CN106342744A - 一种移动式太阳能增氧系统及增氧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动式太阳能增氧系统及增氧方法，属于渔业养殖领域。本发明的增氧系统包括浮力支撑机构、太阳能供电机构、动力机构、增氧机构、升降机构和控制机构，控制机构包括中央控制器和分别与中央控制器电连接的溶解氧传感器、超声波测距模块、GPS导航模块、惯性导航模块，中央控制器根据超声波测距模块、GPS导航模块和惯性导航模块反馈的信息，控制两个驱动电机的转速，实现移动增氧和自动泊位；太阳能供电机构所产生电能存储在蓄电池中，用于为增氧机构、动力机构和控制机构提供电能。本发明既能实现增氧系统的智能灵活移动，还能有效增强氧在水中的溶解效率，提高了整体设备的使用性能。

Description

一种移动式太阳能增氧系统及增氧方法

技术领域

本发明涉及渔业养殖领域，更具体地说，涉及一种移动式太阳能增氧系统及增氧方法。

背景技术

我国是水产养殖世界大国，仅池塘养殖面积就达到约2000万亩，养殖产量位居世界第一位。近来，随着我国水产养殖面积和养殖密度不断扩大，天气条件越来越恶劣，水产品对溶解氧的要求越来越高，低溶解氧使之呼吸加快，再低则容易造成浮头现象，甚至导致水产品死亡。

增氧机的目的主要是向水体增加溶氧，它可综合利用物理、化学和生物等功能，不但可以解决池塘养殖中因为缺氧而产生的鱼浮头的问题，而且可以消除有害气体，促进水体对流交换，改善水质条件，提高鱼塘活性和初级生产率，从而可提高放养密度，增加养殖对象的摄食强度，促进生长，使亩产大幅提高，充分达到养殖增收的目的。

目前的增氧机种类很多，主要有叶轮增氧机、水车式增氧机、充气式增氧机、喷水式增氧机等。现有的增氧机主要都是定点增氧，增氧机固定在养殖池塘中的某个位置，导致离增氧装置较远的区域增氧效果较弱。为了比较均匀地给池塘的各个区域增氧，需要间隔均匀地配置多台增氧机，设施的投入较大，给渔民造成了较大的负担；其次，目前的增氧机溶氧效率不足，投入的氧气难以充分溶入水中，导致溶氧效率低，增氧效果差。

经检索，关于移动增氧的相关技术已有方案公开，如中国专利授权公告号：CN205161607U，授权公告日为2016年4月20日，发明创造名称为：一种太阳能新型智能增氧装置，该申请案主船体的船头安装有智能避障及控制船体直流电机的转速来改变船的运行方向的超声波避障装置；主船体上安装有对水中的含氧量进行自动循环监测的溶氧量传感器。又如中国专利申请公布号CN104737968A，申请日为2015年3月1日，发明创造名称为：一种太阳能自主移动式增氧系统，该申请案包括太阳能自主移动式增氧机、GPS导航模块、溶解氧检测模块；太阳能自主移动式增氧机中，中央控制器分别连接带孔明轮增氧推进器、上位机、无线数传接收器、GPS导航模块，用于获取溶解氧传感器的信息，定位导航，并驱动带孔明轮增氧推进器的运转，进而自动实现对养殖水域溶解氧不足区域的增氧。以上申请案均可以实现增氧机的自主移动，但整体转移性不高，且无法解决水中溶氧效率不高的问题，仍需要进一步优化。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明针对现有技术中增氧机存在自主移动性差、溶氧效率较低的不足，提供了一种移动式太阳能增氧系统及增氧方法，既能实现增氧系统的智能灵活移动，还能有效增强氧在水中的溶解效率，提高了整体设备的使用性能。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种移动式太阳能增氧系统，包括浮力支撑机构和太阳能供电机构，浮力支撑机构包括支撑板和位于支撑板下方两侧的浮筒，还包括动力机构、增氧机构和控制机构，所述动力机构包括设置在支撑板上的两个驱动电机，驱动电机的电机轴与动力轴相连，该动力轴的底端设置有螺旋桨；所述增氧机构包括设置于支撑板上的充气增氧泵，充气增氧泵上连接有空气套管；

所述控制机构包括中央控制器和分别与中央控制器电连接的溶解氧传感器、超声波测距模块、GPS导航模块、惯性导航模块，超声波测距模块设置于支撑板首端两侧，探测前方障碍物，中央控制器根据超声波测距模块、GPS导航模块和惯性导航模块反馈的信息，控制两个驱动电机的转速；所述太阳能供电机构所产生电能存储在蓄电池中，用于为动力机构、增氧机构和控制机构提供电能。

