技术领域
[0001] 本
发明涉及
水文测报装置的技术领域，具体为一种基于物联网的数据采集装置。
背景技术
[0002] 水文自动测报系统(automatic system of hydrological data acquisition and transmission)由收集、传递和处理水文实时数据的各种
传感器、通讯设备和计算机等装置组合而成。分成遥测站、信息传输通道和中心控制站(简称中心站)三部分。主要用于防汛和水利调度。在小流域范围内只需几分钟时间即能完成数据收集和处理，及时提供重点河段、水库的雨情水情。
[0003] 以往都是在河道周边设置遥测站进行监控，这种遥控站因为与河水分离，无法深入到河道中部检测河水的
质量，如何使用铺设线路的方式，成本太高。在河中设置遥测站虽然可行，但是电
力资源无法及时供应，造成了设置遥控站的成本太高。
[0004] 小湖中波高一般不超过0.5米。大湖中最大波高往往为3～4米，有时可达5～6米，如北美洲的苏必利尔湖、密歇根湖和休伦湖等。水库中波高2.5～3.5米，海浪高达20米，甚至可达30米以上，特别是水面较大的区域，这种河道十分适合使用设置在水中的、通过无线通信的、可自发电的数据采集装置，较大水面的
风浪大，利用风浪，可以实现自发电，但是需要考虑的是，如何减少较大的风浪对装置的影响。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于物联网的数据采集装置，通过无线通电的方式，将检测数据实时传送至中心站，达到实时检测流水质量的问题，并通过特别设计的传动结构，减少风浪对本装置的影响。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的数据采集装置，包括数据采集以及发送设备、悬浮仓、护栏、浮板、发
电机组、变速箱、
蓄电池、传动组件和多节传动杆，其中：
[0007] 所述数据采集以及发送设备可检测水的成分，并能够通过物联网发送至中心控制站；
[0008] 所述
发电机组、变速箱、
蓄电池密封设置在悬浮仓内，所述蓄电池为数据采集以及发送设备供电；所述发电机组为蓄电池充电；所述变速箱与发电机组的
输入轴可传动连接；
[0009] 所述悬浮仓的顶部开设有安装槽，所述传动组件固定设置在安装槽内，所述传动组件与变速箱的
输出轴可传动的连接，所述安装槽的上口固定设置有安装管；
[0010] 所述悬浮仓悬浮在水下，并且使用缆绳与水底固定连接；
[0011] 所述浮板漂浮在水面上；
[0012] 所述传动组件设置在安装槽内，并且能将向上和向下的动力变换成旋转的输出力；
[0013] 所述护栏固定设置在悬浮仓周围，并向上伸出水面，将浮板包围在内；
[0014] 所述多节传动杆穿过安装管，所述安装管上口设置有密封结构，用于密封安装管与传动组件之间的缝隙，所述多节传动杆包括直杆一、直杆二、
弹簧和刚性绳，所述直杆一的底端与传动组件可传动连接，所述直杆一的顶端设置有滑
块一，直杆一以滑块一为
支撑可滑动的安装在安装管的下部，所述安装管的中部设置有支撑环，所述弹簧固定呈压缩状态的设置在支撑环的底部与滑块一之间，并且推动直杆一向下滑动，所述直杆二的下部侧面与支撑环可滑动的配合，并且直杆二的底端伸入支撑环内孔以及弹簧内，所述滑块一的顶部埋设有磁
铁一，所述直杆二的底端埋设有
磁铁二，所述磁铁一和磁铁二相对面
