一种近海漂流浮标的制作方法

1.本实用新型涉及漂流浮标领域，尤其涉及一种近海漂流浮标。


背景技术：

2.漂流浮标是一种小巧的海洋监测设备，主要用于追踪海洋水团的路径以及海洋环流的研究。漂流浮标属于投放式设备，布放后随表层海流漂移，依靠卫星定位获取自身地理信息。通常，漂流浮标还会加载一个水温传感器。观测数据和地理信息通过卫星或移动网络等通讯方式传送至地面接收端。
3.目前，漂流浮标可分为卫星漂流浮标和近海漂流浮标两大类。卫星漂流浮标指的是采用卫星通讯模块进行收发数据的漂流浮标，一般在大洋海域使用。20世纪80年代，在国际toga(tropical ocean and global atmosphere)项目和svp(surface velocity program)项目的框架下，研发出一种标准化的svp漂流浮标，其采用球形表层浮体和中空的圆柱水帆，在全球大洋中进行了大规模的应用。但是，卫星漂流浮标往往价格较高，一个就需要几万块钱。后来，为了满足近岸海域的需求，设计出近海漂流浮标。近海漂流浮标主要以移动网络通讯方式为主，大大节省了成本。
4.现有的近海漂流浮标具有以下不足：(1)漂流浮标观测中不具备现场自我分析判断等人工智能的能力；(2)近海漂流浮标目前只能在本国的沿岸海域使用，无法在其它国家使用，卫星漂流浮标成本又很高。


