1.本实用新型属于水运设施技术领域，尤其涉及一种水运航道的浮标装置。


背景技术：

2.浮标是应用于水运航道领域的一类常用装置，是浮于水面的一种航标，是锚定在指定位置并用以标示航道范围、指示浅滩、碍航物或表示专门用途的水面助航标志。浮标装置在航标中数量最多、应用广泛，设置在难以或不宜设立固定航标之处，功能是标示航道浅滩或危及航行安全的障碍物等。在结构上，浮标一般包括可漂浮并被锚定的平台，平台的主体部分应呈现易于观察的色彩，为了便于在夜间对水运航道进行指示，在一些浮标装置上安装有指示灯。
3.水运航道所处水域的水文环境情况、气象环境情况等对于水运作业有着较为重要的影响，因此对水运航道进行环境监测，有助于提升水运船舶的航行安全性。现有技术中，通常通过在水域内设置独立的监测站进行水运航道的水文、气象环境监测，考虑到水运航道内船舶行驶时潜在的碰撞等问题，前述监测站通常设置在远离水运航道的位置甚至设置在河道岸边形成固定式的监测设施。然而，水运航道的水文、气象环境通常是多变的，尤其对于海运航道来说，远离航道的监测站监测得到的环境信息无法构成预测航道环境变化的准确信息，因而对于船舶设施在航道内的行驶无法提供准确的指导。
4.通过将现有水运航道内的浮标装置作为平台，在平台上安装监测仪器和传感器等将有助于解决前述问题，此时用于标示航道的浮标能够对所在航道位置的水文、气象信息进行监测，因而得到的航道信息更加准确。然而如前所述，水运航道内的浮标容易与船舶发生碰撞，相较于单纯用于标示航道的浮标而言，加装了监测仪器和传感器的浮标装置对碰撞作用更为敏感，与船舶碰撞产生的振动容易导致电子器件受到损坏，严重的碰撞作用甚至导致漂浮平台破损进水，进而导致整体故障甚至报废。因此，需要对现有浮标装置的结构进行优化设计，以提升浮标装置的抗碰撞冲击的能力，令浮标装置长期稳定、可靠地提供航道标示和航道环境监测的功能。


技术实现要素：

5.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构设计合理、抵抗碰撞冲击能力强、长期稳定可靠运行、便于维护的水运航道的浮标装置。
6.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种水运航道的浮标装置包括带有锥形底并采用锚组件锚定的浮力电子舱，在浮力电子舱的顶部设有带有密封舱门的舱口，在锥形底的舱壁上设有多个用于安装水质传感器的传感器舱；在浮力电子舱的顶部还安装有支撑架，在支撑架上安装有风速风向传感器、通信天线、降水量传感器、温湿度传感器、指示灯和太阳能电池板，在浮力电子舱内安装有控制电路板和可充电电池；在浮力电子舱上设有多个碰撞缓冲装置，碰撞缓冲装置包括安装在浮力电子舱的舱侧壁上的、内端封口、外端敞口的缓冲外壳，在缓冲外壳内安装有缓冲组件，在缓冲组件的
外端安装有缓冲块。
7.本实用新型的优点和积极效果是：
8.本实用新型提供了一种结构设计合理的水运航道的浮标装置，与现有主要用于标示航道的浮标装置相比，本实用新型中通过在浮标装置的底部设置多个传感器舱，令水文传感器便于向浮标装置的底部进行安装，实现对水运航道水文信息的监测获取。通过在支撑架上安装风力风向传感器、降水量传感器和温湿度传感器，实现对风力风向、降水量和温湿度这些气象信息的监测获取。通过在支撑架上安装指示灯，令本浮标装置具备夜间指示的功能。通过设置太阳能电池板，令本浮标装置能够自行发电，保证了自身的能源供应。通过在支撑架上安装通信天线，令本浮标装置能够将获取的监测信息向管理后台无线发送，易于构建水运航道的信息化监测系统。
