一种触手类软珊瑚监测装置

1.本发明涉及珊瑚监测领域，具体涉及一种触手类软珊瑚监测装置


背景技术：

2.珊瑚形成的珊瑚礁可以为海洋生物提供避难所和栖息地，对海洋生态具有十分重要的意义；珊瑚具有漂亮的颜色和形态，被越来越多的爱好者进行人工养殖和观赏；珊瑚可以分泌天然产物，例如分泌抗生素来减少细菌感染，为科研人员天然产物的提取和抗生素的研发提供了极大的帮助，基于以上，珊瑚的重要性越来越受到关注。2021年新发布的《国家重点保护的野生动物名录》中，部分珊瑚已经成为国家二级重点保护动物。
3.然而，珊瑚不管是自然状态下还是人工养殖，生长都是非常脆弱的。海水温度、盐度、光照或溶氧等环境的改变极易引起珊瑚的死亡，同时判定珊瑚的健康状况通常是非常困难和耗时的。珊瑚的颜色变化主要两方面，一是由于珊瑚的颜色是由其共生藻决定的，因此其健康状况改变时，共生藻会从珊瑚中释放，从而使珊瑚颜色变成鲜艳的霓虹色，最终变成浅色，澳大利亚大堡礁珊瑚的大面积白化就是如此；另外是当海水环境恶化时，珊瑚会发生蜕皮现象，其颜色也会发生变化。对于带触手的软珊瑚，其表面的触手可以在水中摆动来捕捉食物，观察发现当其健康状况变化时，其触手将不再伸出，或者伸出时间变短。软珊瑚健康恶化或死亡时，其表面会发生收缩，珊瑚体形状发生改变。还有一种现象，当珊瑚健康出问题时，通常是从局部开始病变，最后扩展到整个珊瑚。
4.基于以上，主要通过藻类释放、颜色改变、触手长度改变和珊瑚体形状变化来判断触手类软珊瑚健康状况。目前珊瑚健康状况的监测一般采用周期性水下摄影记录珊瑚礁生物群落生长状态、人工实地调查海洋环境要素，这种周期性观测受天气因素制约，不能长时间连续动态观测，外业成本高。所以珊瑚监测应该做到每一块珊瑚都有记录，自动化多角度录像和硬件设备体积小。