进一步地，所述动力轴外侧套装有固定轴筒，该固定轴筒的底端设置有防护罩，螺旋桨位于防护罩内。

进一步地，太阳能供电机构包括太阳能电池板、伸缩杆和立柱，所述立柱设置在支撑板上，立柱的顶端铰接有支撑架，太阳能电池板安装于该支撑架上，立柱的中下部铰接连接有伸缩杆，该伸缩杆的另一端与支撑架铰接连接。

进一步地，所述伸缩杆包括第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆，其中第一伸缩杆铰接在上述支撑架一侧的中部，第二伸缩杆和第三伸缩杆分别铰接在上述支撑架另一侧的两端。

进一步地，所述伸缩杆主要由杆套、顶杆和紧固螺钉组成，顶杆一端插装于杆套内，且顶杆位于杆套内的端部侧壁上开设有与紧固螺钉相配合的螺纹孔，杆套上沿长度方向开设有滑槽，紧固螺钉穿过滑槽与上述螺纹孔相配合。

进一步地，还包括控制动力轴升降的升降机构，所述升降机构包括固定连杆、滚筒支座、滚筒和钢丝，固定连杆设置在两个固定轴筒之间，滚筒支座设置于支撑板上，该滚筒支座上支撑有滚筒，钢丝一端固定在固定连杆上，另一端缠绕固定在滚筒上，通过控制滚筒旋转，控制钢丝的收紧或下放。

进一步地，充气增氧泵上依次设置有空气软管、空气管和空气套管，空气管一端固定在支撑板尾部，并通过空气软管与充气增氧泵连接，空气管另一端套设在空气套管内部，空气套管与空气管滑动连接。

进一步地，所述空气套管的出气端设置有溶氧强化器，该溶氧强化器包括固定段、锥体段和出口段，其中固定段的侧壁沿周向均匀间隔开设有引流孔，引流孔使溶氧强化器内腔与外部连通；且引流孔内端向靠近出口段的一侧倾斜；所述出口段内设置有分割板，该分割板上开设有均匀间隔分布的分割孔。

进一步地，所述溶氧强化器的内部设置有同轴的中心腔，该中心腔的下端与上述分割板相连，中心腔的上端延伸至固定端。

本发明的一种移动式太阳能增氧方法，采用如上所述的移动式太阳能增氧系统，具体步骤如下：

步骤1、把增氧系统定位停泊在水塘中，GPS导航模块和惯性导航模块反馈初始停泊点信息；然后选择增氧模式，该增氧模式包括轨迹跟踪式航行增氧、随机式自主航行增氧和自主规划路径航行增氧；

步骤2、开始增氧，GPS导航模块实时反馈浮力支撑机构的位置和航向角度信息，中央控制器根据反馈信息发出PWM信号，控制驱动电机的转速；

步骤3、增氧过程中，超声波测距模块实时检测前方障碍物，并将检测信号反馈到中央控制器，当检测到障碍物时，中央控制器根据超声波测距模块检测与障碍物之间的距离控制转向；

步骤4、增氧结束后，中央控制器根据GPS导航模块反馈信息规划增氧系统当前位置和停泊点位置之间的一条航线，GPS导航模块实时反馈浮力支撑机构的位置信息，中央控制器根据反馈信息发出PWM信号，控制驱动电机的转速，使增氧系统回到初始停泊点位置，然后在惯性导航模块姿态信息反馈下自动泊位。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种移动式太阳能增氧系统，控制机构包括中央控制器和分别与中央控制器电连接的超声波测距模块、GPS导航模块、惯性导航模块、溶解氧传感器，控制机构的设置使得增氧系统可以对水体进行多种方式的移动增氧，既可以根据提前规划好的航行路线进行轨迹跟踪式航行增氧，也可以根据超声波测距模块的探测结果进行随机式自主移动增氧，更可以根据溶解氧传感器的检测结果，针对低氧区域进行路径规划实施自主规划路径航行增氧；且本发明的增氧系统可以根据GPS导航模块、惯性导航模块记录的原始停泊点信息，在增氧结束后，回航到原始停泊点实现自动泊位功能。此种设计不仅实现了对水体的移动式增氧，有效增大了增氧面积，更能使各个位置区域的增氧情况保持平衡，有利于大范围水体的均匀增氧，且移动过程灵活，增氧效率高，适宜生产使用。

