器發(fā)送出去；測量傳感器包括風傳感器、氣壓傳感器、輻照度計、溫濕度傳感器和水位傳感器，采集控制裝置通過232接ロ與風傳感器、氣壓傳感器、水位傳感器、輻照度計連接，采集控制裝置通過I2C總線與溫濕 度傳感器連接；采集控制裝置設置在采集控制箱內(nèi)，包括數(shù)據(jù)采集存儲電路板、時鐘控制電路板，采集控制裝置與風光互補控制器、風傳感器、氣壓傳感器、水位傳感器、輻照度計、溫濕度傳感器、照明裝置、向下視頻攝像裝置、向上視頻攝像裝置、視頻采集控制器、無線路由器、無線數(shù)據(jù)通信裝置連接，采集控制裝置控制整個裝置的運行，包括無線視頻監(jiān)控裝置的開關、照明裝置的開關以及數(shù)據(jù)資料的采集、存儲和發(fā)送。
2.根據(jù)權利要求I所述的海洋臺站在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述測量支撐桿通過法蘭盤連接并固定在混凝土基礎上。
3.根據(jù)權利要求I所述的海洋臺站在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述風カ發(fā)電機安裝在測量支撐桿的頂部，太陽能轉換裝置安裝在測量支撐桿的中部，蓄電池安裝在固定支撐裝置的混凝土基礎內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求I所述的海洋臺站在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述風傳感器安裝在測量支撐桿斜向伸出的支桿上，氣壓傳感器安裝在測量支撐桿下部設置的采集控制箱內(nèi)，輻照度計和溫濕度傳感器安裝在采集控制箱上部。
5.根據(jù)權利要求I所述的海洋臺站在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述水位傳感器采用雷達水位計，設置在測量支撐桿橫向伸出的水平支桿上，雷達水位計的電磁波發(fā)射機和接受機的指向與水平支桿垂直。
專利摘要本實用新型公開的海洋臺站在線監(jiān)測系統(tǒng)呈立式結構，由固定支撐裝置和測量控制裝置組成。測量控制裝置包括風光互補發(fā)電裝置、測量傳感器、無線視頻監(jiān)控裝置、無線數(shù)據(jù)通信裝置。風光互補發(fā)電裝置的風力發(fā)電機和太陽能轉換裝置結合一起對系統(tǒng)供電。測量傳感器包括風傳感器、氣壓傳感器、輻照度計、溫濕度傳感器和水位傳感器，自動采集風速、風向、氣壓、輻照度、溫度、濕度、潮位的觀測數(shù)據(jù)，通過無線數(shù)據(jù)通信裝置傳送實時觀測數(shù)據(jù)和存儲的數(shù)據(jù)。無線視頻監(jiān)控裝置將視頻攝像裝置攝取的可視圖像經(jīng)過無線路由器發(fā)送出去，實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的實況可視化監(jiān)視。通過對采集數(shù)據(jù)和視頻圖像的分析，實現(xiàn)測站設備的遠程在線監(jiān)測，減少現(xiàn)場維護的次數(shù)，提高工作效率。
文檔編號G05B19/418GK202486598SQ20122005781
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權日2012年2月22日
發(fā)明者劉頡, 呂九紅, 楊逍, 梁捷, 趙宏彬, 路亞娟 申請人:國家海洋技術中心