磁性相反，从而直杆一与直杆二通过磁力传递动力，所述直杆二的顶端伸出安装管的上口，所述刚性绳呈拉紧状态，并且一端与直杆二的底端固连，刚性绳的另一端与浮板的底部固连，所述浮板上升时，多节传动杆通过磁铁一和磁铁二间的磁力传递该上升的拉力，从而提供传动组件的偏心轮旋转一圈的一半行程的动力，所述浮板下降时，弹簧推动直杆一下降，从而提供传动组件的偏心轮旋转一圈的另一半行程的动力。
[0015] 进一步的，所述数据采集以及发送设备包括多个传感器、数据储存装置以及无线通信装置，所述传感器设置在悬浮仓外，所述数据储存装置和无线通信装置设置在悬浮仓内，所述传感器与数据储存装置通过数据线缆连接，并且传感器将检测到的信息发送且储存在数据储存装置内，所述无线通信装置将数据储存装置内的数据发送至外界的中心站。
[0016] 进一步的，所述安装管的上口和下口均固定设置有限位环，所述直杆二的上部侧面设置有挡块，所述下口上的限位环限制滑块一滑出安装管的下口，所述上口的限位环可限制挡块滑出上口。
[0017] 进一步的，所述滑块一的上端面和直杆二的底面均固定设置有
橡胶垫。
[0018] 进一步的，所述传动组件包括偏心轮、主动
齿轮、
转轴、从动齿轮、安装架和直杆三，所述从动齿轮固定设置在变速箱的输出轴上，所述安装架固定设置在安装槽内，所述转轴可转动的安装在安装架上，所述主动齿轮固定设置在转轴的内侧端上，并且与从动齿轮
啮合，所述偏心轮固定设置在转轴的外侧端，所述直杆三一端可转动的安装在偏心轮的外侧端面上，另一端可转动与直杆一的底端可转动的连接，所述主动齿轮和从动之轮的
传动比小于1。
[0019] 进一步的，所述护栏包括环形杆、水平杆和竖直杆，所述水平杆一端固连在悬浮仓的底部，并向外侧延伸，所述竖直杆固定连接在水平杆的外侧端上，并且竖直杆的顶部高出水面，所述环形杆设置有多个，并且固定安装在竖直杆上。
[0020] 进一步的，所述刚性绳上还固定连接有拉绳，所述拉绳呈松弛状态，并且另一端固定设置在水底，所述拉绳限制浮板上浮的高度。
[0021] 进一步的，其特征在于：所述悬浮仓的前端设置有破浪器。
[0022] 与
现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0023] 在水面较宽的水域，大部分时候，风浪起伏的行程能够达到带动偏性轮旋转的目的，超过偏心轮完成旋转一周需要的行程，会对传动组件和悬浮仓造成伤害，从而减弱了本装置的稳定，缩短了使用寿命，所以设置了多节传动杆，在浮板上升时候，刚性绳能够拉动直杆二上升，在直杆二上升时候，磁铁一和磁铁二之间的磁力可以带动直杆一克服弹簧的弹力上升，从而带动直杆一上升一定的距离，该上升的一定距离能够带动偏心轮旋转半圈，如果浮板上升的行程过大时候，直杆二上升的高度过高，会造成磁铁一和磁铁二之间的磁力因为距离过大而消失，直杆一上升的距离被磁铁间的磁力限制，在浮板下降时候，因为浮板连接的是刚性绳，也就是说，传动杆二和传动杆一失去上升的拉力，在弹簧的弹力下，直杆一下降并推动完成偏心轮另一半的旋转，浮板下降的行程传递至直杆二上也不会通过刚性绳，造成对悬浮仓的损坏，在针对具有较大风浪的水面，本装置安全性更高，寿命更长。
[0024] 在水中
散热效果更好，使用波浪为蓄电池供电，续航能力强，通过无线发送信息，不用铺设线路，安装更加方便。
附图说明
[0025] 图1为本发明设置在水中的示意图；
[0026] 图2为本发明的俯视图；
[0027] 图3为本发明的数据采集以及发送设备续航以及检测的原理图；
