CN112189441B - 一种定位追踪水生态修复方法与水生植物自动回收的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了定位追踪水生态修复方法与水生植物自动回收的装置，包括浮岛定位导航系统，控制浮岛移动的动力系统，及浮岛植物收割装置。使用时将该浮岛放入水体中，浮岛通过定位导航移动到水体与堤岸交界处，并根据水岸线移动自身位置，起到护堤作用；浮岛本身具备水质检测功能，可通过水质探测器监测水体水质变化，水体中的水通过设置在浮岛下的通孔与浮岛基体接触，为基体内的植物的生长提供必要的水分，浮岛上的水生植物可以根据需要种植不同品种，以满足不同的生态环境要求，植物的生长改善河道内的生态环境，减少黑臭水体的形成；浮岛在植物生长到一定程度时，通过定位导航系统移动到收割装置处，对植物进行收割，并制备为饲料，提供动物食用。

Description

一种定位追踪水生态修复方法与水生植物自动回收的装置
技术领域
本发明属于生态环境综合保护技术领域，具体涉及一种定位追踪水生态修复方法与水生植物自动回收的装置。
背景技术
随着社会的发展，人民对精神文明的需求越来越强烈；为此，全国各地对水源治理越来越多，由于潮汐等自然现象会对堤岸进行冲刷从而破坏自然堤岸，传统的护堤方式多采用直接浇筑混凝土或锚固桩等刚性设置。 这使得陆地与水面被强行分割开来，缺少了交流的可能性，抵抗水流冲击的韧性下降，净化能力也随之下降；另一方面混泥土护堤底部在水流长期冲刷下容易产生塌陷，尤其是在水面与堤岸的交界位置，这种现象最为常见，是护堤最易损坏的区域，人工维护极为不方便。近年来，国外开始运用一种生态化的方式进行护堤修筑，如美国的土壤生物工程护堤等，是一种以混凝土、土壤和植物共同组成的护堤方式，既具备传统的护堤功能，同时还增强了水陆之间物种交流和水的渗透性，实现了河道稳定，防止水土流失的功能。我国在这方面也进行了一定的探索，如《一种用于河堤水库放冲护岸的新型植物配置及生态工程 技术》(专利号：ZL03146885.3)公开了一种以香根草为主体，搭配多种植物种类的生态工程技术，《环境友好型的生态护堤系统》（专利号：CN202865798U）公开了一种采用植物网袋、种植土袋和生态混凝土砌块共同构成的生态护堤，能够满足江、河、湖水库护堤的需要。但这些生态护堤在构建过程存在三方面不足，一方面是这些生态护堤需要较长时间的养护才能构成完整的植物带。另外，固定式的生态护堤在面临长时间干旱或降水时需要构建足够大，且在多个水平面上形成多层次的生态护坡才能具备较强的弹性。第三方面，若将原有护堤重新修建为生态护堤，是能起到很好地生态效益，但对于一些非重点地段，则会加大人力成本及物力成本，且工程浩大，用时较长；此外，水生植物如果任其生长，可能会出现生长得杂乱无章的情况，繁殖过剩将会影响水体水质和滋生病菌和害虫，影响航道，影响鱼类繁殖，大量的水生植物覆盖水面还会增加水分蒸发，损失水源，且实际给人带来的美感有限，为此，需要对放置的水生植物进行修剪美化，但是这样又会带来新的问题，进行人工收割不能做到定时，往往等到泛滥才会进行收割，且人工成本在未来将会越来越高，修剪下来的植物碎片如何处理又成为新的问题，植物碎片放置在水面上经过腐烂后会产生恶臭味，造成水质下降。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种定位追踪水生态修复方法与水生植物自动回收的装置，可通过一定数量的生态浮岛的位置摆放，达到随时防护堤岸，监测水质变化，并提供收割时的植物碎片的深加工，使其成为饲养家畜的饲料的方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种定位追踪水生态修复方法，包括以下步骤：
一、通过导航系统确定生态浮岛的具体位置，以一定数量的生态浮岛在堤岸边形成缓冲岸线，并确定行驶至水生植物收割系统的路线；
二、生态浮岛在其自身动力系统的驱动下行驶到收割系统中；
