一种有缆U型浅海防生物污染紫外线灯的制作方法

本实用新型涉及海洋环境监测监控辅助设备领域，具体涉及一种有缆U 型浅海防生物污染紫外线灯。

背景技术：

我国近海区域海水水质随着沿海经济的发展呈现变坏的趋势，近几十年由于水体富营养化而发生过多次赤潮，为渔业带来巨大损失，有时候还威胁到人畜的生命。因此，对于近海区域海水水质的监测，并从监测数据中找到发生赤潮的规律及赤潮产生的原因至关重要，除了现场采集海水样品进行分析研究之外，海洋水质原位检测和水下摄像机观察成了更准确更直接的方法，但是在进行原位检测过程中传感器和摄像机很快就因为生物附着而无法工作。

目前国内传感器基本没有防污措施，国外防生物附着方法主要有传感器加清扫刷，或是传感器泵水检测以及物理法和化学法。但上诉方法均存在各自缺点。现有解决各类海洋生物的污染附着主要办法：机械法、物理法及化学法。

机械法：传感器加清扫刷，但光电结合的大部分传感器是不允许使用清扫刷接触测量窗口；传感器泵水清洗水下结构及电动执行部分体积较大，结合要防污设备或装备需要复杂的固定方式；安装后传感器只能短时间内使用，数据异常需要人工从海水中提取出来清洗，这样造成浪费人力物力。

物理法分为：1)气泡屏障法；2)涂层法；3)超声波法和射线法；以上物理法针对类似镜头、测量窗等小空间的防生物污染附着均存在可靠性不够、干扰或影响测量精度、甚至破坏测量装置本体等问题，有些方法仍尚处于试验阶段。化学法分为：1)毒品渗出法；2)生物法；3)电化学法等；相比较物理法有效及可靠，但对海洋环境产生危害或安装使用成本太高；有有效时长约束。有的化学法仅在特定场合：如船舶水下舱体，此法也不适合海洋观测精密装置的防污。

本申请提供一种利用紫外线定向照射阻碍水下生物生长实现防止水下装置表面被生物污染的设备，能够满足灵活安装，实时监控的需求，且成本低廉。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中存在的安装不变的技术问题。提供一种新的有缆U型浅海防生物污染紫外线灯，该有缆U型浅海防生物污染紫外线灯具有实现设备生物防污、安装灵活、可远程监控的特点。

为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：

一种有缆U型浅海防生物污染紫外线灯，包括石英玻璃罩，石英玻璃罩为U型状，所述石英玻璃罩内设有照射模块，照射模块为波束角可调的紫外线灯；照射模块包括位于石英玻璃罩内顶部位置的顶部照射模块，位于内侧面固定设置的第一侧向照射模块及第二侧向照射模块；所述石英玻璃罩内侧面还设有温度检测装置，石英玻璃罩内下部设有顶丝，顶丝通过密封O圈密封连接有固定帽，固定帽下部连接有控制仓，控制仓下部设有带螺纹的尾端，尾端通过尾端下部的螺纹连接有水密接头，水密接头用于连接外部线缆；所述控制仓内设有与照射模块连接的控制单元，控制单元还包括电源单元。

石英玻璃罩套过密封O圈，通过旋紧于控制仓上的固定帽压紧，石英玻璃罩内，顶部照射模块与第一侧向照射模块、第二侧向照射模块用顶丝固定，尾端通过内螺纹与控制仓连接，水密接头与尾端螺纹连接。石英玻璃罩及各处密封结构保证产品达到水下500米深度。

为优化，进一步地，所述电源单元包括滤波降压单元；控制单元包括处理器模块，与处理器模块连接的恒流电路，恒流电路的输出端连接到照射模块，用于驱动照射模块。

进一步地，所述控制单元还包括与处理器模块连接的信号转换单元，信号转换单元连接有无线通信单元。

进一步地，所述信号转换单元包括集成电路74LBC184，集成电路 74LBC184的L_RXD端连接处理器模块的L_RXD端，L_CS端连接处理器模块的L_RXD端，L_TXD端连接处理器的L_TXD端，VCC端连接到VCC电压端，B端连接有电阻R7和电阻R9，电阻R7另一端连接到GND接地端，电阻R9另一端连接有电阻R11，A端连接有电阻R8和电阻R10，电阻R8另一端连接到VCC电压端，电阻R10另一端连接有电阻R12，电阻R9和电阻 R11公共端与电阻R10和电阻R12公共端之间连接有二极管D4；电阻R11另一端连接有LAMP_485B端，电阻R12另一端连接有LAMP_485A端。