[0028] 图4为本发明的传动组件和多节传动杆的装配示意图；
[0029] 图5为本发明的多节传动杆剖视图；
[0030] 图6为本发明的传动组件剖视图。
[0031] 图中：悬浮仓-1、护栏-2、浮板-3、发电机组-4、变速箱-5、蓄电池-6、传动组件-7、多节传动杆-8、传感器-9、数据储存装置-10、无线通信装置-11、安装槽-12、安装管-13、缆绳-14、直杆一-15、直杆二-16、弹簧-17、刚性绳-18、滑块一-19、支撑环-20、磁铁一-21、磁铁二-22、偏心轮-23、主动齿轮-24、转轴-25、从动齿轮-26、安装架-27、直杆三-28、限位环-29、挡块-30、拉绳-31、橡胶垫-32、储能轮-33、环形杆-34、水平杆-35、竖直杆-36、破浪器-
37、密封结构-38。
具体实施方式
[0032] 下面将结合本发明
实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033] 本装置一般是设置在水面较大的水域上，用于实时检测水的质量，对于特定水域的水质量的标准可以根据国标设定，检测水中的成分含量可以使用特定的传感器进行检测。
[0034] 本装置一般设置在波浪不超过3米和不低于0.1米水域。
[0035] 实施例一：
[0036] 请参阅附图，本发明提供一种技术方案：一种基于物联网的数据采集装置，包括数据采集以及发送设备、悬浮仓1、护栏2、浮板3、发电机组4、变速箱5、蓄电池6、传动组件7和多节传动杆8，其中：
[0037] 所述数据采集以及发送设备可检测水中特定成分的含量，并能够通过物联网发送至中心控制站，具体的，数据采集以及发送设备包括多个传感器9、数据储存装置10以及无线通信装置11，所述传感器9设置在悬浮仓1外，所述数据储存装置10和无线通信装置11设置在悬浮仓1内，所述传感器9与数据储存装置10通过数据线缆连接，并且传感器9将检测到的信息发送且储存在数据储存装置10内，所述无线通信装置11将数据储存装置10内的数据发送至外界的中心站，首先，根据需要检测的水中成分的含量，设定传感器9的种类，一般可以检测水的水温、流速、流量、pH值、电导率、溶解
氧、铵离子、氰离子、
硝酸根、COD、TOC，比如溶解氧采用极谱式传感器；pH采用玻璃
电极传感器；
氨和氰离子采用电极传感器，将传感器嵌入式设置在悬浮仓1的外侧面上，数据线缆穿过悬浮仓1的
侧壁，经过密封处理，能够防止水进入到悬浮仓1内，传感器9检测到的数据实时传送至数据储存装置10内暂时储存，无线通信装置11可以是通过CDMA、GPRS、3G公众移动网络进行传送至中心控制站，达到实时监控的目的。
[0038] 所述发电机组4、变速箱5、蓄电池6密封设置在悬浮仓1内，所述蓄电池6为数据采集以及发送设备供电；所述发电机组4为蓄电池6充电；所述变速箱5与发电机组4的输入轴可传动连接，蓄电池6可以为数据采集以及发送设备持续供电，具有一定的续航能力，设置的发电机组4可以不断为蓄电池6供电。
[0039] 所述悬浮仓1的顶部开设有安装槽12，所述传动组件7固定设置在安装槽12内，所述传动组件7与变速箱5的输出轴可传动的连接，所述安装槽12的上口固定设置有安装管13。
[0040] 所述悬浮仓1悬浮在水下，并且使用缆绳14与水底固定连接，悬浮仓1在水下，可以大大提高散热效果，水下的漂浮物少，撞击悬浮仓1次数少，可以更好的保护悬浮仓1.[0041] 所述浮板3漂浮在水面上.