三、收割系统对生态浮岛上的繁殖过剩的水生植物按照进行切割；
四、待生态浮岛上的水生植物处理完毕后，通过导航系统将处理后的生态浮岛按原路径返回原位置，同时，经收割系统收割下来的植物碎片经输送带送至饲料制备系统；
五、将步骤四中制备好的饲料收集起来。
进一步地，步骤一中导航系统的定位方法依次包括：
a、通过基站实时监测水体变化。
b、利用基站获取水域详细地理空间数据，利用计算机对每个生态浮岛进行编号，并将生态浮岛编号对应空间中具体的点坐标，将信息上传物联网。
c、通过物联网与计算机计算，根据水位实时调整护堤生态浮岛的排列位置。
d、通过基站和导航系统定位切割系统具体位置，将位置信息上传物联网；
e、搭建导航系统运动模型，计算各个机器的运动参数；
f、根据运动学模型对生态浮岛进行姿位计算，并结合物联网上的点阵信息，对应生态浮岛在水中的具体位置；
g、确定生态浮岛行驶至收割系统的往返路线。
进一步地，步骤二中在生态浮岛根据确定路线行驶至收割系统时，导航系统实时检测生态浮岛的运行状态，并实时调整生态浮岛的运行状态。
本发明还提供了一种用于上述任意一种的水生植物自动回收的装置，包括生态浮岛、收割装置、清洗装置、烘干装置、切碎装置和发酵装置，所述生态浮岛包括承载水生植物的浮岛本体以及位于浮岛本体下方的驱动装置，所述浮岛本体上还安装有定位装置；所述收割装置包括用于移动生态浮岛的传送带、设置在所述收割装置本体上部具有机械定位功能的摄像头和位于所述收割装置本体内部的液压切割刀，传送带通向所述收割装置本体内部；所述烘干装置包括烘干机和搅拌勾手；所述切碎装置内设置有用于切碎植物碎片的闸刀；所述发酵装置内设有喷淋管；所述收割装置、清洗装置、烘干装置、切碎装置和发酵装置之间通过输送带串联。
进一步地，所述驱动装置包括螺旋桨以及电机组件。
进一步地，所述浮岛本体上设有若干用于插放水生植物的贯穿孔洞；所述浮岛本体的底部两侧还设有浮力块。
进一步地，所述收割装置内设有浮岛支架，浮岛支架的下方为输送带，收割装置内还设有将生态浮岛推回至传送带的伸缩装置。
进一步地，所述烘干装置内还设有紫外线灯。
本发明的有益效果是：将可食用的水生植物饲养在浮岛本体上，构成水生态系统的重要组成部分，同时为了整体的生态美感，将可食用水生植物按照设定的图案进行修剪，同时本申请还提供了收割时的植物碎片深加工作业产业线，能够完成水生植物从清洗、消毒、去除表面水分、切碎及烘干杀菌从而制备饲料的操作工序。本申请功能综合性强，具有美化环境、减少人工成本的优势，便于规模化推广。
附图说明
图1为本发明的工作流程图；
图2为本发明制备饲料系统示意图；
图3为本发明生态浮岛结构主视图；
图4为本发明生态浮岛结构俯视图；
图5为本发明生态浮岛结构立体图；
图6为本发明收割装置侧剖面图；
图7为本发明收割装置俯视图；
图8为本发明清洗装置正立面图；
图9为本发明清洗装置正剖面图；
图10为本发明清洗装置侧剖面图；
图11为本发明烘干装置侧剖面图；
图12为本发明烘干装置正立面图；
图13为本发明切割装置侧剖面图；
图14为本发明发酵喷淋装置侧剖面图。
图中，1、生态浮岛，1-1、浮岛本体，1-2、电机组件，1-3、浮力块，1-4、孔洞，1-5、定位装置，1-6、螺旋桨，1-7、防滑钩，2、收割装置，2-1、传送带，2-2、液压切割刀，2-3、浮岛支架，2-4、移动轮，2-5、挡板，3、清洗装置，3-1、进水口，3-2、搅拌装置引擎，3-3、毛刷，3-4、内部出水孔，3-5、搅拌装置，3-6、转动杆关节，3-7、出植物口，3-8、转动杆，3-9、进植物口，3-10、底部放水盖，4、烘干装置，4-1、烘干机，4-2、紫外线灯，4-3、搅拌勾手，5、切碎装置，5-1、闸刀，6、发酵装置，6-1、喷淋管。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1至图14所示，一种定位追踪水生态修复方法，包括以下步骤：