9.通过在浮力电子舱的侧部设置多个碰撞缓冲装置，令本浮标装置在受到船舶碰撞时得到有效的缓冲效果，避免船舶直接撞击浮力电子舱对其造成损坏。通过设置碰撞缓冲装置由缓冲外壳、缓冲组件和缓冲块构成，在受到船舶的碰撞时，缓冲组件收缩带动缓冲块内移，吸收了碰撞过程中的能量，避免船舶与浮标装置直接碰撞的基础上，缓冲组件在重新展开的过程中能够将本浮标装置推离船舶一定距离，令浮标装置与船舶之间具有一个安全距离，这样在船舶继续行驶的过程中，本浮标装置不会持续受到碰撞和刮擦作用，因而抵抗碰撞冲击的能力强，在长期工作的过程中不易发生损坏失效问题，工作持续且稳定可靠。碰撞缓冲装置结构紧凑、动作简洁，便于进行维护。
10.优选地：缓冲组件包括后部三角板，在后部三角板上安装有三个导向杆，还包括带有导向孔的平移前板，各导向杆分别位于各导向孔内且在各导向杆的外端设有锁母，在后部三角板与平移前板之间设有多个扭簧，在平移前板的外部可拆卸地安装有平移基座，缓冲块安装固定在平移基座的外部。
11.优选地：在缓冲外壳内设有带有外螺纹的安装柱，在后部三角板的中心设有螺纹孔，安装柱与后部三角板两者螺纹连接；在平移前板的中部设有带有外螺纹的连接柱，在平移基座的中部设有未贯通的螺纹孔，连接柱与平移基座两者螺纹连接。
12.优选地：平移基座为圆盘形形状，在其边缘设有连接孔，缓冲块为中部带有通孔的扁圆柱形形状，采用多个螺栓安装固定在平移基座上。
13.优选地：支撑架包括多个支架管，各支架管的底部与浮力电子舱的舱顶壁固定连接；在相邻两个支架管的底部之间安装有底部支杆、中下部之间安装有中下部支杆、中上部之间安装有中上部支杆、顶部之间安装有顶部支杆，在顶部支杆的外侧安装有支撑环，在各中下部支杆之间安装有中下部支撑板、各中上部支杆之间安装有中上部支撑板、各顶部支杆之间安装有顶部支撑板。
14.优选地：还包括中上部从顶部支撑板中部的板孔穿过并且与顶部支撑板固定连接、中部依次穿过中上部支撑板和中下部支撑板中部的板孔的中心支管，在中心支管的上端安装有传感器座，风速风向传感器安装在该传感器座上，通信天线和降水量传感器各自采用支座安装固定在支撑环上，温湿度传感器和指示灯两者各自安装在一个支架管的中部内侧，太阳能电池板安装在支架管的中部外侧。
15.优选地：在顶部支撑板上还安装有对中心支管的中上部以及传感器座进行防护的笼形防护架。
16.优选地：通信天线的导联线、传感器座的导联线和降水量传感器的导联线各自从支架管的顶端穿入、底端穿出，温湿度传感器的导联线和指示灯的导联线各自从设置在支架管中部的线孔穿入、底端穿出，各导联线在支撑架的底部汇总成线束并从设置在浮力电子舱的舱顶壁上的线缆孔穿入内部，线缆孔采用密封胶进行封闭。
17.优选地：在浮力电子舱的锥形底的底部还安装有稳定组件，稳定组件包括下端设有配重块的稳定吊臂，在锥形底的底部安装有套管，稳定吊臂的上端插装在该套管内并采用连接螺栓进行固定。
18.优选地：传感器舱包括与浮力电子舱的内腔贯通的舱管，在舱管的外端面上设有多个螺纹连接孔，水文传感器密封安装在该舱管内。
附图说明
19.图1是本实用新型的主视结构示意图；
20.图2是本实用新型的上部结构示意图；
21.图3是本实用新型下部结构的俯视剖视结构示意图；
22.图4是图3中缓冲组件的结构示意图，后部视角；
23.图5是图3中缓冲组件的结构示意图，前部视角。
24.图中：
