一種基於信標導航的水質改良船的製作方法

2023-07-16 09:11:16

本實用新型涉及一種水質改良的設備和控制系統，具體地說，是一種基於信標導航的水質改良船及其控制系統。

背景技術：

我國池塘養殖大部分採取傳統養殖方式，在傳統養殖方式下，由於餌料的投放時間、數量、方式等規則和養殖對象的生長規律不能有效匹配，大量的餌料和肥料等營養物質被浪費，並沉積在水底或被排放出去，造成嚴重的水汙染問題，影響養殖對象的生長。傳統池塘養殖中，池底會堆積大量的殘餌、糞便等有機物質，這些有機物質會轉化成氨氮、亞硝酸鹽、甲烷、硫化氫等還原態有害物質，嚴重威脅養殖安全。如果合理釋放底層汙水中的有機物，既能減輕汙染，也能平衡不同水層碳、氮、磷的含量。

目前，國內外對於處理養殖池塘底部沉積物的辦法有化學方法、生物方法、物理方法。化學方法主要是施用增氧劑、氧化劑、生石灰等化學物質，這種方法可以快速改善水質，但是這些化學試劑本身也是一種汙染；生物方法主要是施用微生物製劑，這種方法可以提高池底營養物質的利用率，改善水質，但是因為無法合理控制微生物的生長條件，效果不穩定；物理處理方法主要有利用相關設備清除池底淤泥、定期注換水、增氧設備增氧等；定期注換水和機械清淤方法，適應能力強，但是工作量大，需要較大區域排放汙泥，同時，這種方法不能對過剩的營養物質再利用。機械增氧主要是使用增氧機、曝氣機、耕水機、湧浪機、底質改良船等機械設備進行水質調控，但這些設備都是固定式，存在著工作範圍小、能耗高、移動困難以及水質改良效果差、效率低等問題。

綜上所述，亟需一種工作範圍大、噪音小、移動方便、靈活適應工作水域、無汙染等優點的一種節能、環保、高效智能的水質改良船，但是目前關於此類技術還未見報導。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對現有水質改良技術中的不足，提供一種基於信標導航的水質改良船及其控制系統。

為實現上述目的，本實用新型採取的技術方案是：

所述基於信標導航的水質改良船包括可自行移動的基本浮體、光伏供電動力系統、超聲波信標定位系統。

所述的可自行移動的基本浮體包括船體、轉向用側推器、轉向電機、抽水管、排水管、渦輪、主電機；所述的轉向電機和轉向用側推器布置在船體的船頭部位，並由轉向電機驅動轉向用側推器旋轉產生推力，以控制船體的前進方向；所述的抽水管、排水管、渦輪、主電機布置在船體的尾部；所述的主電機為直流電機，主電機驅動渦輪的旋轉，把池塘底層汙水通過抽水管至排水管而抽排到池塘的上層水面；所述的抽水管的吃水深度和方位均可調節；所述的排水管在排水時，不僅實現池塘水質的改良，同進時會對船體產生一個反作用力，該反作用力推動船體前行。

所述的光伏供電動力系統包括光伏電池、第一控制器和蓄電池；所述的光伏電池安裝在船體的上表面，所述的第一控制器通過導線與光伏電池和蓄電池相連；所述的光伏供電動力系統供電方式為，檢測模塊檢測光伏電池的電壓，其電壓隨著光照強度的逐漸減弱而逐漸下降，當檢測到光伏電池輸出電壓小於蓄電池兩端電壓時，則切換成蓄電池為系統供能；當光照強度增強時，其光伏電池電壓增加到設定值時，會自動轉換為光伏電池供電，同時為蓄電池充電。