一、导航系统通过确定自身所处于的生态浮岛与收割系统的位置，计算好生态浮岛行驶至水生植物收割系统的路线；导航系统的定位方法依次包括：
a、通过计算机生成点阵图案，每个生态浮岛代表点阵中的一点，确定相互之间的关系，并对生态浮岛进行编号。
b、利用基站获取水域详细地理空间数据，并将生态浮岛编号对应空间中具体的点坐标，将信息上传4G物联网。
c、通过基站和导航系统定位切割系统具体位置，将位置信息上传4G物联网；
d、搭建导航系统运动模型，计算各个机器的运动参数；
e、根据运动学模型对生态浮岛进行姿位计算，并结合物联网上的点阵信息，对应生态浮岛在水中的具体位置；
f、确定生态浮岛行驶至收割系统的往返路线。
二、随后生态浮岛根据确定好的行驶路线在其自身动力系统的驱动下行驶到收割系统中；在行驶过程中，随着风力等因素的干扰，生态浮岛会出现线路偏移的情况，生态浮岛根据确定路线行驶至收割系统时，导航系统实时检测生态浮岛的运行状态，并实时调整生态浮岛的运行状态。
三、在收割系统里面设置好要对水生植物修剪的图案，收割系统对生态浮岛上的水生植物按照设定的图案进行切割；切割下来的植物碎片落入输送带；
四、待生态浮岛上的水生植物处理完毕后，通过导航系统将处理后的生态浮岛按原路径返回原位置，同时，经收割系统收割下来的植物碎片经传送带送至饲料制备系统；
水面上的多个生态浮岛标定了行驶顺序，依序完成上述步骤。
五、将步骤四中制备好的饲料收集起来以供家畜食用。
本发明还提供了一种用于上述任意一项的水生植物自动回收的装置，包括生态浮岛1、收割装置2、清洗装置3、烘干装置4、切碎装置5和发酵装置6，所述收割装置2、清洗装置3、烘干装置4、切碎装置5和发酵装置6之间通过输送带串联。所述生态浮岛1包括承载水生植物的浮岛本体1-1以及位于浮岛本体1-1下方的驱动装置，驱动装置包括螺旋桨1-6以及电机组件1-2，电机组件1-2为螺旋桨1-6提供动能，螺旋桨1-6用于驱动浮岛本体1-1运动。所述浮岛本体1-1上设有若干用于插放水生植物的贯穿孔洞1-4，所述浮岛本体1-1上还安装有定位装置1-5，定位装置1-5包括惯性-卫星组合导航系统主机和4G物联网控制模块，用于生成实时生态浮岛具体位置数据传递给基站，并将通过物联网与计算机联系；浮岛本体的下方还设置有用于辅助生态浮岛悬浮水面上的浮力块1-3。所述收割装置2包括用于移动生态浮岛1的传送带2-1、设置在所述收割装置2本体上部具有机械定位功能的摄像头和位于所述收割装置2本体内部的液压切割刀2-2，传送带2-1通向所述收割装置2本体内部；所述收割装置2内设有浮岛支架2-3，浮岛支架2-3上设有漏水洞，浮岛支架2-3的下方为输送带，收割装置2内还设有将生态浮岛1推回至传送带2-1的伸缩装置。生态浮岛1通过传送带2-1送到收割装置2的浮岛支架2-3上，随后收割装置2本体内部的液压切割刀2-2按照设定的图案对浮岛本体1-1上的水生植物进行修剪，修剪下来的植物碎片落入浮岛支架2-3下方的输送带，植物碎片随着输送带进入下一道工序。当浮岛本体1-1上的水生植物修剪完毕后，在伸缩装置的推力下重新回到传送带2-1，此时传送带2-1方向转动将生态浮岛1送回水里，生态浮岛1根据事先的设定按原路径返回至原位置。
传送带2-1的支架上还设有移动轮2-4，移动轮2-4支撑在陆地上；在浮岛支架2-3下方的输送带的两侧加装有挡板2-5，挡板2-5防止植物碎片外掉。浮岛本体1-1上还设有防滑钩1-7，传送带2-1上设有防滑条，防滑钩1-7与防滑条相配合。
从收割装置2修剪下来的植物碎片通过输送带从进植物口3-9进入清洗装置3，清洗装置通过上部的进水口3-1进水，再通过搅拌装置引擎3-2带动内部的搅拌装置3-5转动清洗水和植物碎片，并通过两侧毛刷3-3对植物表面进行清理，清洗完毕后，底部放水盖3-10平移打开，并透过内部出水孔3-4放水，之后转动杆3-8上的转动杆关节3-6旋转倾斜，将清洗后的植物碎片从出植物口3-7倒出到传送带上。