(2)本发明的一种移动式太阳能增氧系统，通过调节伸缩杆的长度，能够改变太阳能电池板的水平倾斜角度，尽可能使其与光照方向垂直，能够获得较大的光电转化效率；其次，立柱可以相对支撑板转动，则在支撑板转向运行时，可控制太阳能电池板始终面向太阳光照射方向，持续进行光电转化，发电效率高，有效保证了太阳能供电机构的稳定使用，提高了资源利用效率，降低了电力成本。

(3)本发明的一种移动式太阳能增氧系统，增氧机构包括充气增氧泵，该充气增氧泵上依次设置有空气软管、空气管和空气套管，空气管一端固定在支撑板尾部，并通过空气软管与充气增氧泵连接，空气管的另一端则套设在空气套管内部，空气套管可在空气管外部滑动，通过空气套管的滑动可调整其在水中的深度，实现对水体不同深度区域的增氧；同时，可以有效利用螺旋桨的高速旋转搅动水体，促进水中对流交换和界面更新，充入的空气也容易被搅动的水体带到更远，能够有效增加氧气在水中的溶解效率。

(4)本发明的一种移动式太阳能增氧系统，空气套管的出气端设置有溶氧强化器，固定段的侧壁沿周向均匀间隔开设有引流孔，引流孔使溶氧强化器内腔与外部连通，在空气进入固定段时，空气高速流动，外侧的部分水流沿引流孔进入溶氧强化器中，引流孔孔径较小，进入的细小水流得以充分与大量空气接触，水-气接触面积大，部分氧气能充分溶解在气液混合腔内进入的水流中。引流孔倾斜设置且倾斜方向与压入空气的流动方向相同，有利于水流的导向和快速进入；而利用引流孔先引入部分细小水流进行充分溶氧，有助于提高空气中氧气利用率，提高溶氧效率。

(5)本发明的一种移动式太阳能增氧系统，出口段内设置有分割板，该分割板上开设有均匀间隔分布的分割孔，分割孔的孔径设计极小，对从中喷出的气泡和水流进行分割，使之呈微小气泡喷出，喷出的微气泡较小，难以漂浮，空气与水长时间接触，溶解效率较高；且气泡被分割得越小，与水体接触总面积越大，进一步增强了氧气在水中的溶解效率。

(6)本发明的一种移动式太阳能增氧系统，中心腔的设计还有助于均衡增氧范围分布，气液混合腔为锥体状，面积渐缩，从中喷出的水/气速度不断加快，最终高速喷出，中心腔中喷出的气流因中心腔自身截面小，速度较高，但同时由于中心腔内面积稳定，无明显加速变化，最终喷出的气流与气液混合腔内喷出的气流速度无明显差异，喷出的气流速度均衡，周围水体也增氧均衡，有利于保持某一增氧区域内溶氧均衡，结合螺旋桨的高速旋转搅动水体，使水体快速增氧。

(7)本发明的一种移动式太阳能增氧系统，还包括用于调节动力轴伸入水中深度的升降机构，通过控制滚筒的正、反向转动，从而实现钢丝的收紧或下放。通过该升降机构的设置可以灵活调节动力轴在水体中的倾斜程度和伸入深度，继而控制螺旋桨的角度和深度，使得螺旋桨在水体的不同层面高速旋转搅动水体，促进水体层级区域间的对流交换和界面更新，加快水体流动，利于水体内不同深度区域间的均匀增氧。

附图说明

图1为本发明的一种移动式太阳能增氧系统的主视结构示意图；

图2为本发明的一种移动式太阳能增氧系统的俯视结构示意图；

图3为本发明中空气套管的结构示意图；

图4为图1中A处的局部放大图；

图5为图4中B处的局部放大图；

图6为本发明中太阳能电池板的固定结构示意图；

图7为本发明中伸缩杆的结构示意图；

图8为本发明中升降机构的结构示意图。

示意图中的标号说明：1、浮筒；2、太阳能电池板；201、立柱；202、第一伸缩杆；203、第二伸缩杆；204、杆套；205、顶杆；206、滑槽；207、紧固螺钉；208、第三伸缩杆；3、支撑板；4、驱动电机；5、充气增氧泵；6、空气套管；601、固定段；602、锥体段；603、出口段；604、中心腔；605、分割孔；606、引流孔；607、空气管；608、锁紧螺母；609、空气软管；7、动力轴；8、固定轴筒；9、螺旋桨；10、防护罩；11、溶解氧传感器；12、中央控制器；13、蓄电池；14、超声波测距模块；15、GPS导航模块；16、惯性导航模块；17、固定连杆；18、滚筒支座；19、滚筒；20、钢丝。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