25.1、风速风向传感器；2、通信天线；3、笼形防护架；4、传感器座；5、降水量传感器；6、支座；7、温湿度传感器；8、支撑架；8-1、支架管；8-2、底部支杆；8-3、中下部支杆；8-4、中上部支杆；8-5、顶部支杆；8-6、支撑环；8-7、顶部支撑板；8-8、中上部支撑板；8-9、中下部支撑板；9、指示灯；10、太阳能电池板；11、中心支管；12、舱口；13、碰撞缓冲装置；13-1、缓冲外壳；13-2、缓冲块；13-3、缓冲组件；13-3-1、后部三角板；13-3-2、导向杆；13-3-3、扭簧；13-3-4、平移前板；13-3-5、平移基座；13-3-6、连接柱；14、浮力电子舱；15、连接环；16、锚缆；17、传感器舱；18、连接螺栓；19、稳定吊臂；20、配重块；21、锚；22、控制电路板。
具体实施方式
26.为能进一步了解本实用新型的

技术实现要素：
、特点及功效，兹举以下实施例详细说明。
27.请参见图1和图2，本实用新型的水运航道的浮标装置包括带有锥形底并采用锚组件锚定的浮力电子舱14，在浮力电子舱14的顶部设有带有密封舱门的舱口12，在锥形底的舱壁上设有多个用于安装水质传感器的传感器舱17，在浮力电子舱14的顶部还安装有支撑架8。
28.浮力电子舱14和支撑架8两者构成本浮标装置的主体部分，其中浮力电子舱14用于为整个浮标装置提供浮力，支撑架8作为监测仪器和传感器等的安装支架使用。
29.浮力电子舱14采用金属板密封焊接制成，上部成圆柱形，下部为锥形形状，在上部圆柱形的顶部密封焊接安装舱顶壁，在舱顶壁的中部设置窗口，在该窗口上安装舱口12，在舱口12上安装密封舱门，打开密封舱门时能够对内部进行操作。具体地，在舱口12的顶部设有法兰盘，密封舱门采用螺栓与法兰盘固定连接且在两者之间设有密封垫。浮力电子舱14整体刷涂成鲜艳的颜色如橙色、亮黄色、亮绿色等。支撑架8采用金属管材和金属杆材搭建而成，支撑架8的底部与浮力电子舱14的舱顶壁固定连接。
30.如图中所示，锚组件包括锚缆16和连接在锚缆16下端的锚21，在浮力电子舱14的底部侧部设有连接环15，锚缆16的上端与连接环15连接。锚组件设置有两个，周向间隔180
°
设置，本浮标装置下放到航道水域内时，两个锚组件向主体部分的两侧抛投，这样本浮标装置受到向两个方向的牵拉作用，因而在水体中能够保持一定的稳定姿态。
31.本实施例中，为了进一步提升浮标装置整体的稳定性，在浮力电子舱14的锥形底的底部还安装有稳定组件，稳定组件包括下端设有配重块20的稳定吊臂19，在锥形底的底部安装有套管，稳定吊臂19的上端插装在该套管内并采用连接螺栓18进行固定。这样，整个稳定组件便于向浮力电子舱14的底部进行拆装，在一定程度上提升了本浮标装置转运时的便利性，同时上述可拆装的结构令稳定组件可以根据需要进行选择更换，如更换具有更大重量的配重块20、更换更长的稳定吊臂19等。
32.本实施例中，传感器舱17包括与浮力电子舱14的内腔贯通的舱管，在舱管的外端面上设有多个螺纹连接孔，水文传感器密封安装在该舱管内。通常情况下，水文传感器设计成棒状，上端为固定端、下端为检测端，为了便于向传感器舱17上进行安装，可以在棒状结构的中部设置带有连接孔的连接板，这样将水文传感器的上端插入舱管内时，中部的连接板与舱管的外端抵靠，在两者之间设置密封垫之后采用多个固定螺钉进行固定，保证传感器舱17位置的水密性，安装后水文传感器的检测端位于传感器舱17的外部并与水体直接接触，能够进行水文数据的检测。