经过清洗装置3清洗干净后的植物碎片再通过输送带送至烘干装置4，烘干装置4包括烘干机4-1和搅拌勾手4-3；搅拌勾手4-3用于翻动植物碎片，使得植物碎片经过烘干机4-1的充分烘干，所述烘干装置4内还设有紫外线灯4-2，紫外线灯4-2用于对植物碎片进行消毒。
烘干后的植物碎片随着输送带流向所述切碎装置5，切碎装置5内设置有用于切碎植物碎片的闸刀5-1，闸刀5-1对植物碎片进行进一步的切碎。充分切碎的植物碎片随输送带来到所述发酵装置6，发酵装置6内设有喷淋管6-1，喷淋管6-1用于喷洒发酵液体对植物碎片进行发酵。

Claims (7)

1.一种定位追踪水生态修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、通过导航系统确定生态浮岛的具体位置，以一定数量的生态浮岛在水体形成可移动式生态护堤；导航系统的定位装置依次包括：
a、通过基站实时监测水体变化；
b、利用基站获取水域详细地理空间数据，并将生态浮岛编号对应空间中具体的点坐标，将信息上传物联网；
c、通过基站实时监测的水体变化，计算浮岛对应位置，据此通过导航系统和动力系统对浮岛所在位置进行调整；
d、通过基站和导航系统定位切割系统具体位置，将位置信息上传物联网；
e、搭建导航系统运动模型，计算各个机器的运动参数；
f、根据运动学模型对生态浮岛进行姿位计算，并结合物联网上的点阵信息，对应生态浮岛在水中的具体位置；
g、确定生态浮岛行驶至收割系统的往返路线；
二、导航系统根据水位自动调节浮岛相应位置，并确定行驶至水生植物收割系统的路线，收割时在其自身动力系统的驱动下，行驶至收割装置中；
三、收割系统对生态浮岛上的繁殖过剩的水生植物按照进行切割；
四、待生态浮岛上的水生植物处理完毕后，通过导航系统将处理后的生态浮岛按原路径返回原位置，同时，经收割系统收割下来的植物碎片经输送带送至饲料制备系统；
五、将步骤四中制备好的饲料收集起来。
2.根据权利要求1所述的一种定位追踪水生态修复方法，其特征在于，步骤二中生态浮岛根据计算机计算其对应位置，导航系统实时检测生态浮岛的运行状态，并实时调整生态浮岛的运行状态。
3.一种用于权利要求1～2任意一项水生植物自动回收的装置，其特征在于，包括生态浮岛（1）、收割装置（2）、清洗装置（3）、烘干装置（4）、切碎装置（5）和发酵装置（6），所述生态浮岛（1）包括承载水生植物的浮岛本体（1-1）以及位于浮岛本体（1-1）下方的驱动装置，所述浮岛本体（1-1）上还安装有定位装置（1-5）；所述收割装置（2）包括用于移动生态浮岛（1）的传送带（2-1）、设置在所述收割装置（2）本体上部具有机械定位功能的摄像头和位于所述收割装置（2）本体内部的液压切割刀（2-2），传送带（2-1）通向所述收割装置（2）本体内部；所述烘干装置（4）包括烘干机（4-1）和搅拌勾手（4-3）；所述切碎装置（5）内设置有用于切碎植物碎片的闸刀（5-1）；所述发酵装置（6）内设有喷淋管（6-1）；所述收割装置（2）、清洗装置（3）、烘干装置（4）、切碎装置（5）和发酵装置（6）之间通过输送带串联。
4.根据权利要求3所述的水生植物自动回收的装置，其特征在于，所述驱动装置包括螺旋桨（1-6）以及电机组件（1-2）。
5.根据权利要求3所述的水生植物自动回收的装置，其特征在于，所述浮岛本体（1-1）上设有若干用于插放水生植物的贯穿孔洞（1-4）；所述浮岛本体（1-1）的底部两侧还设有浮力块（1-3）。
6.根据权利要求3所述的水生植物自动回收的装置，其特征在于，所述收割装置（2）内设有浮岛支架（2-3），浮岛支架（2-3）的下方为输送带，收割装置（2）内还设有将生态浮岛（1）推回至传送带（2-1）的伸缩装置。
7.根据权利要求3所述的水生植物自动回收的装置，其特征在于，所述烘干装置（4）内还设有紫外线灯（4-2）。
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