一种多功能型浅水栅栏制造技术

本发明专利技术涉及一种多功能型浅水栅栏，包括桩体、功能舱、发电舱和水轮机，功能舱设置在桩体顶部，发电舱和水轮机沿桩体设置，功能舱包括用于警示的示警灯，发电舱包括磁铁和线圈，线圈切割磁感线产生电力，水轮机包括绕桩体顺时针旋转的顺时针垂直轴水轮机和绕桩体逆时针旋转的逆时针垂直轴水轮机，顺时针垂直轴水轮机和逆时针垂直轴水轮机带动磁铁和线圈相对转动，示警灯通过发电舱供电。它能够充分利用近海浅水水域水流方向分布不均且多变的特点，独立自主的进行能量捕获和转换，并搭载多种海洋示警及观测设备，同时实现海域使用划分、区域示警、海洋信息监测和数据传输多种功能。

A multi-functional shallow water fence

The invention relates to a multifunctional shallow water fence, including a pile body, a function module, a power cabin and a hydraulic turbine. The function module is set at the top of the pile body. The power module and the turbine are set along the pile body. The function module includes a warning lamp. The power cabin includes magnets and coils. The coil cuts the magnetic line to generate electricity. The water turbine includes the electric power. The clockwise vertical shaft water turbine and the reverse clockwise vertical axis water turbine rotated clockwise in clockwise rotation of the pile body. The clockwise vertical axis water turbine and the counterclockwise vertical shaft water turbine rotate the magnet and the coil relative to the clockwise, and the warning lamp is powered through the power cabin. It can make full use of the uneven and changeable characteristics of the flow direction in the shallow waters of the offshore waters. It can capture and convert the energy independently and carry a variety of marine alarm and observation equipment. At the same time, it can realize the functions of sea area use division, regional warning, ocean information monitoring and data transmission.