33.本实施例中，传感器舱17设置有三个，周向等角度间隔设置，当传感器舱17内未安装水文传感器时，在舱管的外端口上安装盲板，将舱管封堵住。水文传感器包括但不限于温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器、化学需氧量传感器等，这些水文传感器都是现有技术中已经存在的传感器类型，可以通过市购获取并应用到本浮标装置上，对各水文传感器的具体结构、功能和检测原理不赘述。
34.请参见图2，可以看出：
35.支撑架8包括多个支架管8-1，各支架管8-1的底部与浮力电子舱14的舱顶壁固定连接。如图中所示，支架管8-1的数量为三个，在浮力电子舱14的舱顶壁上焊接设置有多个连接耳板，在各支架管8-1的下端也都焊接设置有连接耳板，相应的连接耳板之间采用螺栓固定连接。
36.在相邻两个支架管8-1的底部之间安装有底部支杆8-2、中下部之间安装有中下部支杆8-3、中上部之间安装有中上部支杆8-4、顶部之间安装有顶部支杆8-5，在顶部支杆8-5的外侧安装有支撑环8-6(支架管8-1的上端与支撑环8-6之间采用支杆连接)，在各中下部支杆8-3之间安装有中下部支撑板8-9、各中上部支杆8-4之间安装有中上部支撑板8-8、各顶部支杆8-5之间安装有顶部支撑板8-7。支架管8-1与支杆在对接的位置焊接固定，中下部支撑板8-9、中上部支撑板8-8和顶部支撑板8-7各自采用螺栓与所在层的支杆固定连接。
37.在支撑架8上安装有风速风向传感器1、通信天线2、降水量传感器5、温湿度传感器7、指示灯9和太阳能电池板10，在浮力电子舱14内安装有控制电路板11和可充电电池。其中，风速风向传感器1用于测量风速和风向数据信息，通信天线2用于本浮标装置以无线的方式向管理后台发送数据信息，降水量传感器5用于计量降雨量数据信息，温湿度传感器7用于检测获取温度和湿度数据信息，指示灯9用于在夜间发出灯光令本浮标装置在夜间也具备指示功能，太阳能电池板10用于浮标装置自身的太阳能发电使用，可充电电池用于存
储电能。
38.风速风向传感器1、通信天线2、降水量传感器5、温湿度传感器7、指示灯9、太阳能电池板10和可充电电池均与控制电路板22连接，控制电路板22从各传感器接收数据信息并将数据信息通过通信天线2向管理后台发送。控制电路板22的另一个功能是对太阳能电池板10产生的电能进行处理，并提供对可充电电池的电源管理功能，指示灯9接收控制电路板22发出的指令点亮或者熄灭。可以在支撑架8上安装一个光敏传感器来感知环境的光线强度，当感知到环境亮度降低至一定程度时，控制电路板22控制指示灯9点亮，当感知到环境亮度升高至一定程度时，控制电路板22控制指示灯9熄灭。
39.风速风向传感器1、通信天线2、降水量传感器5、温湿度传感器7均为现有部件，可以通过市购获取并应用到本浮标装置上，对各组件的具体结构、功能和检测原理不赘述。
40.本浮标装置还包括中上部从顶部支撑板8-7中部的板孔穿过并且与顶部支撑板8-7固定连接、中部依次穿过中上部支撑板8-8和中下部支撑板8-9中部的板孔的中心支管11，在中心支管11的上端安装有传感器座4，风速风向传感器1安装在该传感器座4上。中心支管11的主要作用是对传感器座4和风速风向传感器1进行支撑，另外还起到加强支撑架8的整体结构强度以及提升整个浮标装置稳定性的作用。