如图1、图2所示，本实施例的一种移动式太阳能增氧系统，包括浮力支撑机构、太阳能供电机构、动力机构、增氧机构和控制机构，浮力支撑机构包括支撑板3和位于支撑板3下方两侧的浮筒1，动力机构包括设置在支撑板3上的两个驱动电机4，驱动电机4的电机轴通过联轴器与动力轴7相连，该动力轴7的底端设置有螺旋桨9；动力轴7外侧套装有固定轴筒8，该固定轴筒8的底端设置有防护罩10，螺旋桨9位于防护罩10内。动力轴7是倾斜伸入水中的，动力轴7为中空轴，且动力轴7和固定轴筒8的上部均开设有通气孔，驱动电机4启动时，动力轴7带动螺旋桨9高速旋转，为增氧系统提供动力，节能高效。同时螺旋桨9的高速旋转，在螺旋桨9末端形成低压区，使空气经通气孔进入中空轴被压入低压区由螺旋桨9破碎溶解在水中，并射入中下层水域为水体增氧。防护罩10则可以有效避免螺旋桨9绞入水藻或其他杂物，避免影响增氧系统的正常移动。

本实施例中太阳能供电机构包括太阳能电池板2、伸缩杆和立柱201，立柱201设置在支撑板3上，立柱201的顶端铰接有支撑架，太阳能电池板2安装于该支撑架上，立柱201的中下部铰接连接有伸缩杆，该伸缩杆的另一端与支撑架铰接连接。太阳能电池板2所产生电能存储在蓄电池13中，用于为动力机构、增氧机构和控制机构提供电能，太阳能控制器位于太阳能电池板2下方并将太阳能电池板2与蓄电池13连接，太阳能控制器对蓄电池13起到过充过放保护和稳压作用。

本实施例中的太阳能电池板2可以有效吸收太阳光，通过调节伸缩杆的伸缩长度可以控制太阳能电池板2的倾斜角度。立柱201的底端与一转动驱动装置相连，该转动驱动装置包括设置在支撑板3上的套筒和伺服电机，立柱201设置在套筒内部并由套筒支撑转动，伺服电机主轴上连接有小齿轮，立柱201的底端安装有与上述小齿轮相啮合的大齿轮，该转动驱动装置驱动立柱201在套筒内转动，同步带动太阳能电池板2转动，实现对蓄电池13的充电。本实施例通过调节伸缩杆的长度，能够改变太阳能电池板2的水平倾斜角度，尽可能使其与光照方向垂直，能够获得较大的光电转化效率；其次，立柱201可以相对支撑板3转动，则在支撑板3转向运行时，可控制太阳能电池板2始终面向太阳光照射方向，持续进行光电转化，发电效率高，有效保证了太阳能供电机构的稳定使用，提高了资源利用效率，降低了电力成本。

本实施例中增氧机构包括设置于支撑板3上的充气增氧泵5，该充气增氧泵5与充气增氧电机相连，该充气增氧电机安装在与之相匹配的电机支座上，电机支座设置在支撑板3上，充气增氧泵5上连接有空气套管6，空气套管6伸入水中进行水体增氧，进一步地，本实施例中空气套管6为伸缩管，通过调整空气套管6的伸缩，可以实现对水体不同深度区域的增氧；充气增氧泵5将空气压入水中，让空气中的氧气与水充分接触，以达到让氧气融入水中的目的，从而增加水的含氧量，保证水中鱼类生长的需要；同时，可以有效利用螺旋桨9的高速旋转搅动水体，促进水中对流交换和界面更新，充入的空气也容易被搅动的水体带到更远，能够有效增加氧气在水中的溶解效率。

本实施例中控制机构包括中央控制器12和分别与中央控制器12电连接的超声波测距模块14、GPS导航模块15、惯性导航模块16、溶解氧传感器11，溶解氧传感器11用于检测水体中各个位置区域的溶氧情况，本实施例中超声波测距模块14共设置有四个，分别位于支撑板3的左右两侧和支撑板3的首端两侧(如图2所示，本实施例中的左/右方位均针对图2而言)，实时发出信号探测前方障碍物并将探测结果反馈到中央控制器12。

实施例2

本实施例的一种移动式太阳能增氧系统，其基本结构同实施例1，所不同的是本实施例中充气增氧泵5上依次设置有空气软管609、空气管607和空气套管6，如图3和图8所示，空气管607一端固定在支撑板3尾部，并通过空气软管609与充气增氧泵5连接，空气管607的另一端则套设在空气套管6内部，空气套管6与空气管607滑动连接。如图8所示，空气软管609放置在支撑板3上，空气管607固定在支撑板3尾部侧壁边缘并向下延伸，空气管607和空气套管6向下伸入水中，空气套管6可在空气管607外部滑动，通过空气套管6的滑动可调整其在水中的深度，且调整完毕后，经锁紧螺母608将空气套管6相对空气管607固定并且密封。本实施例可根据水域深度和所要增氧的水层调节空气套管6的深度，便于对水体不同层域增氧，提高了增氧机构的使用性能。