技术实现要素：

5.本发明提供一种触手类软珊瑚监测装置，多角度观测记录每一块触手类软珊瑚，具有高精度和设备体积小等优点。
6.本发明的目的通过如下技术方案实现：
7.一种触手类软珊瑚监测装置，包括升降装置13，所述的升降装置13的中部安装有第一电机12，第一电机12的壳体固定连接在升降装置13上，第一电机12的电机轴端部固定连接有圆盘11，所述的圆盘11的边缘固定连接有可伸缩液压杆8；所述的升降装置13的上部通过伸缩结构安装有第二电机6，所述的伸缩结构包括空心外管7和部分位于空心外管7内并且可移动的移动杆9，所述的移动杆9与升降装置13的上部通过球铰连接，空心外管7固定连接在第二电机6的壳体上；可伸缩液压杆8的另一端铰接在空心外管7上，空心外管7在空心外管7和可伸缩液压杆8所在的平面内以铰接处为圆心旋转；第二电机6上安装有传感器安装架，所述的传感器安装架包括第一滑轨3和第二滑轨4，第一滑轨3的一端固定连接在第
二电机6的壳体上，第二滑轨4为螺旋线形状并具有回弹性，第二滑轨4的一端固定连接在第二电机6的电机轴上，第二滑轨4的另一端固定连接在第一滑轨3上的滑块上，第二滑轨4下方的壳体上还连接有第一滑轨3，第一滑轨3上的滑块上安装至少一个传感器阵列1，驱动电机19驱动第一滑轨3上的滑块由在第一滑轨3上移动。
8.作为本发明更优的技术方案，所述的监测装置还包括控制系统14通过红外通讯模块16与传感器阵列1、升降装置13、可伸缩液压杆8、第一电机12、第二电机6、驱动电机19和遥控器17控制连接。
9.作为本发明更优的技术方案，所述的控制系统14上安装有显示屏15。
10.作为本发明更优的技术方案，所述的传感器阵列1包括浊度传感器、rgb颜色传感器、距离传感器、盐度传感器和温度传感器。
11.作为本发明更优的技术方案，所述的升降装置13为自动升降液压杆。
12.作为本发明更优的技术方案，所述的空心套管7的下部延伸出半圆形的凸起，所述的凸起上开设有与空心套管7直径平行的通孔，通孔的轴线垂直于可伸缩液压杆8，可伸缩液压杆8与空心套管7铰接端开设有凹槽，所述的凸起放置在凹槽内，轴安装在两侧槽壁上的通孔和凸起的通孔内，形成铰接结构。
13.有益效果如下：
14.本发明的装置可以对海水中的触手类软珊瑚进行长期性、自动化的高精度称量，方便快捷的监控珊瑚生长情况，对的珊瑚的健康改变起到早期预警，实现了触手类软珊瑚健康状况的实施全角度监测，有助于此类珊瑚的养殖和保护，对开展珊瑚在线监测和珊瑚礁生态修复意义重大
附图说明
15.图1是本发明的触手类软珊瑚监测装置结构示意图；
16.图2是本发明的触手类软珊瑚监测装置结构示意图(另一个角度)；
17.图3是本发明的触手类软珊瑚监测装置的可伸缩液压杆8旋转至垂直水平面使用状态图；
18.图4是本发明的触手类软珊瑚监测装置的可伸缩液压杆8旋转至另一个角度使用状态图。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施例对本发明详细说明。
20.如图1和2所示，本发明具体提供一种触手类软珊瑚监测装置，包括升降装置13，所述的升降装置13的中部安装有第一电机12，第一电机12的壳体固定连接在升降装置13上，第一电机12的电机轴端部固定连接有圆盘11，所述的圆盘11的边缘固定连接有可伸缩液压杆8；所述的升降装置13的上部通过伸缩结构安装有第二电机6，所述的伸缩结构包括空心外管7和部分位于空心外管7内并且可移动的移动杆9，所述的移动杆9与升降装置13的上部通过球铰连接，空心外管7固定连接在第二电机6的壳体上；可伸缩液压杆8的另一端铰接在空心外管7上，空心外管7在空心外管7和可伸缩液压杆8所在的平面内以铰接处为圆心旋转；第二电机6上安装有传感器安装架，所述的传感器安装架包括第一滑轨3和第二滑轨4，
第一滑轨3的一端固定连接在第二电机6的壳体上，第二滑轨4为螺旋线形状并具有回弹性，第二滑轨4的一端固定连接在第二电机6的电机轴上，第二滑轨4的另一端固定连接在第一滑轨3上的滑块上，第二滑轨4下方的壳体上还连接有第一滑轨3，第一滑轨3上的带有驱动电机19的滑块上安装至少一个传感器阵列1。
21.在一些实施例中，所述的监测装置还包括控制系统14通过红外通讯模块16与传感器阵列1、升降装置13、可伸缩液压杆8、第一电机12、第二电机6、驱动电机19和遥控器17控制连接。
22.在一些实施例中，所述的控制系统14上安装有显示屏15。为了实现对多个传感器的数据采集、处理，以及对电子液压升降杆的控制，本发明具有控制系统，以及信息显示、预警的显示屏，为了方便控制，本发明亦具有红外通讯模块，以及遥控器，实现对装置的远程控制。
