CN108623022A - 一种太阳能曝气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环境技术领域,涉及一种太阳能曝气系统,其解决了现有曝气系统对陆上电源依赖严重,不适合长期使用、稳定性较差等问题。曝气系统包括若干个浮子,浮子上设置有曝气单元和防倾覆单元,曝气单元包括开设于浮子内的密封舱,密封舱内设置有气泵,浮子上设置有与气泵相连接的出气管,浮子的上端还设置有支架,支架上设置有太阳能板,密封舱内设置有与太阳能板相连接的蓄电池,蓄电池与气泵相连接;防倾覆单元包括软管和气囊,软管的一端与出气管的侧边相连通,软管的另一端与气囊的一端相连接,气囊的另一端与其中一个相邻的浮子可拆卸连接,气囊处于充气状态时,该气囊的底部可插入水面以下。本发明适合长期独立使用,且稳定性好。

Description

一种太阳能曝气系统
技术领域
[0001]本发明属于环境技术领域,涉及一种太阳能曝气系统。
背景技术
[0002]我国是海藻养殖大国,主要的海藻养殖产量占全球80%以上,是我国经济重要的 组成部分。然而近年来,由于海水温度上升和不合理的养殖方式,导致在收获之际,海藻出 现大规模的病害等问题,海藻质量和产量都有所下降。富含营养盐的底层低温水体非常适 合海藻生长。科学研究表明:海底曝气通过将底层海水提升至海洋表层,可肥沃表层寡营养 盐海水、刺激海洋初级生产力、增加海洋渔业产量与碳汇量。这一技术应用于海藻养殖区可 能解决春季海藻收获期的大量腐烂问题,从而达到改善水体环境、增加海藻产量的效果;与 此同时,底层富营养盐海水被带入到真光层,促进微藻等生长,提升初级生产力,是鱼虾贝 类等的天然饵料,通过食物链传递,利于资源养护。此外,低温底层水体可有效降低表层水 温,为海藻生长营造良好的温度条件。
[0003] 此外,在海藻养殖过程中随着海藻的鲜重逐渐增加,养殖筏架渐渐下沉因而养殖 筏底部的海藻无法获得充足光照,导致海藻产量和质量下降。
[0004] 中国发明专利《一种充排气式浮筒升降贝类养殖筏架》,授权号CN201733717U,其 中公开了一种利用充排气方式调节养殖筏架的系统,包括养殖大梗、充排气式浮筒、养殖 笼、滑轮、充排气软管、气门芯密封阀门等组成。通过向浮筒里充气调节浮力,从而在养殖过 程改变养殖筏高度,保证充足的光照。
[0005] 但上述技术未涉及如何实现海上曝气系统。现有的曝气系统都是用于陆地上,如 鱼塘、湖泊、河道曝气等。这些曝气系统目前无法用于海上养殖区,其中最大局限是电能问 题。相比于陆地上,在养殖密集的海里很难通过牵电线的方式实现供电,因而需要寻找其他 的能源为曝气装置供电。另外,海上环境复杂,一般的曝气系统容易发生倾覆等问题,且功 能单一,因此,如何设计稳定可靠、长期工作的曝气装置是改善海水养殖区问题的关键之 〇
发明内容
[0006] 本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题,提出了一种太阳能曝气系统,本 发明所要解决的技术问题是:如何通过解决海上曝气系统对陆上电源的依赖,从而使其能 够长期在海上工作且不容易发生倾覆现象,提高稳定性。
[0007] 本发明的目的可通过下列技术方案来实现:
[0008] 一种太阳能曝气系统,其特征在于,所述曝气系统包括若干个浮子,所述浮子上设 置有曝气单元和防倾覆单元,所述曝气单元包括开设于所述浮子内的密封舱,所述密封舱 内设置有气栗,所述浮子上设置有与所述气泵相连接的出气管,所述浮子的上端还设置有 支架,所述支架上设置有太阳能板,所述密封舱内设置有与太阳能板相连接的蓄电池,所述 蓄电池与所述气泵相连接;所述防倾覆单元包括软管和气囊,所述软管的一端与所述出气 管的侧边相连通,所述软管的另一端与气囊的一端相连接,所述气囊的另一端与其中一个 相邻的浮子可拆卸连接,所述气囊处于充气状态时,该气囊的底部可插入水面以下。
