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CN118836921A - 一种适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置 - Google Patents

一种适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置 Download PDF

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CN118836921A
CN118836921A CN202410822322.8A CN202410822322A CN118836921A CN 118836921 A CN118836921 A CN 118836921A CN 202410822322 A CN202410822322 A CN 202410822322A CN 118836921 A CN118836921 A CN 118836921A
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张鹏
李超
陈威
李文杰
胡江
杨胜发
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Chongqing Jiaotong University
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Abstract

本发明公开了一种适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置，涉及悬浮式生物监测技术领域，包括桩柱和浮漂平台，所述桩柱的底部固定于海底设置，所述浮漂平台活动套接在桩柱的外部，所述浮漂平台漂浮于海平面上，所述浮漂平台的顶部固定安装有录像机和太阳能组件，所述浮漂平台的内部活动卡接有位于浮漂平台下方的实验挂架。本发明通过实验板安装固定在实验挂架内侧并在其前侧设置水下相机、采集传感器和录像机的相互配合，实现对实验板污损情况和周围环境温度、电导率、溶解氧、pH等物理量的连续动态监测，配合太阳能组件进行供电，可以实现全天候野外监测，具有可动态、连续监测和远程数据传输等优势。

Description

一种适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置
技术领域
本发明涉及悬浮式生物监测技术领域，具体涉及一种适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置。
背景技术
海生物附着对海上工程设施及水下传感器等设备带来严重危害，引发测量数据失真及使用年限减少等问题，降低了港口基础设施健康监测的有效性，从而造成巨大经济损失，随着海洋新兴产业的快速增长，涂层防控技术在港口设施上的应用可以减少港口基础设施的维护周期和修复成本，拥有较广泛的应用前景，目前对防污涂料的制备工作开展了大量研究，主要依靠静态浅海挂板试验和动态船体涂装试验来评价防污效果。
现有的适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置,静态浅海挂板试验将挂板放置在海水中，每隔一段时间需要取出挂板进行观测，易影响海生物粘附，不利于了解附着的实际情况，无法做到对海生物附着情况的实时监测和连续跟踪，而采用动态船体涂装试验是对某种类型船只的代表性部位进行局部涂装,然后随船航行以进行效果评价，试验耗时、耗力、难度大且航行期间涂层会受到不同海域、流速、盐度和pH等多种因素的影响，无法展开针对某一港口的单因素变量分析。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置，包括桩柱和浮漂平台，所述桩柱的底部固定于海底设置，所述浮漂平台活动套接在桩柱的外部，所述浮漂平台漂浮于海平面上，所述浮漂平台的顶部固定安装有录像机和太阳能组件，所述浮漂平台的内部活动卡接有位于浮漂平台下方的实验挂架，所述实验挂架的内侧固定安装有实验板，所述实验挂架的前侧固定安装有朝向实验板的水下相机，所述浮漂平台内部的前方活动卡接有挂柱，所述挂柱的前侧固定安装有采集传感器。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述浮漂平台包括有浮漂板和固定连接于浮漂板顶部的圆台，所述浮漂板和圆台的中部开设有镂空槽，所述桩柱套设于镂空槽的内侧，所述浮漂板顶部的前方和左右两侧均开设有固定槽，所述固定槽的顶部设置有圆形扣卡。