值得说明的是，空气套管6的出气端设置有溶氧强化器，该溶氧强化器包括固定段601、锥体段602和出口段603，如图4、图5所示，其中固定段601的侧壁沿周向均匀间隔开设有引流孔606，引流孔606使溶氧强化器内腔与外部连通，引流孔606内端向靠近出口段603的一侧倾斜，且引流孔606与固定段601的侧壁之间的夹角α为10°～45°，具体在本实施例中α为10°。出口段603内设置有分割板，该分割板上开设有均匀间隔分布的分割孔605，分割板上还设置有同轴的中心腔604，该中心腔604的下端与分割板相连，中心腔604的上端延伸至固定端601，中心腔604与锥体段602的侧壁之间为气液混合腔，中心腔604内则为空气腔，外界空气经中心腔604后快速喷出。常规的增氧设备中将空气直接压入水中，极易形成气泡快速漂浮，难以有效与水体结合溶解，导致溶氧效率较低，而本实施例中溶氧强化器的设计可以有效增加空气中氧气在水中的溶解效率，提高增氧系统的使用性能。

如图4所示，充气增氧泵5充入的空气沿箭头方向进入水中，在空气进入固定段601时，空气高速流动，外侧的部分水流沿引流孔606进入溶氧强化器中，引流孔606孔径较小，进入的细小水流得以充分与大量空气接触，水/气接触面积大，部分氧气充分溶解在气液混合腔内进入的水流中。引流孔606倾斜设置且倾斜方向与压入空气的流动方向相同，有利于水流的导向和快速进入；而利用引流孔606先引入部分细小水流进行充分溶氧，有助于提高空气中氧气利用率，提高溶氧效率。

本实施例中分割孔605的设计有助于进一步提高溶氧效率，分割孔605呈蜂窝状均匀分布，且孔径设计极小，对从中喷出的气泡和水流进行有效分割，喷出的微气泡较小，难以漂浮，空气与水长时间接触，有利于氧气在水中充分溶解；且气泡被分割得越小，与水体接触总面积越大，进一步增强了氧气在水中的溶解效率。本实施例中心腔604的设计还有助于均衡增氧范围分布，气液混合腔为锥体状，面积渐缩，从中喷出的水/气速度不断加快，最终高速喷出，中心腔604中喷出的气流因中心腔604自身截面小，速度较高，但同时由于中心腔604内面积稳定，无明显加速变化，最终喷出的气流与气液混合腔内喷出的气流速度无明显差异，喷出的气流速度均衡，周围水体也增氧均衡，有利于保持某一增氧区域内溶氧均衡，结合螺旋桨9的高速旋转搅动水体，使水体快速增氧。

实施例3

本实施例的一种移动式太阳能增氧系统，其基本结构同实施例2，所不同的是本实施例中引流孔606与固定段601的侧壁之间的夹角α为45°。

本实施例中太阳能电池板2的固定结构如图6所示，伸缩杆包括第一伸缩杆202、第二伸缩杆203和第三伸缩杆208，其中第一伸缩杆202铰接在支撑架一侧的中部，第二伸缩杆203和第三伸缩杆208分别铰接在支撑架另一侧的两端。本实施例中设置三根伸缩杆控制太阳能电池板2的倾斜角度，且具有较好的稳定支撑效果，结构强度高，使太阳能电池板2在旋转过程中结构稳定，使用安全高效；伸缩杆和立柱201的稳定支撑也为太阳能电池板2的大面积设置提供保障，为增氧系统提供充足电力。本实施例中伸缩杆与立柱201的铰接关系如图6所示，立柱201内开设有一通槽，该通槽的两侧壁之间设置有一伸出立柱201之外的销轴，第二伸缩杆203和第三伸缩杆208分别铰接在该销轴的两端，为太阳能电池板2提供稳定支撑，第一伸缩杆202则铰接在该销轴的中部，便于调节太阳能电池板2的倾斜，整体结构强度高，稳定性好。

本实施例中伸缩杆主要由杆套204、顶杆205和紧固螺钉207组成，如图7所示，顶杆205一端插装于杆套204内，且顶杆205位于杆套204内的端部侧壁上开设有与紧固螺钉207相配合的螺纹孔，杆套204上沿长度方向开设有滑槽206，紧固螺钉207穿过滑槽206与上述螺纹孔相配合。对伸缩杆进行伸缩调节时，只需将顶杆205移动到合适位置，然后以紧固螺钉207紧固即可，调节便捷。