[0009] 其工作原理如下:本曝气系统在使用时,气泵可将气体通过出气管不断地输入至 水中,从而将底层海水提升至海洋表层,可肥沃表层寡营养盐海水、刺激海洋初级生产力、 增加海洋渔业产量与碳汇量。而太阳能板不断地将太阳能转化为电能并储存至蓄电池处, 并通过蓄电池输送至气栗,从而解决了本曝气系统对陆上电源的依赖性,使得其可长期独 立在海上使用。此外,当气栗进行排气时,气体会通过软管进入气囊,使相邻两个浮子之间 通过气囊相连接,最终使得整个曝气系统的各浮子通过气囊围成一个圈的形状,提高其稳 定性,避免其发生倾覆,并且由于气囊的底部可插入水面,在遇到海面污染时,还可通过该 曝气系统进行围油去污,使得本曝气系统更加多功能化。
[0010] 在上述的一种太阳能曝气系统中,所述浮子包括从上至下依次相连的上浮体、中 浮体和下浮体,所述密封舱开设于上浮体内,所述中浮体和下浮体用于调节浮子整体的高 度。将密封舱开设于上浮体上,可进一步避免密封舱被海侵蚀,提高本曝气系统的长期使用 稳走性。
[0011] 在上述的一种太阳能曝气系统中,所述密封舱内设置有逆变器、PLC控制器和无线 通讯模块,所述蓄电池与逆变器相连接,所述逆变器与PLC控制器相连接,所述PLC控制器与 气泵及无线通讯模块相连接,所述曝气单元还包括通过该无线通讯模块与所述PLC控制器 相连接的远程控制终端。PLC控制器中存储着预置程序,用以控制气泵工作状态和工作时 间,如每天在中午太阳光比较强的时候打开气栗,持续工作1个小时再关闭。此外,为了能够 监测曝气装置的工作状态,并调整曝气装置的工作模式,可以通过远程控制终端进行远程 监测和修改。
[0012] 在上述的一种太阳能曝气系统中,所述上浮体的上端固定有支架,所述太阳能板 均匀分布于所述支架的四周。将太阳能板均匀分布,尽可能提高其吸收发电的效率。
[0013] 在上述的一种太阳能曝气系统中,所述曝气系统还包括进气管,所述进气管插设 于支架的中部,该进气管的下端与所述密封舱相连通,所述进气管的上端连接有防水盖,所 述防水盖的侧壁开设有与所述进气管相连通的进气孔。设计有防水盖后,可避免海水进入 进气管内影响气泵正常工作。
[0014] 在上述的一种太阳能曝气系统中,所述软管上设置有能够控制该软管通断的阀 门,所述阀门与该曝气系统的PLC控制器相连接。可通过PLC控制器控制软管的通断,当需要 往气囊内充气时,则打开阀门,让气体进入气囊;待气囊鼓胀后,再关闭阀门即可。
[0015] 在上述的一种太阳能曝气系统中,所述浮子上设置有能够转动的收卷盘,所述气 囊的一端固定缠绕于该收卷盘上,所述气囊上具有若干个能够与所述软管相连接的进气接 头。根据实际情况,需要进行曝气或围油的区域面积不同,因此可通过收放气囊的长度,控 制整个曝气系统的面积大小,提高其通用性。
[0016] 在上述的一种太阳能曝气系统中,所述浮子上垂直设置有固定板,所述固定板位 于收卷盘和软管之间,所述固定板的上端铰接有夹板,所述夹板的下端与固定板相卡接,所 述夹板和固定板之间形成供气囊通过的通道。根据实际情况,收放相应的气囊,将不需要充 气的部分气囊折叠,然后通过夹板与固定板配合将该部分气囊夹住,既实现了对气囊的固 定,又避免缠绕在收卷盘上的气囊充满气后不好缠绕。
[0017] 在上述的一种太阳能曝气系统中,所述浮子上设置有扣环,当所述气囊充满气后, 所述气囊的另一端呈能够与所述扣环相扣接的挂钩状。将气囊的另一端设计成挂钩状,方 便相邻两个浮子相连接,而当彼此需要相分离时,只需将相应的气囊放气即可使得挂钩与 扣环相松脱。
[0018] 与现有技术相比,本发明具有以下优点:
