CN110282756A - 一种基于物联网的浅岸生态礁 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于物联网的浅岸生态礁。包括太阳能供电系统、生态礁、数据采集模块、通讯模块、客户端，其特征是所述的生态礁腔体内下方设有微生物固载体，所述的微生物固载体内设有预置的能降解水体及底泥中污染物的环境友好型微生物，所述的数据采集模块的输出端与通讯模块的输入端连接，所述的通讯模块的输出端与客户端的输入端通过有线或者是无线传输连接。它能够在浅岸区域自动调节水质，净化水体，同时还能够采集多种水质参数、气象参数、位置信息，通过物联网通讯模块将数据通过有线或无线方式传输至客户端，达到远程监控、污染物溯源等目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于物联网的浅岸生态礁。
背景技术
随着我国工业化、城市化高速发展，污染物绝对排放量增加，农村面源的污染也未能得到有效遏制，导致我国的水体恶化、大规模藻类水华诱发严重的水环境问题，水质监测成为必不可少的水污染防治手段，气象监测对于防止污染事件的进一步发展发挥至关重要的作用。目前，对于浅岸水质及气象的检测一般是通过设置若干检测点，工作人员通过对其进行采样分析得到结果，这种方式比较繁琐，同时，我国河流、湖泊多采用传统的砌石、混凝土立墙式护岸方式，一定程度上隔断了水-岸之间的生态系统的联系，使得栖息于浅岸的各种生物无法生存、繁衍、躲避天敌，破坏了生物多样性和浅岸生态系统的完整性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种基于物联网的浅岸生态礁。它能够在浅岸区域自动调节水质，净化水体，同时还能够采集多种水质参数、气象参数、位置信息，通过物联网通讯模块将数据通过有线或无线方式传输至客户端，达到远程监控、污染物溯源等目的。
本发明通过如下技术方案实现的：
一种基于物联网的浅岸生态礁，包括太阳能供电系统、生态礁、数据采集模块、通讯模块、客户端，其特征是所述的生态礁腔体内下方设有微生物固载体，所述的微生物固载体内设有预置的可降解水体及底泥中污染物的环境友好型微生物，所述的数据采集模块的输出端与通讯模块的输入端连接，所述的通讯模块的输出端与客户端的输入端通过有线或者是无线传输连接。
进一步的，所述的数据采集模块包括气象监测单元、定位单元、水质监测单元，所述的气象监测单元、定位单元和水质监测单元的输出端均与数据采集模块的输入端相连，所述的气象监测单元设于生态礁上方，内置多种不同的传感器，能够监测包括但不限于空气质量、光线、温度、湿度、雨雪、风力/风向等气象指标，所述的定位单元设于生态礁的中间腔室，包括GPS定位模块或北斗定位模块，能够获取生态礁所在水域位置信息，所述的水质监测单元内置有多种不同的传感器，能够监测包括但不限于pH值、溶解氧、电导率、浊度、水温、水位等参数，所述的水质监测单元通过支架设于生态礁下方的一侧。
进一步的，所述的太阳能供电系统分别与数据采集模块、通信模块、防水灯连接，所述的通讯模块（3）采用Zigbee通讯模块、WiFi通讯模块、GSM通讯模块中的任意一种，所述的太阳能供电系统包括充放电控制器、太阳能板、电池，所述的电池为蓄电池组，太阳能供电系统为整体供电，使其在无人监管的条件下能够自动运作，节省人力物力成本，其中，所述的太阳能板与充放电控制器连接将太阳能转换为电能，给电池充电，由电池为负载供电，为现有技术，本发明对其电路结构不再进行说明。
进一步的，所述的生态礁外形为模拟天然礁石或通过预制构件组成的塔型、正方形或其他不规则形状，材质为天然石材、混凝土或其他高分子材料等，为水底栖息生物、浮游生物、鱼类等提供良好的藏身、繁殖场所，所述的生态礁下方设有混凝土底座。
进一步的，所述的微生物固载体由活性炭、页岩陶粒、砂子、炉渣、钢渣、金属渣中的两种或两种以上组成，根据自身质量按下重上轻原则排布，利用难以分解的废弃残渣为微生物固载体中的微生物提供繁殖条件，使得废弃物得到资源化利用。
进一步的，所述的生态礁的礁石外壳表面设有防水灯、防水电线、孔洞、种植孔、支架、水生植物，所述的礁石外壳上方一侧设有检修门，所述的检修门的底部高于所述的微生物固载体的最上层，所述的检修门设置为框架平面式结构且材质为不锈钢或其他防水材质，所述的防水灯通过防水电线接通电源，所述的防水灯一方面具有景观效果，另一方面提供光照条件，促进水生植物和微生物的光合作用，所述的孔洞贯穿于礁石外壳，数量为一个以上，通过孔洞连通外部水体与微生物固载体，保持生态礁石主体与外部水体的动态平衡，实现物质交换、水质调节的目的，所述的礁石外壳表面设有种植孔，数量为一个以上，有效孔径为8-10mm，用于水生植物的种植，各种水生植物的扎根生长能够有效降低水体中的富营养化物质，促进水质净化。