23.在一些实施例中，所述的传感器阵列1包括浊度传感器、rgb颜色传感器、距离传感器、盐度传感器和温度传感器。由于传感器只能监测珊瑚的近距离环境，为了实现海水环境的监测，本发明亦增加了环境浊度传感器，环境盐度传感器和环境温度传感器，实现对周边环境的监测，为环境改变可能对珊瑚造成的潜在伤害进行预警。
24.在一些实施例中，所述的升降装置13为自动升降液压杆。通过自动升降液压杆13的升降，可以调节整个系统的高度，从而适用于不同高度的尺寸的珊瑚。
25.在一些实施例中，所述的升降装置13的底部固定连接有用于将其固定在地面上固定架。
26.在一些实施例中，所述的浊度传感器可使用精讯畅通rs485、信德tsw-30等，rgb颜色传感器可使用戴迪斯科fs-s72、育松电子tcs34725等，距离传感器可使用jiance jc-85，环境盐度传感器可使用ectds10，环境温度传感器可使用k型热电偶，控制系统14可选用80c51、stm32芯片组建相关电路，显示屏可选用耀元鸿科技1.8寸tft液晶屏，红外通讯模块可采用risym红外模块。对于系统电路的防水、防潮需求，对接缝处采用pdms密封，最后表面沉积parylene c涂层。
27.本发明提供的监测装置的工作过程如下：
28.软珊瑚18的根部21生长在礁石20上，本发明提供的监测装置的升降装置13底部固定在礁石20的附近，第二电机12固定在自动升降液压杆的中部偏上部位，第二电机12的电机轴垂直于自动升降液压杆并且朝向软珊瑚18的方向。可伸缩液压杆8两端分别连接在空心外管7和圆盘11上，空心外管7的另一端连接在第一电机6的壳体上，所述的第二滑轨4所在的平面垂直于第一电机6的电机轴5，第一滑轨3所在的直线与第二滑轨4所在的平面平行或重合。
29.当可伸缩液压杆8垂直于水平面时，也就是图4中直线b和直线d所在的平面，其中直线b为空心外管7所在的直线，直线d为可伸缩液压杆8所在的直线，可伸缩液压杆8长度增加后推动空心外管7连接有第一电机6的一端远离水平面，但是另一端球头位置不变，也就是位于直线a的位置，可伸缩液压杆8长度减小后推动空心外管7连接有第一电机6的一端靠近水平面，但是另一端球头位置不变，也就是位于直线c的位置，伸缩结构以空心外管7和液压伸缩杆8的连接点在垂直面内，带动软滑轨4在垂直面内俯仰移动，用于观察在垂直内软珊瑚18上各处的颜色改变、触手长度改变和珊瑚体形状变化。
30.当第二电机12带动圆盘11旋转后，可伸缩液压杆8移动到与上一个垂直面呈一定的角度的平面，也就是图3中直线b和直线d所在的平面，其中直线b为空心外管7所在的直线，直线d为可伸缩液压杆8所在的直线，位于空心外管7沿移动杆9移动后伸缩结构伸长，可伸缩液压杆8长度增加后推动空心外管7连接有第一电机6的一端远离圆盘11，但是另一端球头位置不变，也就是位于直线a的位置，位于空心外管7沿移动杆9移动后伸缩结构变短，可伸缩液压杆8长度减小推动空心外管7连接有第一电机6的一端靠近圆盘11，但是另一端球头位置不变，也就是位于直线c的位置。通过以上运动可知，伸缩结构以空心外管7和液压伸缩杆8的连接点为中心在直线b和直线d所在的平面内旋转，带动软滑轨4在空心外管7个液压伸缩杆8所在的平面内俯仰移动，用于观察在此平面内软珊瑚18上各处的颜色改变、触手长度改变和珊瑚体形状变化。
31.其他角度的运动同上，所以本发明提供的结构能实现对软珊瑚18全角度的观测，适应不同倾角的软珊瑚18。
32.本发明的传感器阵列1安装在第二滑轨4上移动的滑块19上，所述的滑块19上安装有驱动电机，驱动电机带动滑块19沿第二滑轨上移动，也就是带动传感器阵列1的移动至所要观察的位置，从而适应软珊瑚不同位置的监测。对于距离传感器，当珊瑚体积发生变化时，二者检测到的信号均发生改变，实现对珊瑚的形状变化的监测。
33.本发明所述的第二滑轨4为可回弹的材质制作，当第一电机6的电机轴5顺时针(图1所示的布置位置)旋转时，第二滑轨4收缩，第二滑轨4带动第一滑轨3上的滑块2向第一电机6方向运动，作为传感器阵列1支架的第二滑轨缩小，从而适应不同大小表面的软珊瑚，或是减小在支架旋转过程中损伤到其他珊瑚。
34.本发明的装置考虑到软珊瑚对环境的敏感，为了不影响自然界的生态圈，本技术在不使用时，可以收缩到礁石的底部。
35.本发明提供的监测装置可以使传感器阵列1观测到软珊瑚18的不同区域，或者不同尺寸的软珊瑚，传感器阵列1总是面对珊瑚。