技术实现要素：

5.本实用新型为了解决上述问题，提供了一种近海漂流浮标。
6.本实用新型采用如下技术方案：
7.一种近海漂流浮标，包括：球体壳、水帆、颜色传感器、水温传感器、定位模块、全球移动网络通讯模块、全球流量卡、控制器、存储器和电源模块；
8.水帆通过柔性材料连接于球体壳的下方，水温传感器设置于球体壳的外部，颜色传感器、定位模块、全球移动网络通讯模块、控制器和电源模块设置于球体壳的内部，颜色传感器贴附于球体壳内壁并通过透明镜片进行采光和颜色感测，全球流量卡插设并电连接于全球移动网络通讯模块，两者共同用于全球通信功能；
9.电源模块为颜色传感器、水温传感器、定位模块、全球移动网络通讯模块、存储器和控制器提供电能，颜色传感器、水温传感器、定位模块、全球移动网络通讯模块、存储器均电连接于控制器；
10.存储器内存储用于根据水体颜色判断水体质量的判别模型，颜色传感器将检测到的水体颜色传输至控制器后，控制器根据存储器内存储的判别模型判断水体是否异常；水温传感器将检测到的水温发送至控制器；定位模块进行当前地理位置的定位，得到位置信息和观测时间后，发送至控制器；控制器将水体颜色判别结果、水温、位置信息和观测时间通过全球移动网络通讯模块和全球流量卡进行外部传输。
11.进一步的，颜色传感器采用的芯片型号为apds9960。
12.进一步的，控制器采用的芯片型号为nordic nrf52840。
13.进一步的，全球移动网络通讯模块采用的芯片型号为：sim7000g。
14.进一步的，定位模块采用全球导航卫星系统。
15.进一步的，位置信息为经纬度信息。
16.进一步的，全球流量卡为soracom流量卡。
17.本实用新型采用如上技术方案，并具有有益效果：
18.(1)相比较于传统近海漂流浮标，不再限制于本国的近岸海域使用，当漂到外国海域时，仍然有信号可以传输数据，或者在其他沿海国家直接布放使用，可以在一些国际合作的科研项目中大批量的使用。
19.(2)近海漂流浮标具备现场自我分析判断等人工智能的能力，可以根据现场的水体颜色分析判断水体质量，判断海洋是否已经发生赤潮，也可以作为水库、湖泊等淡水水域藻华现象的判断，可以在海洋近海和淡水水域大量应用。
附图说明
20.图1所示为本实用新型实施例的结构图。
21.图2所示为本实用新型实施例的各模块间电连接示意图。
具体实施方式
22.为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
23.现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
24.本实施例公开了一种近海漂流浮标，如图1和2所示，包括：球体壳1、水帆2、颜色传感器3、水温传感器4、定位模块5、全球移动网络通讯模块6、全球流量卡7、控制器8、存储器9和电源模块10。
25.水帆2通过柔性材料连接于球体壳1(该实施例中球体直径为15厘米)的下方，该实施例中采用的柔性材料为绳子，在其他实施例中也可以采用其他柔性材料，在此不做限制。该实施例中水帆2为长1米、直径60厘米的圆筒形，通过长1米的绳子悬挂在球体壳1的下方，球体壳1漂浮与水面上，水帆2置于水面下方。
26.水温传感器4设置于球体壳1的外部，颜色传感器3、定位模块5、全球移动网络通讯模块6、控制器8和电源模块10设置于球体壳的内部，颜色传感器3贴附于球体壳内壁并通过透明镜片进行采光和颜色感测，全球流量卡7插设并电连接于全球移动网络通讯模块6，两者共同用于全球通信功能。
27.电源模块10为颜色传感器3、水温传感器4、定位模块5、全球移动网络通讯模块6、存储器9和控制器8提供电能。该实施例中电源模块10为高能量电池组。
28.颜色传感器3、水温传感器4、定位模块5、全球移动网络通讯模块6、存储器9均电连接于控制器8。
29.存储器9内存储有用于根据水体颜色判断水体质量的判别模型。该判别模型可以在实验室内，使用大量的不同颜色的海洋水色照片进行机器学习训练获得，将训练后的最终模型存入存储器9内，以供使用过程中进行水体质量(如是否发生赤潮、浒苔、藻华等)的判别。
30.颜色传感器3将检测到的水体颜色传输至控制器8后，控制器8根据存储器9内存储的判别模型判断水体是否异常；水温传感器4将检测到的水温发送至控制器8；定位模块5进行当前地理位置的定位，得到位置信息(该实施例中为经纬度信息)和观测时间后，发送至控制器8；控制器8将水体颜色判别结果、水温、位置信息和观测时间通过全球移动网络通讯模块6和全球流量卡7进行外部传输。
31.控制器8将结果通过全球移动网络通讯模块6和全球流量卡7进行外部传输。
32.该实施例中颜色传感器3采用的芯片型号为apds9960，apds9960具有先进的手势检测、接近检测、数字环境光感和色感，可以用于颜色感应。控制器8采用的芯片型号为nordic nrf52840，存储器9采用常用的sram芯片。
33.颜色传感器3、控制器8和存储器9三者集成在名称为arduino nano 33ble sense的开发板上，具有以下技术规格参数：
34.工作电压：3.3v
35.usb输入电压：5v
36.输入引脚电压：4.5v至21v
37.芯片：nina
‑
b3
–
rf52840
38.时钟：64mhz
39.闪存：1mb
40.sram：256kb
41.无线连接：蓝牙5.0/ble
42.接口：usb，i2c，spi，i2s，uart
43.数字输入/输出引脚：14
44.pwm引脚：6(8位分辨率)
45.模拟引脚：8个(可配置10位或12位)
46.全球移动网络通讯模块6为具备全球各个运营商网络频段的模块；其上的移动流量卡采用的全球流量卡7，能在全球200左右个国家都有移动网络信号。通过在全球移动网络通讯模块6上插入全球流量卡7(该实施例中采用soracom流量卡)，并在其内存入全球200个国家500多个可用运营商的信息。当全球移动网络通讯模块6在同时收到多个运营商的信号时，能自动接入信号最好的运营商网络上传观测数据。
47.全球移动网络通讯模块6采用的芯片型号为：sim7000g，采用的开发板名称为：botletics sim7000 lte，其为一款具有全球频段lte
‑
fdd，lte
‑
tdd和四频段gprs/edge和全球导航卫星系统gnss(global navigation satellite system，gnss)功能的开发板，开发板上的sim7000g芯片是lcc型的全球频段lte
‑
fdd，lte
‑
tdd和四频段gprs/edge模块解决方案，支持高达375kbps的lte cat
‑
m1(emtc)和nb
‑
iot。其不仅具有强大的扩展能力、具有丰富的接口，包括uart，usb2.0，gpio等，还提供了极大的灵活性和易于集成的能力，专为在各种无线电传播条件下需要低延迟，中等吞吐量数据通信的应用而设计。由于性能，安全性
和灵活性的独特结合，非常适合m2m应用。技术规格参数如下：
48.全球频段lte cat
‑
m1：
49.b1/b2/b3/b4/b5/b8/b12/b13/b18/b19/b20/b26/b28/b39；
50.全球频段lte nb
‑
iot1：
51.b1/b2/b3/b5/b8/b12/b13/b17/b18/b19/b20/b26/b28；
52.gprs/edge：850/900/1800/1900mhz
53.电源电压范围：
54.gnss(gps，glonass，北斗)
55.usb2.0 x1(高速)
56.uart x2(来自gpio的7线uart和2线uart接口多路复用)
57.sim卡x1(1.8v和3v)
58.i2c x1
59.gpio x5
60.adc x1
61.pcm x1
62.本实施例具有以下有益效果：
63.(1)相比较于传统近海漂流浮标，不再限制于本国的近岸海域使用，当漂到外国海域时，仍然有信号可以传输数据，或者在其他沿海国家直接布放使用，可以在一些国际合作的科研项目中大批量的使用。
64.(2)近海漂流浮标具备现场自我分析判断等人工智能的能力，可以根据现场的水体颜色分析判断水体质量，判断海洋是否已经发生赤潮，也可以作为水库、湖泊等淡水水域藻华现象的判断，可以在海洋近海和淡水水域大量应用。
65.综上所述，采用本实施例的近海漂流浮标，一方面可以应用在近海业务化观测运行中，提供观测数据，也可以应用在一些近海海域的科研项目中，为其科学研究提供数据支撑。近海漂流浮标具备水体颜色辨别的能力可以应用在赤潮、浒苔等海洋灾害的监控当中和淡水水域藻华现象的监控，有利于海洋主管部门和水利环保部门的防灾减灾决策。同时价格也比卫星漂流浮标低得多，便于推广大规模应用。
66.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。