【技术实现步骤摘要】
一种多功能型浅水栅栏
本专利技术涉及一种浅水栅栏，尤其涉及一种多功能型浅水栅栏。
技术介绍
人类利用海洋已有几千年的历史。由于受到生产条件和技术水平的限制，早期的开发活动主要是用简单的工具在海岸和近海中捕鱼虾、晒海盐，以及海上运输，逐渐形成了海洋渔业、海洋盐业和海洋运输业等传统的海洋开发产业。17世纪20年代至20世纪50年代，一些沿海国家开始开采海底煤矿、海滨砂矿和海底石油。20世纪60年代以来，人类对资源、能源的需求量不断增加，开始大规模地向海洋索取财富。随着科学技术的进步，对海洋资源及其环境的认识有了进一步的提高，海洋工程技术也有了很大发展，海洋开发进入到新的发展阶段；大规模开发海底石油、天然气和其他固体矿藏，开始建立潮汐发电站和海水淡化厂，从单纯的捕捞海洋生物向增养殖方向发展，利用海洋空间兴建海上机场、海底隧道、海上工厂、海底军事基地等，形成了一些新兴的海洋开发产业。其中，在距离大陆较近的近海浅水海域（水深小于30m），已经发展了大量的海水养殖、近海浴场的对海域使用面积需求较大的产业。在广阔的海面上，缺少天然的标识物对这些海域进行划分和指示，需人工设立水面标志进行区分。一般来说，人们会采用栈桥或者浮标的形式，前者多用于海水养殖，后者多用于海水浴场或其他要求较低的场合。然而，这两种方法各自都存在一定的缺陷。栈桥制造成本较高，且由于水上结构较多，受损害的概率较大，需时常进行维护。浮标虽然成本不高，但稳定性差，容易被海流破坏并冲走，且由于浮标体积较小，很多时候肉眼不易察觉，起不到警示的作用。另外，二者共同存在的一个问题就是，在夜晚时需额外安装示警灯和电源，否则无法起到示警和指示的作用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：克服上述一般海域划分或指示使用的设施如栈桥、浮标等的不适用因素，提出一种新型的多功能型浅水栅栏，它能够充分利用近海浅水水域水流方向分布不均且多变的特点，独立自主的进行能量捕获和转换，并搭载多种海洋示警及观测设备，同时实现海域使用划分、区域示警、海洋信息监测和数据传输多种功能。为了实现上述技术目的，本专利技术采取的具体技术方案是：一种多功能型浅水栅栏，包括桩体、功能舱、发电舱和水轮机，所述功能舱设置在所述桩体顶部，所述发电舱和所述水轮机沿所述桩体设置，所述功能舱包括用于警示的示警灯，所述发电舱包括磁铁和线圈，所述线圈切割磁感线产生电力，所述水轮机包括绕所述桩体顺时针旋转的顺时针垂直轴水轮机和绕所述桩体逆时针旋转的逆时针垂直轴水轮机，所述顺时针垂直轴水轮机和所述逆时针垂直轴水轮机带动所述磁铁和线圈相对转动，所述示警灯通过所述发电舱供电。进一步的，所述发电舱和所述水轮机交替设置，置于所述发电舱两侧的水轮机分别为顺时针垂直轴水轮机和逆时针垂直轴水轮机，所述水轮机一端固定连接磁铁，一端固定连接线圈。进一步的，所述顺时针垂直轴水轮机包括套管和固定于套管上的若干顺时针方向弯曲的叶片，若干叶片绕套管周向均匀分布，所述套管套于所述桩体上。进一步的，所述逆时针垂直轴水轮机包括套管和固定于套管上的若干逆时针方向弯曲的叶片，所述叶片绕所述套管周向均匀分布，所述套管套于所述桩体上。进一步的，所述示警灯内设有光线传感器。进一步的，所述发电舱包括电力控制系统和数据监控系统，所述电力控制系统为示警灯和数据监控系统进行供电，所述数据监控系统用于监测水域情况，电力控制系统中，电源控制器通过电缆接收电能，对电流进行整合后，再分别通过逆变器、交流电输出端和直流电输出端为用电设备供电。进一步的，所述数据监控系统包括控制器、采集模块、水文参数测量传感器、SD存储卡、通讯模块和GPS模块，所述水文参数测量传感器将检测到的水域信息通过数据采集模块和通讯模块传递至控制器，所述GPS模块将位置信息传递至控制器，所述控制器将接收到的数据存储在SD存储器上并通过远程通信天线或数据下载端口将数据发送至数据采集器。进一步的，所述远程通信天线和数据下载端口均安装于桩顶处的功能舱上。进一步的，所述功能舱为球形，所述发电舱包括扁球形外壳。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.以节能、省资源作为指导思想,予以工程化、实用化而创造出的一种适用于分层多向水流的多功能型浅水栅栏。综合利用近海浅水水域水流方向分布不均且多变的特点，实现电力能源的自给自足，达到长期生存、免维护的目的。2.利用多个垂直轴水轮机发电，为示警灯供电实现海域使用的标识，并在多功能型浅水栅栏外部安装海洋水文参数测量传感器，利用从水流中获取的电能实现水文参数的测量、存储和远距离传输，达到多功能利用的目的。3.多功能型浅水栅栏具有全天候、全天时稳定可靠地收集海洋环境资料的能力,并能实现数据的自动采集、自动标示和自动发送。附图说明图1是近海浅水水域水流示意图；图2是本专利技术整体外部结构示意图；图3是本专利技术垂直轴水轮机结构示意图；图4是本专利技术内部结构示意图；图5是本专利技术发电系统俯视剖面图；图6是本专利技术电力控制系统示意图；图7是本专利技术数据监控系统示意图；图8是本专利技术近海阵列布放示意图；图中，1—陆地，2—海底，3—浅水非线性波水质点运动轨迹，4—近岸爬坡水流，5—底部回流，6—海平面，7—球形功能舱，8—独立发电舱，9—顺时针垂直轴水轮机，10—逆时针垂直轴水轮机，11—钢管桩，12—套管，13—磁铁，14—叶片，15—线圈，16—频闪示警灯，17—远程通信天线，18—数据监控系统，19—电力控制系统，20—电磁感应线，21—发电输出电缆，22—逆变器，23—交流电输出端，24—蓄电池，25—直流电输出端，26—电源控制器，27—控制器，28—SD卡存储单元，29—数据采集模块，30—传感器。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明，但应当理解为本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。如图1所示，在距离大陆较近的近海浅水海域（水深小于30m），水流流速较大，由于强非线性的影响，存在水平方向水体的净输移，水质点运动轨迹3并不封闭，在更靠近陆地1的岸线上，还存在近岸爬坡水流4，以及水体离岸时产生的底部回流5，这些因素综合在一起形成了近海浅水海域水流方向分布不均且多变的特点。如图2所示，一种适用于分层多向水流的多功能型浅水栅栏，主要由钢管桩11、球形功能舱7、独立发电舱8和垂直轴水轮机组成，钢管桩11作为桩体为整体装置提供支撑基础，固定于海底2上，且桩内预留电缆管道。球形功能舱7安装于钢管桩11顶部，通过钢管桩内电缆对其供电。球形功能舱7下安装多个独立发电舱8和垂直轴水轮机间隔套装在钢管桩11上。如图3所示，垂直轴水轮机包括顺时针垂直轴水轮机9和逆时针垂直轴水轮机10，垂直轴水轮机的中心套管12为中空，安装时套在钢管桩11上，水轮机包括4个弧形叶片14，上部和下部分别安装磁铁13和线圈15。线圈15中部预留空位，空位大小略大于磁铁13的尺寸，即该垂直水轮机连接的磁铁13和相邻上端垂直水轮机连接的线圈15组成一电磁发电机。如图4所示，球形功能舱7内安装频闪示警灯16、远程通信天线17和数据下载端口，频闪示警灯16内有光线传感器。独立发电舱8内部中空，安装磁铁13和线圈15组成的发电系统，外部搭载各种水文参数测量传感器。球形功能舱7下方紧邻的独立发电舱8内部除了安装线圈15，还安装了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能型浅水栅栏，其特征在于：包括桩体、功能舱、发电舱和水轮机，所述功能舱设置在所述桩体顶部，所述发电舱和所述水轮机沿所述桩体设置，所述功能舱包括用于警示的示警灯，所述发电舱包括磁铁和线圈，所述线圈切割磁感线产生电力，所述水轮机包括绕所述桩体顺时针旋转的顺时针垂直轴水轮机和绕所述桩体逆时针旋转的逆时针垂直轴水轮机，所述顺时针垂直轴水轮机和所述逆时针垂直轴水轮机带动所述磁铁和线圈相对转动，所述示警灯通过所述发电舱供电。