进一步地，所述温度检测装置包括温度传感器DS18B20，温度传感器 DS18B20的VIN端连接VCC电压端和电容C3后与GND接地端连接，温度传感器DS18B20的GND端与GND接地端连接，温度传感器DS18B20的输出端连接有电阻R5后连接VCC电压端，电阻R5和温度传感器DS18B20的输出端之间通过DS18B20_IO连接端与处理器模块连接。

进一步地，所述滤波降压单元包括集成电路N3030，集成电路N3030的 S2端、S2端及S3端短接有连接有电容C1及GND接地端，D1端、D2端及 D3端短接后连接外部电缆的负极，D端通过电阻R14连接外部电缆正极，外部电缆正极连接DC12+V；所述电容C1另一端连接有集成电路HT-7550的 VIN端，集成电路HT-7550的VOUT端连接有并联的电容C4及电容C2，还连接有VCC电压端；电容C2与电容C4的另一端共同连接后连接到集成电路 HT-7550的GND端并与GND接地端连接。

进一步地，所述处理器模块包括集成电路STM8S103F3，集成电路 STM8S103F3的PC3端、PC4端、PC5端及PC6端均立连有电阻及开关S1，电阻还连接有VCC电压端；集成电路STM8S103F3的PWM端与恒流电路的 PWM端连接，L_RXD端与信号转换模块的L_RXD端连接，L_CS端与信号转换模块的L_CS端连接。

进一步地，所述顶部照射模块、第一侧向照射模块及第二侧向照射模块均为紫外灯LED。

本实用新型的有益效果：

效果一：UV紫外线灯采用长寿命LED，波束角可调，紫外线灯同一装置内可组合，不同方向可设置最大4组紫外线灯。

效果二：灵活的安装方式，并可通过外部电源来独立控制装置的导通关断，可根据海水温度调整紫外线灯的发射功率。

效果三：高强度结构及U型石英罩，至少在200米海水深度可保证正常工作，定制的双绞芯高强度海洋深水专用电缆，确保连接可靠性。

效果四：内建通讯网络，实现同上位机或系统通讯，保证实时在线监视紫外线灯的工作状态及工作电流，紫外线灯损坏可产生告警信号，通知上位机，实现及时更换，减少防污间歇导致的生物污染。

效果五：所有器件均采用低功耗长寿命设计，对外接电源要求范围更宽。

本申请中采用不含有毒的化学物质，不会造成环境污染；投放和维护容易；无任何机械运动零部件，根据光照光束角灵活调整；为不适合使用清洁刷的复杂或敏感表面提供保护；实时在线了解紫外灯工作状态，间接验证生物防污效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1，实施例1中有缆U型浅海防生物污染紫外线灯结构示意图。

图2，控制单元中处理器模块的连接示意图。

图3，信号转换单元电路示意图。

图4，温度检测装置示意图。

图5，滤波降压单元示意图。

图6，恒流电路示意图。

图7，紫外灯连接示意图。

图中，1-石英玻璃罩，2-顶部照射模块的照射角，3-顶部照射模块，4-第一侧向照射模块，5-温度检测装置，6-第二侧向照射模块，7-密封O圈，8-固定帽，9-控制仓，10-尾端，11-水密接头，12-顶丝。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

本实施例提供一种有缆U型浅海防生物污染紫外线灯，如图1，包括石英玻璃罩1，石英玻璃罩1为U型状，所述石英玻璃罩1内设有照射模块，照射模块为波束角可调的紫外线灯；照射模块包括位于石英玻璃罩1内顶部位置的顶部照射模块3，位于内侧面固定设置的第一侧向照射模块4及第二侧向照射模块6；所述石英玻璃罩1内侧面还设有温度检测装置5，石英玻璃罩1内下部设有顶丝12，顶丝12通过密封O圈7密封连接有固定帽8，固定帽8下部连接有控制仓9，控制仓9下部设有带螺纹的尾端10，尾端10通过尾端10 下部的螺纹连接有水密接头11，水密接头11用于连接外部线缆；

