一种适用于水面光谱远程实时监测的自动化装置

摘要

本实用新型公开了一种适用于水面光谱远程实时监测的自动化装置，包括总控系统、无线通讯系统、全球定位系统、观测几何自动调整系统、光谱测量系统、跟随拍照系统和远程服务器；光谱测量系统安装在观测几何自动调整系统上，总控系统通过电缆分别与无线通讯系统、全球定位系统、观测几何自动调整系统、光谱测量系统、跟随拍照系统电气连接，无线通讯系统通过无线网络与远程服务器连接通信；本实用新型具有自动化程度高、稳定可靠、精度高、实时性好、适应性强、交互性好，不仅适合对单个站位的水面光谱进行监测，还可以通过组网的方式对多个站位进行监测。

主权项

一种适用于水面光谱远程实时监测的自动化装置，其特征在于：包括总控系统(1)、无线通讯系统(2)、全球定位系统(3)、观测几何自动调整系统(4)、光谱测量系统(5)、跟随拍照系统(6)和远程服务器(7)；所述的光谱测量系统(5)安装在所述的观测几何自动调整系统(4)上，所述的总控系统(1)通过电缆分别与所述的无线通讯系统(2)、全球定位系统(3)、观测几何自动调整系统(4)、光谱测量系统(5)、跟随拍照系统(6)电气连接，所述的无线通讯系统(2)通过无线网络与所述的远程服务器(7)连接通信；所述的总控系统(1)包括控制电路板(11)和第一水密外壳，所述的控制电路板(11)上设置有数据存储卡(111)，用于储存测量的光谱数据和照片；所述的第一水密外壳包括第一封盖(121)和第一壳体(122)，所述的第一封盖(121)顶部设置有电源接口(1211)、第一通讯接口(1212)、第二通讯接口(1213)、第三通讯接口(1214)、第四通讯接口(1215)和第五通讯接口(1216)；所述的第一通讯接口(1212)通过电缆与所述的观测几何自动调整系统(4)电气连接，所述的第二通讯接口(1213)通过电缆与所述的无线通讯系统(2)电气连接，所述的第三通讯接口(1214)通过电缆与所述的光谱测量系统(5)电气连接，所述的第四通讯接口(1215)通过电缆与所述的全球定位系统(3)电气连接，所述的第五通讯接口(1216)通过电缆与所述的跟随拍照系统(6)电气连接；所述的无线通讯系统(2)包括天线(21)、电路板(22)和第二水密外壳，所述的第二水密外壳由第二封盖(231)和第二壳体(232)装配而成，其内为中空结构，所述的电路板(22)安装在所述的中空结构内；所述的第二封盖(231)顶部设置有与所述的第二通讯接口(1213)连接的第六通讯接口(2311)，所述的第二壳体(232)顶部设置有与天线(21)连接的天线接口(2321)；所述的无线通讯系统(2)用于在总控系统(1)与所述的远程服务器(7)之间进行无线通讯；所述的全球定位系统(3)包括GPS天线(31)、GPS电路板(32)和第三水密外壳，所述的第三水密外壳由第三封盖(331)和第三壳体(332)装配而成，其内为中空结构，所述的GPS电路板(32)安装在所述的中空结构内；所述的第三封盖(331)顶部设置有与所述的第四通讯接口(1215)连接的第七通讯接口(3311)和GPS天线接口(3312)，所述的GPS天线接口(3312)用于将所 述的GPS天线(31)连接到所述的GPS电路板(32)上；所述的全球定位系统(3)用于获取实验地点的经纬度信息；所述的观测几何自动调整系统(4)主要包括控制单元(41)、旋转驱动单元(42)、方位跟踪单元(43)、旋转台和底座；所述的控制单元(41)设置有与所述总控系统(1)通讯的接口，所述的控制单元(41)与所述的旋转驱动单元(42)、方位跟踪单元(43)电气连接；所述的旋转驱动单元(42)包括电机驱动板(421)、步进电机(422)、蜗轮传动机构和电机固定板(424)；所述的电机驱动板(421)与步进电机(422)电气连接，所述的步进电机(422)通过螺纹连接件固定安装在所述的电机固定板(424)下底面上、其转动轴与安装在所述的电机固定板(