【技术特征摘要】
1.一种多功能型浅水栅栏，其特征在于：包括桩体、功能舱、发电舱和水轮机，所述功能舱设置在所述桩体顶部，所述发电舱和所述水轮机沿所述桩体设置，所述功能舱包括用于警示的示警灯，所述发电舱包括磁铁和线圈，所述线圈切割磁感线产生电力，所述水轮机包括绕所述桩体顺时针旋转的顺时针垂直轴水轮机和绕所述桩体逆时针旋转的逆时针垂直轴水轮机，所述顺时针垂直轴水轮机和所述逆时针垂直轴水轮机带动所述磁铁和线圈相对转动，所述示警灯通过所述发电舱供电。2.根据权利要求1所述的多功能型浅水栅栏，其特征在于：所述发电舱和所述水轮机交替设置，置于所述发电舱两侧的水轮机分别为顺时针垂直轴水轮机和逆时针垂直轴水轮机，所述水轮机一端固定连接磁铁，一端固定连接线圈。3.根据权利要求1所述的多功能型浅水栅栏，其特征在于：所述逆时针垂直轴水轮机包括套管和固定于套管上的若干逆时针方向弯曲的叶片，若干叶片绕套管周向均匀分布，所述套管套于所述桩体上。4.根据权利要求1所述的多功能型浅水栅栏，其特征在于：所述顺时针垂直轴水轮机包括套管和固定于套管上的若干顺时针方向弯曲的叶片，所述叶片绕所述套管周向均匀分布，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭伟，王华坤，张继生，贺瑞，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32