进一步的，所述的支架上设有增氧装置，所述的增氧装置采用纯氧曝气设备，包括曝气盘、公知的阵列可控纳米溶氧盘的任意一种，增加水中溶解氧的同时，防止搅动底泥引起的二次污染，所述的增氧装置通过输气管与地面上的产气设备相连。
进一步的，客户端包括手机、平板电脑、笔记本电脑等移动终端或者是工业控制计算机等固定终端的任意一种。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有的优点与效果是：
1. 本发明是一种长期监测各类水质气象参数的系统集成，运用现代自动测量技术和物联网组成的一个综合性在线自动监测体系，可以对分布各地不同的浅岸区域进行远程监测，根据不同测量参数的需要，灵活组合，增加或减少不同类型的传感器，提前发现水质气象的异常变化，并对藻类水华等诱发的水污染问题做出预测，及时追踪污染源，从而为管理决策服务；
2. 本发明提供了一种基于物联网的浅岸生态礁，为水底栖息生物、浮游生物、鱼类等提供良好的藏身、繁殖场所，增加了生物多样性，同时在环境友好型微生物与水生植物的共同作用下，促进了水体水质的净化，完善生态景观效果；
3. 本发明通过物联网通讯模块将数据传输至客户端，其数据传输高效稳定，系统传输距离远、抗干扰能力强，部署方便、易于使用和管理，对气象、水质数据长期监测，归纳其变化规律，建立相应的数据库提供数据支撑，同时对水生态变化情况、水资源的综合利用，水利工程的修建等方面具有十分重要的意义；
4. 本发明采用太阳能供电系统，能够在无人监管的条件下长期监测多种水质参数、气象参数数据，大大节约了时间、人力资源的消耗，提高工作效率。
附图说明
图1 为本发明一种基于物联网的浅岸生态礁的整体结构示意图；
图2为本发明一种基于物联网的浅岸生态礁的模块结构图。
附图标记说明：1、数据采集模块，2、检修门，3、通讯模块，4、气象监测单元，5、定位单元，6、水质监测单元，7、太阳能供电系统，8、充放电控制器，9、太阳能板，10、电池，11、水生植物，12、种植孔，13、防水灯，14、防水电线，15、增氧装置，16、微生物固载体，17、输气管，18、生态礁，19、礁石外壳，20、孔洞，21、混凝土底座，22、支架，23、客户端。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1、2所示，本发明的一种基于物联网的浅岸生态礁，包括太阳能供电系统7、生态礁18、数据采集模块1、通讯模块3、客户端23，其特征是所述的生态礁18腔体内下方设有微生物固载体16，所述的微生物固载体16内设有预置的可降解水体及底泥中污染物的环境友好型微生物，所述的数据采集模块1的输出端与通讯模块3的输入端连接，所述的通讯模块3的输出端与客户端23的输入端通过有线或者是无线相连接；所述的数据采集模块1包括气象监测单元4、定位单元5、水质监测单元6，所述的气象监测单元4、定位单元5和水质监测单元6的输出端均与数据采集模块1的输入端相连，所述的气象监测单元4设于生态礁18上方，所述的定位单元5设于生态礁18的中间腔室，所述的水质监测单元4通过支架22设于生态礁18下方的一侧；所述的太阳能供电系统7分别与数据采集模块1、通信模块3、防水灯13连接，所述的太阳能供电系统7包括充放电控制器8、太阳能板9、电池10，所述的电池10为蓄电池组；所述的生态礁18外形为模拟天然礁石或通过预制构件组成的塔型、正方形或其他不规则形状，材质为天然石材、混凝土或其他高分子材料等，所述的生态礁18下方设有混凝土底座21；所述的微生物固载体16由活性炭、页岩陶粒、砂子、炉渣、钢渣、金属渣中的两种或两种以上组成，根据自身质量按下重上轻原则排布；所述的生态礁18的礁石外壳19表面设有防水灯13、防水电线14、孔洞20、种植孔12、支架22、水生植物11，所述的礁石外壳19上方一侧设有检修门2，所述的防水灯13通过防水电线14接通电源，所述的孔洞20贯穿于礁石外壳19，数量为一个以上，所述的礁石外壳19表面设有种植孔12，数量为一个以上，有效孔径为8-10mm；所述的支架22上设有增氧装置15，所述的增氧装置15采用纯氧曝气设备，包括曝气盘、公知的阵列可控纳米溶氧盘的任意一种，通过输气管17与地面上的产气设备相连；客户端23包括手机、平板电脑、笔记本电脑等移动终端或者是工业控制计算机等固定终端的任意一种。