424)上的蜗轮传动机构连接；所述的方位跟踪单元(43)为一姿态传感器，用于实时跟踪所述的光谱测量系统(5)的观测方位；所述的旋转台包括转动盘(441)、支撑转轴(442)和仪器挂载杆(443)，所述的支撑转轴(442)固定安装在所述的转动盘(441)下表面中心位置，所述的仪器挂载杆(443)固定安装在所述的转动盘(441)上表面中心位置；所述的底座由顶盖(451)和底座壳体(452)装配而成，其内为中空结构，中空结构内设有内部安装架(453)；所述的顶盖(451)中央安装有旋转轴承(454)，所述的底座壳体(452)底部设置有与所述的总控系统(1)的第一通讯接口(1212)连接的第八通讯接口(4521)；所述的控制单元(41)和电机驱动板(421)固定安装在所述的内部安装架(453)上；所述的电机固定板(424)固定安装在所述的顶盖(451)下表面上，使整个旋转驱动单元(42)都处于底座的中空结构内；所述的支撑转轴(442)穿过所述的旋转轴承(454)与所述的蜗轮传动机构固定连接；所述的光谱测量系统(5)由光谱仪(51)、光纤探头(52)、参考板(53)、支撑臂(54)、第一舵机(55)、直射太阳光遮挡机构(56)、光路切换开关(57)、探头固定架(58)组成；所述的光谱仪(51)安装在所述的底座壳体(452)内，通过光纤与所述的光路切换开关(57)连接；所述的光纤探头(52)尾部光纤穿过所述的底座壳体(452)下底面设置的过线孔(4522)与所述的光路切换开关(57)连接；所述的探头固定架(58)用于将所述的光纤探头(52)固定到所述的第一舵机(55)转轴上；所述的参考板(53)固定安装在所述的转动盘(441)上，位置正好处于所述的光纤探头(52)下面；所述的支撑臂(54)一端水平固 定安装在所述的仪器挂载杆(443)上，另一端与所述的第一舵机(55)固定连接；所述的直射太阳光遮挡机构(56)包括第二舵机(561)、连接臂(562)和遮光板(563)；所述的第二舵机(561)安装在所述的参考板(53)一侧，轴向与所述的光纤探头(52)水平方向成45度夹角；所述的遮光板(563)通过所述的连接臂(562)固定安装在所述的第二舵机(561)上；所述的光路切换开关(57)包括安装板(571)、固定板(572)、小电机(573)和一组光纤连接器(574)，所述的安装板(571)有A、B两片，均垂直固定安装在所述的固定板(572)表面上，A、B两片安装板与固定板(572)之间构成封闭的空夹层(5711)；所述的安装板(571)上开有透光通孔(5712)，使A、B两片及中空夹层(5711)相通；所述的中空夹层内(5711)设有遮光片(5732)，所述的透光通孔(5712)旁边装有所述的小电机(573)，小电机(573)的转动轴(5731)通过安装孔伸入所述的中空夹层(5711)内；所述的遮光片(5732)一端紧密套接在所述的小电机(573)的转动轴(5731)上，另一端能在所述的中空夹层(5711)平面内围绕所述的转动轴(5731)转动，所述的遮光片(5732)的宽度大于透光通孔(5712)直径，遮光片(5732)转动半径大于所述的转动轴(5731)到透光通孔(5712)的距离，使得所述的遮光片(5732)转至水平位置时能够阻断所述的透光通孔(5712)；所述的透光通孔(5712)在A片的开口通过光纤连接光谱仪(51)，所述的透光通孔(5712)在B片的开口通过光纤连接所述的光纤探头(52)；所述的小电机(573)的机身通过螺纹连接件和固定块固定安装在所述的固定板(572)上，所述的固定板(572)表面还开有螺孔(5721)，用于将整个光路切换开关(57)通过螺纹连接件固定安装在所述的底座壳体(452)内；所述的跟随拍照系统(6)为一小体型摄像头，通过导线连接到所述的第五通讯接口(1216)；所述的远程服务器(7)是若干台外网能访问得到的计算机，通过无线网络与所述的无线通讯系统(2)通信。