41.风速风向传感器1与传感器座4配合使用，实现对风速和风向的测量。如图2中所示，风速风向传感器1选取了一种当前已经存在的将风速测量与风向测量相结合的一体式传感器，风速测量是通过扇叶带动转子转动、转子与定子之间发生相对转动而产生电压的原理来进行测量的，风向测量通过传感器上的导流板与气流发生作用、传感器的长度方向最终与气流流向保持一致的原理进行测量的，由于传感器的主体部分是随着气流的变化而动作的，因此传感器座4主要提供的功能是滑线接触的功能，即传感器的主体部分转动到任何位置均保持电路上的导通，风速风向传感器1与传感器座4构成的配套组件为现有成套市售组件，结构、功能和和检测原理不赘述。
42.本实施例中，在顶部支撑板8-7上还安装有对中心支管11的中上部以及传感器座4进行防护的笼形防护架3，笼形防护架3位于中心支管11的中上部和传感器座4的外部。如图中所示，笼形防护架3的底部与顶部支撑板8-7固定连接，为了进一步提升风速风向传感器1在动作过程中的稳定性，在，笼形防护架3的顶部中间位置安装轴承，令风速风向传感器1的中下部从轴承穿过，提升作回转动作时的稳定性。
43.通信天线2和降水量传感器5各自采用支座6安装固定在支撑环8-6上，温湿度传感器7和指示灯9两者各自安装在一个支架管8-1的中部内侧，太阳能电池板10安装在支架管8-1的中部外侧。
44.如图中所示，两个支座6的下端与支撑环8-6固定连接，通信天线2和降水量传感器5分别与两个支座6固定连接。可以想到的是，可以根据需要在支撑环8-6上通过其它支座6安装其它气象传感器，以拓展本浮标装置的监测功能。通过将温湿度传感器7和指示灯9两者安装在支撑架8的内侧，令两者在一定程度上得到了支撑架8的防护作用，通过将太阳能电池板10安装在支撑架8的外侧，尽量避免支撑架8及其附属部件阻挡光线，保证太阳能发电的效率，太阳能电池板10可以根据需要安装设置多块，其产生的电量应大于整个浮标装置的耗电量。
45.通信天线2的导联线、传感器座4的导联线和降水量传感器5的导联线各自从支架
管8-1(就近的支架管8-1)的顶端穿入、底端穿出，温湿度传感器7的导联线和指示灯9的导联线(包括前述光敏传感器的导联线)各自从设置在支架管8-1中部的线孔穿入、底端穿出，因此是一种内走线的方式，能够避免浮标装置上的走线过于凌乱。
46.各导联线在支撑架8的底部汇总成线束并从设置在浮力电子舱14的舱顶壁上的线缆孔穿入内部，线缆孔采用密封胶进行封闭以避免进水，进入舱内的线束与控制电路板22连接，可充电电池通过线缆直接与控制电路板22连接，各水文传感器的线缆直接与控制电路板22连接。在浮力电子舱14内还可以焊接安装支柱，将控制电路板22与支柱固定连接，避免在浮标装置晃动的过程中控制电路板22发生移位。
47.控制电路板22包括基于plc芯片的处理器模块、模数转换模块、电源管理模块、无线通信模块等，由模拟量传感器获取的模拟信号经由模数转换模块进行数字转换后发送给处理器模块，数字量传感器获取的数字信号则直接发送给处理器模块，处理器模块将接收到的数据打包，并定时通过无线通信模块和通信天线2向管理后台发送，即本浮标装置只具备数据上行的功能而不具备数据下行的功能。
48.请参见图3、图4和图5，可以看出：
49.在浮力电子舱14上设有多个碰撞缓冲装置13，碰撞缓冲装置13包括安装在浮力电子舱14的舱侧壁上的、内端封口、外端敞口的缓冲外壳13-1，缓冲外壳13-1位于开设在浮力电子舱14的舱侧壁上的窗口内并且密封焊接固定，在缓冲外壳13-1内安装有缓冲组件13-3，在缓冲组件13-3的外端安装有缓冲块13-2。与船舶发生碰撞时，由于船舶设施的尺寸通常远大于本浮标装置的尺寸，因此会有一个或者两个碰撞缓冲装置13与船舶发生碰撞(而不会出现船舶未与碰撞缓冲装置13接触而与浮力电子舱14接触的情况)，碰撞缓冲装置13产生一定的弹性缓冲作用，在避免浮力电子舱14受到直接撞击的基础上，通过弹性收缩动作吸收碰撞的能量，避免整个浮标装置产生振动，这对于内部的控制电路板22和可充电电池、外部的各组件等有利，避免在强烈的碰撞振动中发生损坏。