[0019] 1、本曝气系统在使用时,气栗可将气体通过出气管不断地输入至水中,从而将底 层海水提升至海洋表层,可肥沃表层寡营养盐海水、刺激海洋初级生产力、增加海洋渔业产 量与碳汇量。而太阳能板不断地将太阳能转化为电能并储存至蓄电池处,并通过蓄电池输 送至气栗,从而解决了本曝气系统对陆上电源的依赖性,使得其可长期独立在海上使用。
[0020] 2、当气泵进行排气时,气体会通过软管进入气囊,使相邻两个浮子之间通过气囊 相连接,最终使得整个曝气系统的各浮子通过气囊围成一个圈的形状,提高其稳定性,避免 其发生倾覆,并且由于气囊的底部可插入水面,在遇到海面污染时,还可通过该曝气系统进 行围油去污,使得本曝气系统更加多功能化。
附图说明
[0021] 图1是本曝气单元的轴测图。
[0022] 图2是本曝气单元的剖视图。
[0023] 图3是本曝气单元密封舱内的结构示意图。
[0024] 图4是本曝气系统省略曝气单元状态的结构示意图。
[0025] 图5是单独一个浮子上的防倾斜单元的结构示意图。
[0026] 图6是图5的局部放大图。
[0027] 图中,1、浮子;2、密封舱;3、气栗;4、出气管;5、支架;6、太阳能板;7、蓄电池;8、软 管;9、气囊;10、上浮体;11、中浮体;12、下浮体;I3、逆变器;14、PLC控制器;I5、无线通讯模 块;16、进气管;17、防水盖;18、进气孔;19、收卷盘;2〇、进气接头;21、固定板;22、夹板;23、 扣环。
具体实施方式
[0028] 以下是本发明的具体实施例并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的描述, 但本发明并不限于这些实施例。 _
[0029] 如图1、图2、图3所示,本曝气系统包括若干个浮子1,浮子1上设置有曝气单元和防 倾覆单元,曝气单元包括开设于浮子1内的密封舱2,密封舱2内设置有气栗3,浮子1上设置 有与气栗3相连接的出气管4,浮子1的上端还设置有支架5,支架5上设置有太阳能板6,密封 舱2内设置有与太阳能板6相连接的蓄电池7,蓄电池7与气泵3相连接。
[0030] 具体来讲,浮子1包括从上至下依次相连的上浮体10、中浮体11和下浮体12,密封 舱2开设于上浮体10内,中浮体11和下浮体12用于调节浮子1整体的高度。密封舱2内设置有 逆变器13、PLC控制器14和无线通讯模块I5,蓄电池7与逆变器13相连接,逆变器丨3与PLC控 制器14相连接,PLC控制器14与气栗3及无线通讯模块15相连接,曝气单元还包括通过该无 线通讯模块15与PLC控制器14相连接的远程控制终端。上浮体1〇的上端固定有支架5,太阳 能板6均匀分布于支架5的四周。曝气系统还包括进气管I6,进气管16插设于支架5的中部, 该进气管16的下端与密封舱2相连通,进气管16的上端连接有防水盖I7,防水盖1?的侧壁开 设有与进气管16相连通的进气孔18。
[0031] 如图4、图5、图6所示,防倾覆单元包括软管8和气囊9,软管8的一端与出气管4的侧 边相连通,软管8的另一端与气囊9的一端相连接,气囊9的另一端与其中一个相邻的浮子1 可拆卸连接,气囊9处于充气状态时,该气囊9的底部可插入水面以下。
[0032] 具体来讲,软管8上设置有能够控制该软管8通断的阀门,阀门与该曝气系统的PLC 控制器14相连接。浮子1上设置有能够转动的收卷盘19,气囊9的一端固定缠绕于该收卷盘 19上,气囊9上具有若干个能够与软管8相连接的进气接头20。浮子1上垂直设置有固定板 21,固定板21位于收卷盘19和软管8之间,固定板21的上端铰接有夹板22,夹板22的下端与 固定板21相卡接,夹板22和固定板21之间形成供气囊9通过的通道。浮子1上设置有扣环23, 当气囊9充满气后,气囊9的另一端呈能够与扣环23相扣接的挂钩状。