实施例4

本实施例的一种移动式太阳能增氧系统，其基本结构同实施例3，所不同的是本实施例中引流孔606与固定段601的侧壁之间的夹角α为30°。

本实施例中伸缩杆的伸缩控制采用电机驱动，杆套204的外侧设置有电机，电机的输出轴上设有齿轮，顶杆205上设有与该齿轮相啮合的齿条，杆套204上开设有供两者啮合的通道，通过调节电机转动方向即可控制伸缩杆的伸缩状态。本实施例采用电机控制伸缩杆的伸缩，无需手工调节，操作更加灵活简便。

实施例5

本实施例的一种移动式太阳能增氧系统，其基本结构同实施例3，所不同的是的本实施例的一种移动式太阳能增氧系统，还包括用于调节动力轴7伸入水中深度的升降机构，如图8所示，该升降机构包括固定连杆17、滚筒支座18、滚筒19和钢丝20，其中固定连杆17设置在两个固定轴筒8之间，支撑板3上设置有一滚筒支座18，该滚筒支座18上支撑有滚筒19，该滚筒19的一端安装有棘轮，该棘轮被棘爪锁住可防止滚筒19随意转动。钢丝20一端固定在固定连杆17，另一端缠绕固定在该滚筒19上，通过控制滚筒19的正、反向转动，实现钢丝20的收紧或下放，从而最终控制动力轴7的升降。本实施例中固定连杆17的两端均设置有钢丝20，两侧的钢丝20同步收紧或下放可保障动力轴7升降的平稳性。

本实施例中动力轴7倾斜伸入水中且动力轴7的驱动电机4是铰接在支撑板3上的，当钢丝20被收紧时，钢丝20带动固定连杆17上抬，从而带动固定连杆17两端的两个固定轴筒8向上偏转，此时动力轴7随之向上偏转，动力轴7相对水平面的倾斜夹角变小，伸入水中的深度变浅；反之，当钢丝20被下放时，两个固定轴筒8则倾斜向下偏转，动力轴7随之向下偏转，动力轴7相对水平面的倾斜夹角变大，伸入水中的深度加深。通过该升降机构的设置可以灵活调节动力轴7在水体中的倾斜程度和伸入深度，继而控制螺旋桨9的角度和深度，使得螺旋桨9在水体的不同层面高速旋转搅动水体，并吸气增氧，促进水体层级区域间的对流交换和界面更新，加快水体流动，利于水体内不同深度区域间的均匀增氧。

利用本实施例的增氧系统，可以实现对水体的多种移动式增氧，本实施例的一种移动式太阳能增氧方法，具体步骤如下：

步骤1、把增氧系统定位停泊在水塘中，GPS导航模块15和惯性导航模块16反馈初始停泊点信息；然后选择增氧模式，该增氧模式包括轨迹跟踪式航行增氧、随机式自主航行增氧和自主规划路径航行增氧；

步骤2、开始增氧，GPS导航模块15实时反馈浮力支撑机构的位置和航向角度信息，中央控制器12根据反馈信息发出PWM信号，控制驱动电机4的转速；

步骤3、增氧过程中，超声波测距模块14实时检测前方障碍物，并将检测信号反馈到中央控制器12，当检测到障碍物时，中央控制器12根据支撑板3首端两侧的超声波测距模块14检测的与障碍物之间距离控制转向；

步骤4、增氧结束后，中央控制器12根据GPS导航模块15反馈信息规划增氧系统当前位置和停泊点位置之间的一条航线，GPS导航模块15实时反馈浮力支撑机构的位置信息，中央控制器12根据反馈信息发出PWM信号，控制驱动电机4的转速，使增氧系统回到初始停泊点位置，然后在惯性导航模块16姿态信息反馈下自动泊位。