50.如图中所示，碰撞缓冲装置13设置有四个，周向等角度间隔设置，可以想到的是可以根据实际需求选择设计碰撞缓冲装置13的数量。
51.缓冲组件13-3包括后部三角板13-3-1，在后部三角板13-3-1上安装有三个导向杆13-3-2，各导向杆13-3-2的后端与后部三角板13-3-1固定连接。还包括带有导向孔的平移前板13-3-4，各导向杆13-3-2分别位于各导向孔内且在各导向杆13-3-2的外端设有锁母。在后部三角板13-3-1与平移前板13-3-4之间设有多个扭簧13-3-3，在平移前板13-3-4的外部可拆卸地安装有平移基座13-3-5，缓冲块13-2安装固定在平移基座13-3-5的外部。
52.如图中所示，在扭簧13-3-3的两个端部设置套环，三个扭簧13-3-3的套环分别套设在一个导向杆13-3-2上。
53.平移前板13-3-4及其附属部件能够沿着导向杆13-3-2限定的方向内移或者外移移动，当内移移动时，扭簧13-3-3收缩蓄能，当外移移动时，扭簧13-3-3展开并释放能量。
54.本实施例中，在缓冲外壳13-1内设有带有外螺纹的安装柱，安装柱与缓冲外壳13-1的内部焊接固定，在后部三角板13-3-1的中心设有螺纹孔，安装柱与后部三角板13-3-1两者螺纹连接；在平移前板13-3-4的中部设有带有外螺纹的连接柱13-3-6，在平移基座13-3-5的中部设有未贯通的螺纹孔，连接柱13-3-6与平移基座13-3-5两者螺纹连接。这样整个缓冲组件13-3与缓冲外壳13-1之间、平移基座13-3-5与平移前板13-3-4之间均能够进行便捷
的拆装，当需要对碰撞缓冲装置13进行维护时(如清理内部杂物、更换生锈或者腐蚀的部件、更换缓冲块13-2等)能够便捷地将其从浮标装置上拆卸下来，这提升了维护操作的便利性。
55.本实施例中，平移基座13-3-5为圆盘形形状，在其边缘设有连接孔，缓冲块13-2为中部带有通孔的扁圆柱形形状，采用多个螺栓安装固定在平移基座13-3-5上。一般情况下，缓冲块13-2可以采用橡胶材质或者塑料材质制作，在一定时间的使用之后会发生老化、磨损等问题，可以将缓冲块13-2从平移基座13-3-5上拆卸下来，并进行更换。
56.工作过程：
57.将本浮标装置投放在水运航道的边线上，将两个锚组件向主体部分的两侧投放，令主体部分受到两侧的牵拉作用，保证工作过程中的稳定性；
58.工作过程中，风速风向传感器1、降水量传感器5、温湿度传感器7和各水文传感器持续产生检测数据信息，数据信息发送给管理后台，作为水运航道信息化系统构建的数据来源；
59.当船舶撞击到浮标装置上时，侧部的碰撞缓冲装置13与船舶接触并承受碰撞作用，浮力电子舱14不会受到直接碰撞；碰撞缓冲装置13的缓冲组件13-3收缩并吸收碰撞能量，之后在扭簧13-3-3的弹力作用下缓冲组件13-3重新展开，产生一个推力，能够将浮标装置推离船舶的侧部，令浮标装置与船舶之间产生一定的安全距离，当然由于水流的作用，在船舶继续行驶的过程中本浮标装置可能还会朝向船舶移动并再次发生碰撞，然而由于碰撞缓冲装置13的作用，浮力电子舱14没有直接被撞击因而不会产生结构上的损坏，整个浮标装置也不会受到过量的振动作用，内部和外部的组件受到了有效的保护，因而本浮标装置在较长的时间里工作稳定可靠。