[0033] 本发明的工作原理如下:本曝气系统在使用时,气栗可将气体通过出气管不断地 输入至水中,从而将底层海水提升至海洋表层,可肥沃表层寡营养盐海水、刺激海洋初级生 产力、增加海洋渔业产量与碳汇量。而太阳能板不断地将太阳能转化为电能并储存至蓄电 池处,并通过蓄电池输送至气栗,从而解决了本曝气系统对陆上电源的依赖性,使得其可长 期独立在海上使用。此外,当气栗进行排气时,气体会通过软管进入气囊,使相邻两个浮子 之间通过气囊相连接,最终使得整个曝气系统的各浮子通过气囊围成一个圈的形状,提高 其稳定性,避免其发生倾覆,并且由于气囊的底部可插入水面,在遇到海面污染时,还可通 过该曝气系统进行围油去污,使得本曝气系统更加多功能化。
[0034]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种太阳能曝气系统,其特征在于,所述曝气系统包括若干个浮子(1),所述浮子(1) 上设置有曝气单元和防倾覆单元,所述曝气单元包括开设于所述浮子(1)内的密封舱(2), 所述密封舱(2)内设置有气泵(3),所述浮子(1)上设置有与所述气泵(3)相连接的出气管 (4),所述浮子(1)的上端还设置有支架(5),所述支架⑸上设置有太阳能板(6),所述密封 舱⑵内设置有与太阳能板⑹相连接的蓄电池(7),所述蓄电池⑺与所述气栗⑶相连接; 所述防倾覆单元包括软管⑻和气囊(9),所述软管⑻的一端与所述出气管⑷的侧边相连 通,所述软管⑻的另一端与气囊(9)的一端相连接,所述气囊(9)的另一端与其中一个相邻 的浮子(1)可拆卸连接,所述气囊(9)处于充气状态时,该气囊(9)的底部可插入水面以下。
2. 根据权利要求1所述的太阳能曝气系统,其特征在于,所述浮子(1)包括从上至下依 次相连的上浮体(10)、中浮体(11)和下浮体(12),所述密封舱(2)开设于上浮体(1〇)内,所 述中浮体(11)和下浮体(12)用于调节浮子⑴整体的高度。
3. 根据权利要求2所述的太阳能曝气系统,其特征在于,所述密封舱(2)内设置有逆变 器(13)、PLC控制器(14)和无线通讯模块(15),所述蓄电池⑺与逆变器(13)相连接,所述逆 变器(13)与PLC控制器(14)相连接,所述PLC控制器(14)与气泵(3)及无线通讯模块(I5)相 连接,所述曝气单元还包括通过该无线通讯模块(15)与所述PLC控制器(14)相连接的远程 控制终端。
4. 根据权利要求3所述的太阳能曝气系统,其特征在于,所述上浮体(1〇)的上端固定有 支架(5),所述太阳能板⑹均勾分布于所述支架⑸的四周。
5. 根据权利要求4所述的太阳能曝气系统,其特征在于,所述曝气系统还包括进气管 (16),所述进气管(16)插设于支架(5)的中部,该进气管(16)的下端与所述密封舱(2)相连 通,所述进气管(16)的上端连接有防水盖(17),所述防水盖(17)的侧壁开设有与所述进气 管(16)相连通的进气孔(18)。
6. 根据权利要求1所述的太阳能曝气系统,其特征在于,所述软管(8)上设置有能够控 制该软管⑻通断的阀门,所述阀门与该曝气系统的PLC控制器(14)相连接。
7. 根据权利要求6所述的太阳能曝气系统,其特征在于,所述浮子(1)上设置有能够转 动的收卷盘(19),所述气囊⑼的一端固定缠绕于该收卷盘(19)上,所述气囊⑼上具有若 干个能够与所述软管⑻相连接的进气接头(2〇)。
8. 根据权利要求7所述的太阳能曝气系统,其特征在于,所述浮子(1)上垂直设置有固 定板(21),所述固定板(21)位于收卷盘(I9)和软管⑻之间,所述固定板(21)的上端铰接有 夹板(22),所述夹板(22)的下端与固定板(21)相卡接,所述夹板(22)和固定板(21)之间形 成供气囊(9)通过的通道。
9. 根据权利要求8所述的太阳能曝气系统,其特征在于,所述浮子(1)上设置有扣环 (23),当所述气囊⑼充满气后,所述气囊⑼的另一端呈能够与所述扣环(23)相扣接的挂 钩状。
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