具体地如图1所示的本实施例中，气象监测单元4内置有雨量传感器、温度传感器、湿度传感器、风速传感器，采集雨量、温湿度、风速的实时监测的气象要素数据，定位单元5采用GPS定位模块，采集生态礁所在位置信息，水质监测单元6包括pH电极、溶解氧电极、电导率传感器，物联网通讯模块3采用WIFI通讯，将采集的气象数据、水质数据、位置信息实时发送至客户端23，本实施例中采用的增氧装置15为曝气盘，增加水中溶氧量，同时，生态礁18腔体内的环境友好型微生物通过孔洞20释放到水体中，降解水体及底泥中的污染物，与水生植物11一起共同促进水质的净化。
以上所述仅是本发明的优选实施方案，未详细说明的均为已知技术，当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于物联网的浅岸生态礁，包括太阳能供电系统（7）、生态礁（18）、数据采集模块（1）、通讯模块（3）、客户端（23），其特征是所述的生态礁（18）腔体内下方设有微生物固载体（16），所述的微生物固载体（16）内设有预置的能降解水体及底泥中污染物的环境友好型微生物，所述的数据采集模块（1）的输出端与通讯模块（3）的输入端连接，所述的通讯模块（3）的输出端与客户端（23）的输入端通过有线或者是无线传输连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的浅岸生态礁，其特征是所述的数据采集模块（1）包括气象监测单元（4）、定位单元（5）、水质监测单元（6），所述的气象监测单元（4）、定位单元（5）和水质监测单元（6）的输出端均与数据采集模块（1）的输入端相连，所述的气象监测单元（4）设于生态礁（18）上方，所述的定位单元（5）设于生态礁（18）的中间腔室，所述的水质监测单元（4）通过支架（22）设于生态礁（18）下方的一侧。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的浅岸生态礁，其特征是所述的太阳能供电系统（7）分别与数据采集模块（1）、通信模块（3）、防水灯（13）连接，所述的太阳能供电系统（7）包括充放电控制器（8）、太阳能板（9）、电池（10），所述的电池（10）为蓄电池组。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的浅岸生态礁，其特征是所述的生态礁（18）外形为模拟天然礁石或通过预制构件组成的塔型、正方形或其他不规则形状，材质为天然石材、混凝土或其他高分子材料等，所述的生态礁（18）下方设有混凝土底座（21）。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的浅岸生态礁，其特征是所述的微生物固载体（16）由活性炭、页岩陶粒、砂子、炉渣、钢渣、金属渣中的两种或两种以上组成，根据自身质量按下重上轻原则排布。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的浅岸生态礁，其特征是所述的生态礁（18）的礁石外壳（19）表面设有防水灯（13）、防水电线（14）、孔洞（20）、种植孔（12）、支架（22）、水生植物（11），所述的礁石外壳（19）上方一侧设有检修门（2），所述的防水灯（13）通过防水电线（14）接通电源，所述的孔洞（20）贯穿于礁石外壳（19），数量为一个以上，所述的礁石外壳（19）表面设有种植孔（12），数量为一个以上，有效孔径为8-10mm。
7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的浅岸生态礁，其特征是所述的支架（22）上设有增氧装置（15），所述的增氧装置（15）采用纯氧曝气设备，包括曝气盘、公知的阵列可控纳米溶氧盘的任意一种，通过输气管（17）与地面上的产气设备相连。
8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的浅岸生态礁，其特征是客户端（23）包括手机、平板电脑、笔记本电脑等移动终端或者是工业控制计算机等固定终端的任意一种。
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2019
- 2019-07-23 CN CN201910667114.4A patent/CN110282756A/zh active Pending
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