值得说明的是，本实施例的三种增氧模式具体如下：

a、随机式自主航行增氧，GPS导航模块15实时接收卫星定位信号，支撑板3首端两侧的两个超声波测距模块14实时发出信号探测前方障碍物并将结果反馈到中央控制器12，中央控制器12根据GPS导航模块15反馈的位置信息发出PWM信号指令控制两个驱动电机4的转速，使增氧系统在某一航向上直线行驶，支撑板3首端两侧的两个超声波测距模块14没有探测到障碍物时，增氧系统保持直行；前方探测到障碍物时，中央控制器12发出两组不同的PWM信号指令控制两个驱动电机4输出不同的转速形成差速，实现转弯避开障碍物，具体为根据上述两个超声波测距模块14测出的与障碍物之间距离大小判断转弯方向，增氧系统向检测距离较大的一侧进行转弯，如当支撑板3首端左侧的超声波测距模块14检测到距离障碍物的距离较小，右侧的超声波测距模块14检测到距离障碍物的距离较大，则增氧系统向右侧转弯；当支撑板3首端左侧的超声波测距模块14检测到距离障碍物的距离较大，右侧的超声波测距模块14检测到距离障碍物的距离较小，则增氧系统向左侧转弯。增氧系统转过一定角度后，沿着这一方向保持直线行驶，此种增氧方式为随机式自主航行增氧。

b、轨迹跟踪式航行增氧，此种增氧方式是为了实现在固定航线上增氧，在增氧系统航行前将规划好的航线坐标存储到中央控制器12中，GPS导航模块15实时接收卫星定位信号并反馈到中央控制器12，中央控制器12根据GPS导航模块15反馈的位置和角度信息发出PWM信号指令控制两个驱动电机4的转速，使增氧系统保持在规划好的航线上航行，航行过程中超声波测距模块14的检测则有助于及时避开障碍物。

c、自主规划路径航行增氧，在增氧系统的随机式自主航行过程中，溶解氧传感器11实时工作，检测到低氧区时反馈到中央控制器12，中央控制器12记录该区域位置，随机式自主航行结束后，根据溶解氧传感器11检测到的低氧区位置信息，中央控制器12针对性地规划低氧区航线，GPS导航模块15实时接收卫星定位信号并反馈到中央控制器12，中央控制器12根据GPS导航模块15反馈的位置信息发出PWM信号指令控制两个驱动电机4的转速，使增氧系统保持在低氧区航线上航行，对低氧区进行单独补充增氧。采用本实施例的增氧方法，在随机式自主航行增氧一段时间后，可针对低氧区进行自主规划路径航行增氧，两种增氧模式的配合与切换不仅实现了对水体的自主移动式增氧，有效增大了增氧面积，更能使各个位置区域的增氧情况保持平衡，有利于大范围水体的均匀增氧，且移动过程灵活，增氧效率高，适宜水产养殖使用。

利用本实施例的增氧系统，增氧结束后还可以实现增氧系统的自动泊位，具体的泊位方法如下：本实施例的增氧系统由初始停泊点开始航行增氧，该初始停泊点位置和姿态由GPS导航模块15和惯性导航模块16反馈到中央控制器12中存储，当航行增氧结束后，增氧系统需由当前位置回到初始停泊点位置，中央控制器12规划当前位置和初始停泊点位置之间的一条回航路线，GPS导航模块15实时接收卫星定位信号并反馈到中央控制器12，中央控制器12根据GPS导航模块15反馈的位置信息发出PWM信号指令控制两个驱动电机4的转速，使增氧系统保持在回航路线上航行，增氧系统回到停泊点后在惯性导航模块16姿态信息反馈下自动泊位，支撑板3首端和两侧的超声波测距模块14则用于检测、避开障碍物，可以防止增氧系统在泊位过程中侧面/前方与岸碰撞。

本实施例的一种移动式太阳能增氧系统，能够完成三种模式的移动增氧，并带有自动泊位功能，有效提高了对水体的增氧效率，且使用极为便利，易于推广。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种移动式太阳能增氧系统，包括浮力支撑机构和太阳能供电机构，浮力支撑机构包括支撑板(3)和位于支撑板(3)下方两侧的浮筒(1)，其特征在于：还包括动力机构、增氧机构和控制机构，所述动力机构包括设置在支撑板(3)上的两个驱动电机(4)，驱动电机(4)的电机轴与动力轴(7)相连，该动力轴(7)的底端设置有螺旋桨(9)；所述增氧机构包括设置于支撑板(3)上的充气增氧泵(5)，充气增氧泵(5)上连接有空气套管(6)；

所述控制机构包括中央控制器(12)和分别与中央控制器(12)电连接的溶解氧传感器(11)、超声波测距模块(14)、GPS导航模块(15)、惯性导航模块(16)，超声波测距模块(14)设置于支撑板(3)首端两侧，探测前方障碍物，中央控制器(12)根据超声波测距模块(14)、GPS导航模块(15)和惯性导航模块(16)反馈的信息，控制两个驱动电机(4)的转速；所述太阳能供电机构所产生电能存储在蓄电池(13)中，用于为动力机构、增氧机构和控制机构提供电能。