所述控制仓内设有与照射模块连接的控制单元，控制单元还包括电源单元。

顶部照射模块3的照射角2在水中为70°，照射角度可以在0°到20°之间调整。照射方向可以根据照射位置360°旋转调整。

其中，所述电源单元包括滤波降压单元；控制单元包括处理器模块，与处理器模块连接的恒流电路，恒流电路的输出端连接到照射模块，用于驱动照射模块。

具体地，所述控制单元还包括与处理器模块连接的信号转换单元，信号转换单元连接有无线通信单元。

如图3，所述信号转换单元包括集成电路74LBC184，集成电路74LBC184 的L_RXD端连接处理器模块的L_RXD端，L_CS端连接处理器模块的L_RXD 端，L_TXD端连接处理器的L_TXD端，VCC端连接到VCC电压端，B端连接有电阻R7和电阻R9，电阻R7另一端连接到GND接地端，电阻R9另一端连接有电阻R11，A端连接有电阻R8和电阻R10，电阻R8另一端连接到VCC 电压端，电阻R10另一端连接有电阻R12，电阻R9和电阻R11公共端与电阻 R10和电阻R12公共端之间连接有二极管D4；电阻R11另一端连接有 LAMP_485B端，电阻R12另一端连接有LAMP_485A端。

图4，所述温度检测装置5包括温度传感器DS18B20，温度传感器DS18B20的VIN端连接VCC电压端和电容C3后与GND接地端连接，温度传感器DS18B20的GND端与GND接地端连接，温度传感器DS18B20的输出端连接有电阻R5后连接VCC电压端，电阻R5和温度传感器DS18B20的输出端之间通过DS18B20_IO连接端与处理器模块连接。

图5，所述滤波降压单元包括集成电路N3030，集成电路N3030的S2端、 S2端及S3端短接有连接有电容C1及GND接地端，D1端、D2端及D3端短接后连接外部电缆的负极，D端通过电阻R14连接外部电缆正极，外部电缆正极连接DC12+V；所述电容C1另一端连接有集成电路HT-7550的VIN端，集成电路HT-7550的VOUT端连接有并联的电容C4及电容C2，还连接有VCC 电压端；电容C2与电容C4的另一端共同连接后连接到集成电路HT-7550的 GND端并与GND接地端连接。

如图2，所述处理器模块包括集成电路STM8S103F3，集成电路 STM8S103F3的PC3端、PC4端、PC5端及PC6端均立连有电阻及开关S1，电阻还连接有VCC电压端；集成电路STM8S103F3的PWM端与恒流电路的 PWM端连接，L_RXD端与信号转换模块的L_RXD端连接，L_CS端与信号转换模块的L_CS端连接。本实施例中的判断温度条件，电流条件和调用通信功能的软件均采用现有技术中的相应软件程序。

具体地，所述顶部照射模块3、第一侧向照射模块4及第二侧向照射模块 6均为紫外灯LED。

如图6为恒流电路示意图，包括集成电路PT4115及外围电路。如图7为紫外灯的驱动连接示意图。

闭环控制：的温度测量信号经主CPU处理后通过PWM信号，调节占空比通过的恒流源实现对的LED灯控制。

远程控制：上位机通过屏蔽双绞线下发控制信号由信号转换电路进行电平转换；处理器模块的主CPU接收串口命令并处理后通过PWM信号，调节占空比通过的恒流源实现对紫外线LED灯控制。同时，通过读取恒流电路的电流值，判断紫外线LED是否断线，产生告警信息，通过信号转换电路进行电平转换，将信息发送上位机。

本实施例的协议采用标准MODBUS-RTU协议，可以很好兼容各上位机系统。

尽管上面对本实用新型说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本实用新型，但是本实用新型不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本实用新型精神和范围内，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。