一种基于星闪技术的自供电浮标结构的制作方法

本技术属于监测浮标领域，更具体地，涉及一种基于星闪技术的自供电浮标结构。

背景技术：

1、随着工业快速发展，大量未经有效处理的废水、废渣被排入河流、湖泊、海洋和港口，化工原料、重金属污染物与有机废物导致水域生态系统遭受重创，部分地区水体发黑发臭，生物多样性锐减。受污染区域分布分散，有的位于偏远山区河流，有的隐匿于广阔海洋深处，有的处于繁忙港口与航道，因其远离岸边、分布广泛且形态复杂，工作人员难以对水质状况及污染扩散情况进行实时、全面的检测，无法在第一时间获取准确数据，污染防控与治理面临时间滞后等严峻挑战。

2、海洋环境监测是海洋科学研究、资源开发与生态保护的基础手段。当前海洋立体监测体系主要包括遥感卫星、沿岸监测站和海洋监测浮标。其中，海洋监测浮标不受近岸区域限制，可布设于广袤远海，是实现广阔海域持续、实时监测的核心装备。通过多浮标组网，可获取空间连续、时间同步的多参数海洋环境数据，为海洋管理与决策提供重要依据。

3、随着传感器技术进步，现代监测浮标已集成多种传感器，能够同步采集水温、盐度、溶解氧、营养盐等参数，并通过无线电通信模块将数据实时回传至岸站。为确保长期离网运行，现有的监测浮标多采用太阳能或风能作为能源供给方式。然而，受限于自然环境条件，太阳能和风能存在间歇性特征，在阴雨天气或无风时段无法持续供电，导致能源供给不稳定，难以保障传感器网络的不间断运行。此外，浮标搭载的数据采集与无线通信模块功耗较高，而蓄电池容量受限于浮标体积与载荷能力，系统在无光无风条件下的持续运行时间有限，难以满足远离陆地、补给困难的深远海区域长期连续监测需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本技术提供了一种基于星闪技术的自供电浮标结构，旨在解决现有监测浮标依赖太阳能和风能导致供电不稳定，且数据采集与通信模块功耗过高，在有限蓄电池容量下难以支撑深远海区域长期、连续、实时监测需求的问题。

2、本技术提供的一种基于星闪技术的自供电浮标结构，具体包括自供电浮标单元和星闪通信探测单元，所述自供电浮标单元与所述星闪通信探测单元之间电连接；

3、所述自供电浮标单元包括安装支架和水流供电组件，所述水流供电组件包括螺旋式波轮和发电机，所述螺旋式波轮转动设置于所述安装支架上，所述发电机固定设置于所述安装支架上，所述螺旋式波轮与所述发电机传动连接，用于在水流作用下旋转以驱动所述发电机发电；所述自供电浮标单元还包括太阳能供电组件，所述太阳能供电组件设置于所述水流供电组件的顶部，用于将太阳能转化为电能；

4、所述星闪通信探测单元包括储能模块、核心控制器、星闪通信模块以及水质检测传感器模块，所述储能模块分别与所述发电机以及太阳能供电组件电连接，所述核心控制器与所述储能模块电连接，所述水质检测传感器模块与所述核心控制器信号连接，所述星闪通信模块与所述核心控制器电连接，用于通过星闪通信协议将水质检测数据传输至远程控制中心。

5、通过本技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于螺旋式波轮转动设置于安装支架上且与发电机传动连接，能够在水流作用下全向受流，自适应任意方向的水流进行旋转以驱动发电机发电，提高水流动能利用率，同时螺旋式结构能够有效降低扭矩拨动，使发电机运行更加平稳，且太阳能供电组件能够将太阳能转化为电能，储能模块分别与发电机及太阳能供电组件电连接，通过水流供电与太阳能供电相互配合为整个装置稳定供电；水质检测传感器模块与核心控制器信号连接，能够将采集的水质数据传输至核心控制器，星闪通信模块与核心控制器电连接，能够通过星闪通信协议将水质检测数据传输至远程控制中心，因此该结构能够在无外部供电的野外水域环境中实现能源自持、确保传感器网络不间断运行、持续采集和传输水质数据，同时凭借星闪技术低功耗、长距离无线通信协议在复杂环境中的卓越性能大幅降低系统功耗，通过低功耗运行与多方向稳定自供电相互配合，实现水质探测系统在远距离和复杂环境下的稳定运行的有益效果。