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述实验挂架包括有框架，所述框架的顶部固定连接有连接柱，所述连接柱活动套接于固定槽的内部，所述连接柱的顶部固定连接有限位板，所述框架的前侧等距固定连接有固定扣，所述框架的侧面固定连接有连接耳，所述连接耳的外侧固定安装有位于框架前侧的相机支架。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述相机支架包括有支撑大臂和两个支撑架，所述支撑大臂和两个支撑架均固定安装于连接耳的内侧，两个所述支撑架的另一端均固定安装于支撑大臂的底部，所述支撑大臂的外侧设置有固定板，所述固定板的上下两侧均固定安装有位于支撑大臂内侧的横架，所述横架的内侧设置有固定板，所述固定板的内侧固定安装有相机底座，所述水下相机固定安装于相机底座的内侧。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述太阳能组件包括有两个太阳能板和蓄电池，两个所述太阳能板分别固定安装于浮漂板顶部的前后两方，所述蓄电池与两个太阳能板相连接。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述蓄电池和录像机均位于圆台的内侧设置。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述实验板的四角开设有圆孔，所述实验板通过挂绳挂设于框架的内侧。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述限位板卡设于圆形扣卡的上方进行限位。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述挂柱活动卡接于固定槽的内部，所述挂柱的前侧固定安装有传感器套架，所述采集传感器位于传感器套架的内部，所述水下相机和采集传感器均与录像机电性连接。
由于采用了上述技术方案，本发明相对现有技术来说，取得的技术进步是：
1、本发明提供一种适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置，通过实验板安装固定在实验挂架内侧并在其前侧设置水下相机、采集传感器和录像机的相互配合，实现对实验板污损情况和周围环境温度、电导率、溶解氧、pH等物理量的连续动态监测，配合太阳能组件进行供电，可以实现全天候野外监测，具有可动态、连续监测和远程数据传输等优势，突破了现有评价技术连续性差、追踪难的问题。
2、本发明提供一种适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置，通过采集传感器、水下相机和录像机及搭建路由器和ftp文件传输协议，实现监测数据实时传输至云服务器，便于远程调取耦合分析，以实现对悬浮在全浸区的实验板表面涂层的动态连续观测，分析生物附着变化过程，实现远程采集和传输数据与图像对潮落区生物污损情况的动态监测。
附图说明
图1为本发明的适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置的结构示意图；
图2为本发明的左视结构示意图；
图3为本发明的俯视结构示意图；
图4为本发明的浮漂平台的剖面结构示意图；
图5为本发明的实验挂架的结构示意图；
图6为本发明的相机支架的结构示意图。
图中：1、桩柱；2、浮漂平台；21、浮漂板；22、圆台；23、镂空槽；24、固定槽；25、圆形扣卡；3、录像机；4、太阳能组件；41、太阳能板；42、蓄电池；5、实验挂架；51、框架；52、连接柱；53、限位板；54、固定扣；55、连接耳；56、相机支架；561、支撑大臂；562、支撑架；563、固定板；564、横架；565、固定板；566、相机底座；6、实验板；7、水下相机；8、挂柱；9、传感器套架；10、采集传感器。
具体实施方式
如图1至图6所示，本发明提供了一种适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置,包括桩柱1和浮漂平台2，桩柱1的底部固定于海底设置，浮漂平台2活动套接在桩柱1的外部，浮漂平台2漂浮于海平面上，浮漂平台2的顶部固定安装有录像机3和太阳能组件4，浮漂平台2的内部活动卡接有位于浮漂平台2下方的实验挂架5，实验挂架5的内侧固定安装有实验板6，实验挂架5的前侧固定安装有朝向实验板6的水下相机7，浮漂平台2内部的前方活动卡接有挂柱8，挂柱8的前侧固定安装有采集传感器10。
通过实验板6安装固定在实验挂架5内侧并在其前侧设置水下相机7、采集传感器10和录像机3的相互配合，实现对实验板6污损情况和周围环境温度、电导率、溶解氧、pH等物理量的连续动态监测，配合太阳能组件4进行供电，可以实现全天候野外监测，具有可动态、连续监测和远程数据传输等优势，突破了现有评价技术连续性差、追踪难的问题，同时通过采集传感器10、水下相机7和录像机3及搭建路由器和ftp文件传输协议，实现监测数据实时传输至云服务器，便于远程调取耦合分析，以实现对悬浮在全浸区的实验板6表面涂层的动态连续观测，分析生物附着变化过程，实现远程采集和传输数据与图像对潮落区生物污损情况的动态监测。