[0042] 所述传动组件7设置在安装槽12内，并且能将向上和向下的动力变换成旋转的输出力。
[0043] 所述多节传动杆8穿过安装管13，所述安装管13上口设置有密封结构38，用于密封安装管13与传动组件7之间的缝隙，密封结构可以机械密封也可以是设置有
密封圈的封盖，所述多节传动杆8包括直杆一15、直杆二16、弹簧17和刚性绳18，所述直杆一15的底端与传动组件7可传动连接，所述直杆一15的顶端设置有滑块一19，直杆一15以滑块一19为支撑可滑动的安装在安装管13的下部，也就是说，直杆一15可以沿安装管13上下滑动，所述安装管13的中部设置有支撑环20，所述弹簧17固定呈压缩状态的设置在支撑环20的底部与滑块一
19之间，并且推动直杆一15向下滑动，具体的弹簧17选择不锈
钢材质，弹簧17两端部分别与支撑环20和滑块一19固连，所述直杆二16的下部侧面与支撑环20可滑动的配合，并且直杆二16的底端伸入支撑环20内孔以及弹簧17内，也就是，直杆二16沿支撑环20平稳滑动，并且与弹簧17保持间隙，所述滑块一19的顶部埋设有磁铁一21，所述直杆二16的底端埋设有磁铁二22，所述磁铁一21和磁铁二22相对面磁性相反，从而直杆一15与直杆二16通过磁力传递动力，具体的，磁铁一21和磁铁二22之间的磁力设定至少能够带动直杆一15上升一定的距离，以使偏心轮23旋转半个行程，进一步的说，磁铁一21和磁铁二22之间的磁力至少能够满足带动偏心轮23旋转半个行程，所述直杆二16的顶端伸出安装管13的上口，所述刚性绳
18呈拉紧状态，并且一端与直杆二16的底端固连，刚性绳18的另一端与浮板3的底部固连，可见，浮板3在水面上跟随波浪上下起伏，波浪的高度便是浮板3上下起伏的行程，所述浮板
3上升时，多节传动杆8通过磁铁一21和磁铁二22间的磁力传递该上升的拉力，从而提供传动组件7的偏心轮23旋转一圈的一半行程的动力，具体的，旋转一圈为一个完整的行程，而浮板3上升可以带动偏心轮23旋转半圈，所述浮板3下降时，刚性绳18无法传递该向下的力，弹簧17推动直杆一15下降，从而提供传动组件的偏心轮23旋转一圈的另一半行程的动力，可以看出，弹簧17的弹力也是经过合理设计的，其弹力能够推动完成偏心轮23剩下的一半行程。，所述传动组件7包括偏心轮23、主动齿轮24、转轴25、从动齿轮26、安装架27和直杆三
28，所述从动齿轮26固定设置在变速箱5的输出轴上，所述安装架27固定设置在安装槽12内，所述转轴25可转动的安装在安装架27上，所述主动齿轮24固定设置在转轴25的内侧端上，并且与从动齿轮26啮合，所述偏心轮23固定设置在转轴25的外侧端，所述直杆三28一端可转动的安装在偏心轮23的外侧端面上，另一端可转动与直杆一15的底端可转动的连接，所述主动齿轮24和从动之轮26的传动比小于1.
[0044] 在此对本装置如何利用波浪
势能的原理进行描述，第一，利用波浪上升的动力，本装置一般是设置在浪高不超过3米和不低于0.1米水域，这个范围是指大部分的时候，至少需要保证浪高不能够超过3米，超过三米可能会对本装置造成伤害，低于0.1米，浪高的无法带动偏心轮23旋转半圈，在波浪大于0.1米时候，浮板3跟随波浪上升，刚性绳18能够带动直杆二16上升大于0.1米，在磁铁一21和磁铁二22的带动下，直杆一15上升，直杆三28将该上升的动力传递至偏心轮23，带动偏心轮23旋转半圈，以0.1米为例，当浮板3上升0.1米后，偏心轮23便可以完成旋转半圈，此时浮板3进一步的上升，磁铁一21和磁铁二22之间的间距增加，磁力消失，直杆一15克服弹簧17弹力的拉力消失，直杆二16对直杆一15乃至传动组件7的拉力消失，也就是保护了直杆一15和传动组件7，直杆二16在安装管13内继续上升，以达到满足波浪的带动浮板3上升的要