6、作为进一步优选的，所述水流供电组件还包括转轴，所述螺旋式波轮同轴固定连接于所述转轴上，所述转轴与所述安装支架转动连接，所述螺旋式波轮通过转轴与所述发电机传动连接。

7、作为进一步优选的，螺旋式波轮包括两个转盘，两个所述转盘同轴固定套设于所述转轴上，且两个所述转盘之间沿周向均匀固定连接有多个螺旋桨叶；所述转盘上均匀开设有多个排水孔。

8、作为进一步优选的，所述水流供电组件还包括密封箱和锥形顶板，所述密封箱固定连接于所述安装支架上，所述锥形顶板固定连接于所述密封箱的顶部，所述发电机固定安装于所述密封箱的内部，所述转轴穿过所述密封箱与所述发电机连接；所述太阳能供电组件设置于所述锥形顶板上。

9、作为进一步优选的，所述太阳能供电组件包括太阳能组件和逆变元器件，所述太阳能组件固定连接于所述锥形顶板的外周壁上，所述逆变元器件固定连接于所述锥形顶板的顶部，所述太阳能组件和发电机分别通过所述逆变元器件与所述储能模块电连接。

10、作为进一步优选的，所述星闪通信探测单元还包括水密盒，所述储能模块、核心控制器和星闪通信模块均固定安装于所述水密盒中，所述水质检测传感器模块设置于所述水密盒的外部。

11、作为进一步优选的，所述水密盒的底部固定连接有传输线缆，所述水质检测传感器模块设置于所述传输线缆的下端，并通过所述传输线缆与所述储能模块以及所述核心控制器连接，所述传输线缆与所述水密盒的连接处设有水密密封结构。

12、作为进一步优选的，所述星闪通信模块上固定连接有天线，所述天线的上端延伸至所述水密盒的外部，所述天线与所述水密盒的连接处设有水密密封结构。

13、作为进一步优选的，所述安装支架包括第一安装板和第二安装板，所述转轴的两端分别与所述第一安装板和所述第二安装板转动连接，所述密封箱固定连接于所述第一安装板上，所述安装支架还包括多个上连接杆和多个下连接杆，多个所述上连接杆固定连接于所述第一安装板上，多个所述下连接杆固定连接于所述第二安装板上，所述上连接杆与对应所述下连接杆之间固定连接有竖架。

14、作为进一步优选的，所述水密盒包括盒体和盒盖，所述盒盖通过铰链铰接于所述盒体的上侧，所述盒盖上对称固定连接有两个第一连接块，所述盒体的外壁对称固定连接有两个第二连接块，所述第一连接块与所述第二连接块上均开设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有锁紧螺栓，所述盒盖与所述盒体的对接面之间设置有密封胶圈。

15、总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

16、1．本技术中储能模块分别与发电机以及太阳能供电组件电连接，通过水流供电与太阳能供电形成协同互补，能够在水下水流与水面太阳能相互配合下实现全天候稳定供能，有效克服传统浮标依赖单一能源在无光或弱流环境下供电中断的缺陷，整个装置在无外部供电的野外水域中实现能源自持，保障深远海区域长期监测任务的能源供给持续性。

17、2．本技术中水质检测传感器模块与核心控制器信号连接，能够将采集的水质数据传输至核心控制器，星闪通信模块与核心控制器电连接，能够通过星闪通信协议将水质检测数据传输至远程控制中心，凭借星闪技术低功耗、长距离无线通信协议，大幅降低系统运行功耗，在同等蓄电池容量下显著延长水下监测设备的工作时长。

18、3．本技术中低功耗运行的星闪通信探测单元与多方向全向受流的水流供电组件及太阳能供电组件相互配合，通过能源侧的自适应全向捕获与用水侧的低功耗运行双向协同，使整个浮标结构在有限体积和储能容量约束下实现能量平衡，因此能够取得将能源供给稳定性与数据传输低功耗性深度融合，实现水质探测系统在深远海无外部供电、复杂环境条件下的长期、连续、实时稳定运行，为海洋水质远程监测提供可靠技术支撑。

19、4．本技术中发电机固定安装于密封箱内部，转轴穿过密封箱与发电机连接，太阳能供电组件设置于锥形顶板上，储能模块、核心控制器和星闪通信模块均固定安装于水密盒中，传输线缆与水密盒连接处以及天线与水密盒连接处均设有水密密封结构，因此能够取得各电气部件有效隔绝水体侵蚀，确保浮标结构在恶劣海洋环境下长期可靠运行，大幅提高设备使用寿命和监测数据连续性的有益效果。