如图4所示，浮漂平台2包括有浮漂板21和固定连接于浮漂板21顶部的圆台22，浮漂板21和圆台22的中部开设有镂空槽23，桩柱1套设于镂空槽23的内侧，浮漂板21顶部的前方和左右两侧均开设有固定槽24，固定槽24的顶部设置有圆形扣卡25。
通过浮漂板21和圆台22内侧的镂空槽23套设在桩柱1的外部，通过固定于海底的桩柱1对浮漂板21和圆台22进行定位，同时通过在镂空槽23和固定槽24内四周贴上304钢，提高耐磨性。
如图5和图6所示，实验挂架5包括有框架51，框架51的顶部固定连接有连接柱52，连接柱52活动套接于固定槽24的内部，连接柱52的顶部固定连接有限位板53，框架51的前侧等距固定连接有固定扣54，框架51的侧面固定连接有连接耳55，连接耳55的外侧固定安装有位于框架51前侧的相机支架56。
所述实验挂架5外涂有防锈漆和防污漆，相机支架56包括有支撑大臂561和两个支撑架562，支撑大臂561和两个支撑架562均固定安装于连接耳55的内侧，两个支撑架562的另一端均固定安装于支撑大臂561的底部，支撑大臂561的外侧设置有固定板563，固定板563的上下两侧均固定安装有位于支撑大臂561内侧的横架564，横架564的内侧设置有固定板565，固定板565的内侧固定安装有相机底座566，水下相机7固定安装于相机底座566的内侧。
通过框架51利用连接柱52配合限位板53固定在浮漂板21下方，并配合支撑大臂561与连接耳55之间连接及将横架564安装于支撑大臂561内侧，将水下相机7安装于与横架564连接的相机底座566上朝向实验板6，其中框架51的长度及实验板6和水下相机7的安装数量和位置均可进行调整，从而方便对实验板6悬浮在全浸区的实验板6表面涂层的动态连续观测，其中水下相机7选用H I KVI S ION品牌的DS-2XC6046-LR型号，支持白天、夜晚、自动定时切换，可以通过客户端或者浏览器远控调节，并配备内置EMMC存储，从而保证对实验板6的动态监测。
如图4所示，太阳能组件4包括有两个太阳能板41和蓄电池42，两个太阳能板41分别固定安装于浮漂板21顶部的前后两方，蓄电池42与两个太阳能板41相连接。
通过太阳能板41吸收太阳能进行光电转换成电能存储于蓄电池42内对录像机3、水下相机7和采集传感器10进行供电，使其可以实时监测。
如图4所示，蓄电池42和录像机3均位于圆台22的内侧设置。
通过录像机3和蓄电池42均位于圆台22内侧提供防护，其中录像机3选用海康威视自主研发的新一代DS-7600N-S1/GLT系列，采用视音频编解码技术、嵌入式系统技术、存储技术、4G网络技术和智能技术等，可以将水下相机7和采集传感器10采集到的信息无线传输到客户端，实现远程观测。
如图5所示，实验板6的四角开设有圆孔，实验板6通过挂绳挂设于框架51的内侧。
通过实验板6四角设置圆孔通过挂绳固定在框架51内侧，配合水下相机7方便进行观测。
如图2和图4所示，限位板53卡设于圆形扣卡25的上方进行限位。
通过限位板53卡设于圆形扣卡25上方，即便打开圆形扣卡25也可通过尺寸大于固定槽24的限位板53进行限位，实验挂架5也不会从浮漂平台2上漏下去，增加安全系数和实用性能。
如图2所示，挂柱8活动卡接于固定槽24的内部，挂柱8的前侧固定安装有传感器套架9，采集传感器10位于传感器套架9的内部，水下相机7和采集传感器10均与录像机3电性连接。
通过传感器套架9采用网织状设置，在对采集传感器10进行固定的同时可以使海水透过，通过采集传感器10采用OCEAN SEVEN 310CTD多参数水质仪，具有全海深应用、无泵式设计、低维护及低功耗等优点，将其安装在水下，可以精准测量温度、电导率、溶解氧、pH等物理量并配合水下相机7传递数据至录像机3，通过录像机3进行无线传输与客户端响应进行远程监测。
下面具体说一下该适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置的工作原理。
如图1至图6所示，通过桩柱1固定于港区内海底，通过浮漂板21和圆台22利用镂空槽23套设在桩柱1的外部，使浮漂板21和圆台22沿桩柱1及水位进行起伏，通过桩柱1对浮漂平台2起到定位作用，通过实验板6配合固定扣54挂设固定在框架51的内部，并通过连接柱52套设于固定槽24内并操作圆形扣卡25对固定槽24进行锁紧固定，套设通过挂柱8套设于固定槽24内，通过实验挂架5及挂柱8均位于浮漂平台2下方位于水中，通过太阳能板41吸收太阳能转换为电能存储于蓄电池42内对录像机3、水下相机7和采集传感器10进行供电，通过位于相机支架56上的水下相机7朝向实验板6的位置，通过水下相机7对实验板6进行拍摄及配合挂柱8前侧传感器套架9内安装的采集传感器10为多参数水质仪，可以精准测量温度、电导率、溶解氧、PH值等物理量，通过录像机3通过4G网络可以将水下相机7和采集传感器10采集到的信息无线传输到客户端实现远程观测。