所述的超聲波信標定位系統，包括設在般體四角上的第一超聲波接收模塊、第二超聲波接收模塊、第三超聲波接收模塊、第四超聲波接收模塊、第一無線收發模塊和第一控制器；所述的目標池塘沿岸合理安置的信標，其數量不少於2隻；所述的信標上設有SV電源、第二控制器、第二無線收發模塊和超聲波發射模塊；所述的超聲波信標定位系統，是指在目標池塘沿岸合理安置信標，通過利用第一無線信號收發模塊、第一超聲波接收模塊、第二超聲波接收模塊、第三超聲波接收模塊、第四超聲波接收模塊與無線收發模塊、超聲波發射模塊及第一控制器和第二控制器的配合測出相應超聲波信標的距離和方位，把測得的信息傳送給第一控制器，由第一控制器控制船體移動方向；本船體還能通過遙控器實現人工改變船體的移動方向。

所述的水質改良船在自動行駛時，可以通過遙控器切換成人工遙控控制。

本實用新型優點在於：

1、本實用新型具有工作範圍大、噪音小、移動方便、工作水域靈活。

2、本實用新型以清潔能源光伏電池為主要動力，是一種節能、環保的水質改良船。

3、本實用新型採用超聲波定位技術，實現設備在預先設定的各目標之間自動定位並向設定目標自動移動，控制靈活，自動化程度高。

【附圖說明】

附圖1是一種基於信標導航的水質改良船的船體結構示意圖。

附圖2是信標的結構示意圖。

附圖3是一種基於信標導航的水質改良船在長方形池塘巡航路徑示意圖。

附圖4是一種基於信標導航的水質改良船在圓形池塘巡航路徑示意圖。

【具體實施方式】

下面結合附圖對本實用新型提供的具體實施方式作詳細說明。

附圖中涉及的附圖標記和組成部分如下所示：

1.船體 2.轉向用側推器

3.轉向電機 4.蓄電池

5.導線 6.抽水管

7.排水管 8.渦輪

9.主電機 10.第一超聲波接收模塊

11.第二超聲波接收模塊 12.第一控制器

13.光伏電池 14.第一無線收發模塊

15.第三超聲波接收模塊 16.第四超聲波接收模塊

17. SV電源 18.第二控制器

19.第二無線收發模塊 20.超聲波發射模塊

一種基於信標導航的水質改良船，其基本組成部分包括可自行移動的基本浮體，光伏供電動力系統、超聲波信標定位系統和控制執行單元等。超聲波定位部分利用其測距原理配合無線通信技術，通過相關算法計算出待測目標的距離和方位，由控制器控制船體的運動狀態，實現水質改良船在設定路線的巡航和對水質改良。光伏供電部分利用光伏發電技術配合處理器和控制電路實現為設備供能及蓄電池充放電等。

實施例1

請參看圖1和圖2，圖1是一種基於信標導航的水質改良船的船體結構示意圖。圖2是信標的結構示意圖。所述的一種基於信標導航的水質改良船，包括可自行移動的基本浮體，光伏供電動力系統、超聲波信標定位系統。

請參看圖，圖1是一種基於信標導航的水質改良船的船體結構示意圖。所述的可自行移動的基本浮體包括船體1、轉向用側推器2、轉向電機3、抽水管6、排水管7、渦輪8、主電機9。所述的轉向電機3和轉向用側推器2布置在船體1的船頭部位，並由轉向電機3驅動轉向用側推器2旋轉產生推力，該推力的方向是隨著船體1的轉向而改變，以控制船體1的前進方向。所述的抽水管6、排水管7、渦輪8、主電機9布置在船體1的尾部，所述的主電機9為直流電機，主電機9驅動渦輪8的旋轉，把池塘底層汙水通過抽水管6至排水管7而抽排到池塘的上層水面。所述的抽水管6的吃水深度和方位均可調節。所述的排水管7在排水時，不僅實現池塘水質的改良，同進時會對船體產生一個反作用力，該反作用力推動船體1前行。