36.本发明传感器阵列1包括浊度传感器、rgb颜色传感器、距离传感器、盐度传感器和温度传感器，并且可以通过增加传感器类型实现更多种类的监测，所述的传感器搭配可以实现对水体环境监测和珊瑚状态监测：当需要水体环境监测时，自动升降液压杆13升到最高处，此时传感器阵列1离珊瑚距离较远，浊度传感器、盐度传感器和温度传感器开始工作，监测的即是水体环境；当需要珊瑚健康监测时，自动升降液压杆带动传感器阵列1升降到离珊瑚适当的位置，通常需要离珊瑚在1-5cm工作距离，此时浊度传感器、rgb颜色传感器和距离传感器开始工作，并记录数据，通过设定数据阀值，控制系统对水体环境和珊瑚的健康状况做出提醒。
37.本发明还有一种实施方式是所述的圆盘11的圆周上开设有滑槽，可伸缩液压杆8固定连接在滑槽内的滑块上，滑块通过驱动电机带动可伸缩液压杆8沿圆周运动，且可伸缩液压杆8始终垂直于圆盘11的圆心所在的轴线。
38.以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
39.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵”“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
40.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多种实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
42.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种触手类软珊瑚监测装置，其特征在于：包括升降装置13，所述的升降装置13的中部安装有第一电机12，第一电机12的壳体固定连接在升降装置13上，第一电机12的电机轴端部固定连接有圆盘11，所述的圆盘11的边缘固定连接有可伸缩液压杆8；所述的升降装置13的上部通过伸缩结构安装有第二电机6，所述的伸缩结构包括空心外管7和部分位于空心外管7内并且可移动的移动杆9，所述的移动杆9与升降装置13的上部通过球铰连接，空心外管7固定连接在第二电机6的壳体上；可伸缩液压杆8的另一端铰接在空心外管7上，空心外管7在空心外管7和可伸缩液压杆8所在的平面内以铰接处为圆心旋转；第二电机6上安装有传感器安装架，所述的传感器安装架包括第一滑轨3和第二滑轨4，第一滑轨3的一端固定连接在第二电机6的壳体上，第二滑轨4为螺旋线形状并具有回弹性，第二滑轨4的一端固定连接在第二电机6的电机轴上，第二滑轨4的另一端固定连接在第一滑轨3上的滑块上，第二滑轨4下方的壳体上还连接有第一滑轨3，第一滑轨3上的带有驱动电机19的滑块上安装至少一个传感器阵列1。2.如权利要求1所述的一种触手类软珊瑚监测装置，其特征在于：所述的监测装置还包括控制系统14通过红外通讯模块16与传感器阵列1、升降装置13、可伸缩液压杆8、第一电机12、第二电机6、驱动电机19和遥控器17控制连接。3.如权利要求2所述的一种触手类软珊瑚监测装置，其特征在于：所述的控制系统14上安装有显示屏15。4.如权利要求1所述的一种触手类软珊瑚监测装置，其特征在于：所述的传感器阵列1包括浊度传感器、rgb颜色传感器、距离传感器、盐度传感器和温度传感器。5.如权利要求1所述的一种触手类软珊瑚监测装置，其特征在于：所述的升降装置13为自动升降液压杆。

技术总结
本发明提供一种触手类软珊瑚监测装置，包括升降装置，升降装置的中部安装有第一电机，电机轴端部固定连接有圆盘，圆盘的边缘固定连接有可伸缩液压杆；升降装置的上部通过伸缩结构安装有第二电机，移动杆与升降装置的上部通过球铰连接，空心外管固定连接在第二电机的壳体上；可伸缩液压杆的另一端铰接在空心外管上；第二电机上安装有传感器安装架，第一滑轨的一端固定连接在第二电机的壳体上，第二滑轨具有回弹性，一端固定连接在第二电机的电机轴上，另一端固定连接在第一滑轨上的滑块上，第二滑轨下方的壳体上还连接有第一滑轨，第一滑轨上的滑块上安装至少一个传感器阵列。本发明多角度观测记录每一块触手类软珊瑚，具有高精度和设备体积小等优点。度和设备体积小等优点。


技术研发人员：田丽梅 靳会超 王建福 邴薇 殷玥 商延赓
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2022/3/7