上文一般性的对本发明做了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对于技术领域的一般技术人员是显而易见的。因此，在不脱离本发明思想精神的修改或改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置，包括桩柱(1)和浮漂平台(2)，其特征在于：所述桩柱(1)的底部固定于海底设置，所述浮漂平台(2)活动套接在桩柱(1)的外部，所述浮漂平台(2)漂浮于海平面上，所述浮漂平台(2)的顶部固定安装有录像机(3)和太阳能组件(4)，所述浮漂平台(2)的内部活动卡接有位于浮漂平台(2)下方的实验挂架(5)，所述实验挂架(5)的内侧固定安装有实验板(6)，所述实验挂架(5)的前侧固定安装有朝向实验板(6)的水下相机(7)，所述浮漂平台(2)内部的前方活动卡接有挂柱(8)，所述挂柱(8)的前侧固定安装有采集传感器(10)。
2.根据权利要求1所述的一种适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置，其特征在于：所述浮漂平台(2)包括有浮漂板(21)和固定连接于浮漂板(21)顶部的圆台(22)，所述浮漂板(21)和圆台(22)的中部开设有镂空槽(23)，所述桩柱(1)套设于镂空槽(23)的内侧，所述浮漂板(21)顶部的前方和左右两侧均开设有固定槽(24)，所述固定槽(24)的顶部设置有圆形扣卡(25)。
3.根据权利要求2所述的一种适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置，其特征在于：所述实验挂架(5)包括有框架(51)，所述框架(51)的顶部固定连接有连接柱(52)，所述连接柱(52)活动套接于固定槽(24)的内部，所述连接柱(52)的顶部固定连接有限位板(53)，所述框架(51)的前侧等距固定连接有固定扣(54)，所述框架(51)的侧面固定连接有连接耳(55)，所述连接耳(55)的外侧固定安装有位于框架(51)前侧的相机支架(56)。
4.根据权利要求3所述的一种适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置，其特征在于：所述相机支架(56)包括有支撑大臂(561)和两个支撑架(562)，所述支撑大臂(561)和两个支撑架(562)均固定安装于连接耳(55)的内侧，两个所述支撑架(562)的另一端均固定安装于支撑大臂(561)的底部，所述支撑大臂(561)的外侧设置有固定板5(63)，所述固定板(563)的上下两侧均固定安装有位于支撑大臂5(61)内侧的横架(564)，所述横架(564)的内侧设置有固定板(565)，所述固定板(565)的内侧固定安装有相机底座(566)，所述水下相机(7)固定安装于相机底座(566)的内侧。
5.根据权利要求4所述的一种适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置，其特征在于：所述太阳能组件(4)包括有两个太阳能板(41)和蓄电池(42)，两个所述太阳能板(41)分别固定安装于浮漂板(21)顶部的前后两方，所述蓄电池(42)与两个太阳能板(41)相连接。
6.根据权利要求5所述的一种适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置，其特征在于：所述蓄电池(42)和录像机(3)均位于圆台(22)的内侧设置。
7.根据权利要求3所述的一种适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置，其特征在于：所述实验板(6)的四角开设有圆孔，所述实验板(6)通过挂绳挂设于框架(51)的内侧。
8.根据权利要求3所述的一种适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置，其特征在于：所述限位板(53)卡设于圆形扣卡(25)的上方进行限位。
9.根据权利要求1所述的一种适用于沿海港口全浸区的悬浮式生物附着监测装置，其特征在于：所述挂柱(8)活动卡接于固定槽(24)的内部，所述挂柱(8)的前侧固定安装有传感器套架(9)，所述采集传感器(10)位于传感器套架(9)的内部，所述水下相机(7)和采集传感器(10)均与录像机(3)电性连接。
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