求，在此指出，为防止直杆一15和直杆二16滑出安装管13的下口和上口，所述安装管13的上口和下口均固定设置有限位环29，所述直杆二16的上部侧面设置有挡块30，所述下口上的限位环29限制滑块一19滑出安装管13的下口，所述上口的限位环29可限制挡块30滑出上口，本实施例以0.1米浪高便可带动偏心轮23旋转半圈，当然也可以合理设置最小浪高，比如，某水面大部分的浪高为0.3米-1米之间，此时，设定浮板3跟随波浪上升0.3米后偏心轮3便能够旋转半圈，在超过0.3米后，直杆二16沿安装管13上升0.7米，如果直杆二6上升的距离过大，在直杆二16带动偏心轮3旋转半圈后，直杆二16下降时候，偏心轮3可能已经处在等待的状态，也就是
动能传递不顺畅，所以需要限制浮板3的上升高度，以使在波浪下降时候，直杆二16能够快下下降，尽快的与直杆一15对接，具体的磁铁一21和磁铁二22通过磁力链接，等待波浪上升时候，再次带动直杆一15上升，所以所述刚性绳18上还固定连接有拉绳31，所述拉绳31呈松弛状态，并且另一端固定设置在水底，所述拉绳31限制浮板3上浮的高度，松弛状态的拉绳31允许浮板3上升一定的距离，并在拉绳拉紧后，限制浮板3继续上升，在波浪下落时候，浮板3能够快速响应，以使直杆二16快速下降，与直杆一15对接。第二，偏心轮23完成半圈旋转后，直杆二16被浮板3带动上升，磁铁一
21和磁铁22之间的磁力消失，弹簧17的弹力便能够推动直杆一15下降，并推动偏心轮23完成剩下一半的旋转。
[0045] 可以看出，在直杆二16可以拉动直杆一15上升至最高
位置，也就是，在浮板3的拉力下，偏心轮23旋转半圈后，直杆一15是位于可以达到的最高处，在浮板3的拉力消失后，也就是磁铁一21和磁铁二22之间的磁力消失后，弹簧17推动直杆一15下降，在偏心轮23旋转完成剩余半圈后，直杆一15位于能够到达的最低位置，此时，直杆二16应该在波浪的带动下，下降并且直杆二16的底端撞击到滑块19的上端面，为此，所述滑块一19的上端面和直杆二16的底面均固定设置有橡胶垫32，以减缓该冲击力，此时，磁铁一21和磁铁二22恢复连接，直杆二16再次上升，再次带动直杆一15上升。
[0046] 当然，上述是针对波浪的高度过高的情况，如果，波浪的起伏高度正合适，也就是，波浪的起伏高度正好是偏心轮23旋转半圈的行程，此时，磁铁一21和磁铁二22保持连接，也就是说，波浪升起时，带动直杆二16上升，进而带动偏心轮23旋转半圈，在波浪下降时候，弹簧71提供弹力，促使偏心轮23完成剩下的半圈，而波浪不会对本装置产生伤害，如此往复。综上设置磁铁一21和磁铁二22有效的消除了，波浪过大对本装置的伤害，拉绳31也能起到保护的作用。
[0047] 设置的直杆三28可以减少直杆一15带动偏心轮23旋转的半圈的行程，满足了波浪起伏较快的特点。
[0048] 安装架27上还可转动的安装有储能轮33，所述储能轮33固定安装在从动齿轮25的转轴上,储能轮33能够使从动齿轮运转更稳定。
[0049] 浮板3作为提供
浮力的单位，不限制为板状，也可以是其他浮体的形状，以达到快速响应的目的。
[0050] 具体的，所述护栏2固定设置在悬浮仓1周围，并向上伸出水面，将浮板3包围在内，所述护栏2包括环形杆34、水平杆35和竖直杆36，所述水平杆35一端固连在悬浮仓1的底部，并向外侧延伸，所述竖直杆36固定连接在水平杆35的外侧端上，并且竖直杆36的顶部高出水面，所述环形杆34设置有多个，并且固定安装在竖直杆36上。
[0051] 所述悬浮仓1的前端设置有破浪器37。
[0052] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、
修改、替换和变型，本发明的范围由所附
权利要求及其等同物限定。