2.根据权利要求1所述的一种移动式太阳能增氧系统，其特征在于：所述动力轴(7)外侧套装有固定轴筒(8)，该固定轴筒(8)的底端设置有防护罩(10)，螺旋桨(9)位于防护罩(10)内。

3.根据权利要求2所述的一种移动式太阳能增氧系统，其特征在于：太阳能供电机构包括太阳能电池板(2)、伸缩杆和立柱(201)，所述立柱(201)设置在支撑板(3)上，立柱(201)的顶端铰接有支撑架，太阳能电池板(2)安装于该支撑架上，立柱(201)的中下部铰接连接有伸缩杆，该伸缩杆的另一端与支撑架铰接连接。

4.根据权利要求3所述的一种移动式太阳能增氧系统，其特征在于：所述伸缩杆包括第一伸缩杆(202)、第二伸缩杆(203)和第三伸缩杆(208)，其中第一伸缩杆(202)铰接在上述支撑架一侧的中部，第二伸缩杆(203)和第三伸缩杆(208)分别铰接在上述支撑架另一侧的两端。

5.根据权利要求3所述的一种移动式太阳能增氧系统，其特征在于：所述伸缩杆主要由杆套(204)、顶杆(205)和紧固螺钉(207)组成，顶杆(205)一端插装于杆套(204)内，且顶杆(205)位于杆套(204)内的端部侧壁上开设有与紧固螺钉(207)相配合的螺纹孔，杆套(204)上沿长度方向开设有滑槽(206)，紧固螺钉(207)穿过滑槽(206)与上述螺纹孔相配合。

6.根据权利要求1或4所述的一种移动式太阳能增氧系统，其特征在于：还包括控制动力轴(7)升降的升降机构，所述升降机构包括固定连杆(17)、滚筒支座(18)、滚筒(19)和钢丝(20)，固定连杆(17)设置在两个固定轴筒(8)之间，滚筒支座(18)设置于支撑板(3)上，该滚筒支座(18)上支撑有滚筒(19)，钢丝(20)一端固定在固定连杆(17)上，另一端缠绕固定在滚筒(19)上，通过控制滚筒(19)旋转，控制钢丝(20)的收紧或下放。

7.根据权利要求6所述的一种移动式太阳能增氧系统，其特征在于：充气增氧泵(5)上依次设置有空气软管(609)、空气管(607)和空气套管(6)，空气管(607)一端固定在支撑板(3)尾部，并通过空气软管(609)与充气增氧泵(5)连接，空气管(607)另一端套设在空气套管(6)内部，空气套管(6)与空气管(607)滑动连接。

8.根据权利要求7所述的一种移动式太阳能增氧系统，其特征在于：所述空气套管(6)的出气端设置有溶氧强化器，该溶氧强化器包括固定段(601)、锥体段(602)和出口段(603)，其中固定段(601)的侧壁沿周向均匀间隔开设有引流孔(606)，引流孔(606)使溶氧强化器内腔与外部连通，且引流孔(606)内端向靠近出口段(603)的一侧倾斜；所述出口段(603)内设置有分割板，该分割板上开设有均匀间隔分布的分割孔(605)。

9.根据权利要求8所述的一种移动式太阳能增氧系统，其特征在于：所述溶氧强化器的内部设置有同轴的中心腔(604)，该中心腔(604)的下端与上述分割板相连，中心腔(604)的上端延伸至固定端(601)。

10.一种移动式太阳能增氧方法，采用如权利要求1～9任一项所述的移动式太阳能增氧系统，具体步骤如下：

步骤1、把增氧系统定位停泊在水塘中，GPS导航模块(15)和惯性导航模块(16)反馈初始停泊点信息；然后选择增氧模式，该增氧模式包括轨迹跟踪式航行增氧、随机式自主航行增氧和自主规划路径航行增氧；

步骤2、开始增氧，GPS导航模块(15)实时反馈浮力支撑机构的位置和航向角度信息，中央控制器(12)根据反馈信息发出PWM信号，控制驱动电机(4)的转速；

步骤3、增氧过程中，超声波测距模块(14)实时检测前方障碍物，并将检测信号反馈到中央控制器(12)，当检测到障碍物时，中央控制器(12)根据超声波测距模块(14)检测与障碍物之间的距离控制转向；

步骤4、增氧结束后，中央控制器(12)根据GPS导航模块(15)反馈信息规划增氧系统当前位置和停泊点位置之间的一条航线，GPS导航模块(15)实时反馈浮力支撑机构的位置信息，中央控制器(12)根据反馈信息发出PWM信号，控制驱动电机(4)的转速，使增氧系统回到初始停泊点位置，然后在惯性导航模块(16)姿态信息反馈下自动泊位。