請參看圖1，圖1是一種基於信標導航的水質改良船的船體結構示意圖。所述的光伏供電動力系統包括光伏電池13、第一控制器12和蓄電池4。所述的光伏電池13安裝在船體1的上表面，所述的第一控制器12通過導線5與光伏電池13和蓄電池4相連。所述的光伏供電動力系統供電方式為，檢測模塊檢測光伏電池13的電壓，其電壓隨著光照強度的逐漸減弱而逐漸下降，當檢測到光伏電池13輸出電壓小於蓄電池4兩端電壓時，則切換成蓄電池4為系統供能；當光照強度增強時，其光伏電池13電壓增加到設定值時，會自動轉換為光伏電池13供電，同時為蓄電池4充電。

請參看圖1和圖2，圖1是一種基於信標導航的水質改良船的船體結構示意圖。圖2是信標的結構示意圖。所述的超聲波信標定位系統，包括設在般體1四角上的第一超聲波接收模塊10、第二超聲波接收模塊11、第三超聲波接收模塊15、第四超聲波接收模塊16、第一無線收發模塊14和第一控制器12。所述的目標池塘沿岸合理安置的信標，其數量不少於2隻。所述的信標上設有SV電源17、第二控制器18、第二無線收發模塊19和超聲波發射模塊20。所述的超聲波信標定位系統，是指在目標池塘沿岸合理安置信標，通過利用第一無線信號收發模塊14、第一超聲波接收模塊10、第二超聲波接收模塊11、第三超聲波接收模塊15、第四超聲波接收模塊16與無線收發模塊19、超聲波發射模塊20及第一控制器12和第二控制器18的配合測出相應超聲波信標的距離和方位，把測得的信息傳送給第一控制器12，由第一控制器12控制船體移動方向。

請參看圖3，圖3是一種基於信標導航的水質改良船在長方形池塘巡航路徑示意圖。所述的池塘為長方形，依據池塘面積，沿長方形池塘的邊緣均勻安置14個信標，信標標號分別為A、B、C、D、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，水質改良船利用超聲波定位技術，對設定在預工作區域周圍的信標按設定順序依次進行定位，在控制器的指令下，工作船體向目標信標運動，在到達兩者預先設定距離後，在控制器的指令下，對下一個信標定位，然後向其靠近，最終實現在預設的14個信標之間按照設定的A→1→9→3→7→5→B→C→6→4→8→2→10→D→A規律巡航，在這個過程中，設備把池塘底層汙水抽到上層水面，並通過排出水的反作用力推動船體前行，達到水質改良船自動巡航和改善池塘水質的目的。

本船體還能通過遙控器實現人工改變船體的移動方向，自動行駛時，可以通過遙控器切換成人工遙控控制。遙控器的控制方法為本領域所熟知普通控制方法，本實施例不再贅述。

實施例2

本實施例中，一種基於信標導航的水質改良船結構，信標的結構，光伏供電動力系統、超聲波信標定位系統與實施例1完全相同，本實施例不再贅述。

請參看圖4，圖4是一種基於信標導航的水質改良船在圓形池塘巡航路徑示意圖。所述的池塘為圓形，依據池塘面積，沿圓形池塘的邊緣均勻安置5個信標，信標標號分別為1、2、3、4、5，水質改良船利用超聲波定位技術，對設定在預工作區域周圍的信標按設定順序依次進行定位，在控制器的指令下，工作船體向目標信標運動，在到達兩者預先設定距離後，在控制器的指令下，對下一個信標定位，然後向其靠近，最終實現在預設的5個信標之間按照設定的1→3→5→2→4→1規律巡航，在這個過程中，設備把池塘底層汙水抽到上層水面，並通過排出水的反作用力推動船體前行，達到自動巡航改善池塘水質的目的。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和補充，包括可以在船體(浮體)上增加對應參數的傳感器，如溶氧儀等，實時檢測水質改良指標，達標時系統自動停止工作，並回到信標處待機，未達標時持續工作，或自動啟動工作，這些改進和補充也應視為本實用新型的保護範圍。