CN113860434B - 一种移动式电解杀菌装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动式电解杀菌装置，包括浮体平台、设置于浮体平台上的控制系统、太阳能供电系统以及设置于浮体平台下方的行走机构，所述行走机构上设置有电解系统，所述的太阳能供电系统给控制系统、行走机构、电解系统供电。所述装置还可设置有水下摄像头、亮度计和浊度计，可以根据水下情况自行规划运动路线并进行优化以避开水中藻体等的干扰，本发明的装置将水下行走与电解处理巧妙的结合为一体，可以实现在行走的过程中对海水养殖水体进行电解，产生一定浓度的次氯酸，同时叶轮的旋转过程有利于所产生次氯酸的快速扩散，对养殖水体起到快速杀菌的作用。
Description
技术领域
本发明公开了一种移动式电解杀菌装置，可以用于海水养殖水体处理，属于养殖水体的净化领域。
背景技术
养殖水体是一类不稳定的生态系统，随着养殖时间的延长，水体富营养化程度持续提高，养殖水体中残饵和动物排泄物等有机碎屑、氮磷等营养物质大量积累，微生物(包括浮游藻类和病原微生物)大量增殖，引起水体酸碱度和溶解氧的变化幅度增大，造成“倒藻”、生物毒性物质增加、水体酸化和缺氧现象等养殖水环境问题。
为了解决在养殖生产过程中的环境问题，通常采用池内投加微生物菌剂的方法来加强养殖水体的管理，以达到抑制过量藻类和病原微生物的目的。但是生物制剂易受到水体温度的影响，冬季时微生物菌剂活性下降，导致水体处理效果减弱。另外一种方法就是在水体中人工泼洒杀菌剂，但是操作麻烦，且无法精确添加。
针对海水水体进行处理时，由于水体中大量氯离子的存在，可以直接对养殖水体进行电解，产生次氯酸或次氯酸盐，对水体进行杀菌和除藻处理。但是，一般海水池塘面积较大，且杂质较多，采用过流式电解法对养殖水体进行杀菌时，必须对水体进行过滤，且电解产物无法在水体中进行快速和均匀扩散，在使用过程有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种移动式电解杀菌装置，该装置可以用于海水养殖水体中，由其自行运动，且在运动的过程中实现对水体的杀菌处理。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种移动式电解杀菌装置，包括浮体平台、设置于浮体平台上的控制系统、太阳能供电系统以及设置于浮体平台下方的行走机构，所述行走机构上设置有电解系统，所述的太阳能供电系统给控制系统、行走机构、电解系统供电。
进一步的，所述浮体平台下方还设置有水下摄像头、亮度计、浊度计；控制系统中设有路径规划算法，根据水下摄像头探测的藻类位置进行运动路线的自动构建，具体包括：
1)当
时，则装置根据最近一次构建的运动路线进行运动；当
时，则开启水下摄像头；
其中：h为水体最大深度，T为浊度计检测的当前水体浊度，I为亮度计检测的水面光照强度；
2)利用语义分割算法对所拍摄画面中藻类分布进行实时检测、分割，计算所分割像素点的质心位置；
3)若控制系统中最近一次构建的运动路线中含此质心位置，则忽略；若无此质心位置，则将其加入原运动路线中；
4)重复上述步骤，直至运动路线更新完毕。
进一步的，所述的行走机构包括两套对称设置的行走单元，每套行走单元包括旋转电机、传动件、行走叶轮；所述旋转电机通过传动件带动行走叶轮转动，由控制系统控制两套行走单元中旋转电机的转速和转向，从而控制整个装置移动。
所述的行走叶轮上的扇叶设计为扇叶电极对，即由阳极、阴极对构成，各扇叶电极对串联构成电解系统。其中阳极涂层为Ti/IrO2-Ta2O5，IrO2与Ta2O5的质量比为7：3；扇叶电极对的长度应介于0.3m-0.5m之间。所述行走叶轮的转速ω应介于0.2-0.3rad/s。所述的电解系统其电解电流密度为4000A/㎡-6000A/㎡。
所述的太阳能供电系统包括太阳能板，所述太阳能板与浮体平台的倾斜角为32°-35°，太阳能板的面积不低于1.5㎡。所述的太阳能供电系统包括可充电式储能电源，所述储能电源可自由拆卸，且电源的储电量不低于80Ah。
与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：
1)创新性的把水面行走装置和电解装置合为一体，实现了电解产物的快速发生和扩散；同时，该装置无需进行水体过滤，降低了设备投入。采
2)通过精确的控制系统和算法，可以实现设备在池塘内的精确行走与避障，整个运行过程无需人工干预。
3)整个装置可用太阳能供电的方式，节约了电能的消耗，且无需额外安装。
附图说明
图1为本发明装置的一种具体实例结构示意图。
其中，1.浮体平台 2.太阳能板 3.太阳能转换器 4.储能电源 5.控制系统 6.旋转电机 7.传动齿轮 8.行走叶轮 9.扇叶电极对 10.水下摄像头 11.亮度计 12.浊度计。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明的技术方案做进一步的说明。
如图1所示，为本发明装置的一种具体实现方式示意图，移动式电解杀菌装置，包括浮体平台1、设置于浮体平台上的控制系统5、太阳能供电系统以及设置于浮体平台下方的行走机构；
太阳能供电系统包括太阳能板2、太阳能转换器3、储能电源4；太阳能板2的倾斜角可以设置为32°-35°，其面积不低于1.5㎡。储能电源4采用可充电式储能电源，且可自由拆卸，在阴雨天气时可以在室内完成充电，并供装置使用，电源的储电量最好不低于80Ah。
行走机构包括：两套行走单元，二者对称设置，均包括：旋转电机6、传动齿轮7、行走叶轮8；控制系统5可以分别调控两个旋转电机的转向和转速，进而控制整体装置的前后移动及转向；行走叶轮8上的扇叶部分或全部设计为扇叶电极对9，即扇叶由阳极、阴极构成，阳极涂层优选为Ti/IrO2-Ta2O5，IrO2与Ta2O5的质量比为7：3；各扇叶电极对串联，由储能电源4供电，构成电解系统。其中扇叶电极的长度在一定程度上决定了电极表面生成次氯酸的瞬时扩散距离，扇叶电极对的长度应介于0.3m-0.5m之间，长度太短不利于次氯酸扩散，长度太长，阻力太大；行走叶轮8的转速ω应介于0.2-0.3rad/s，转速决定了整体装置的移动速度，间接影响了其杀菌效果；进行电解时，电解电流密度应介于4000A/㎡-6000A/㎡，电流密度的大小直接决定了次氯酸的产生量，也会影响杀菌效果。
当装置开始运行时，通过太阳能板2和太阳能转换器3将太阳能辐射转换成电能存储于储能电源4；储能电源4为转动电机6和扇叶电极对9供电，转动电机6通过传动齿轮7带动行走叶轮8转动，可以实现装置的整体运动，电机正转时装置向前移动，电机反转时装置向后移动，一侧电机减速时装置可进行左右旋转；另外，储能电源4与行走叶轮6上的扇叶电极对9组成电解系统，对池塘内的水体进行电解产生次氯酸，同时，行走叶轮8携带扇叶电极对9的转动可以同步实现装置的整体移动和电解所产生次氯酸的快速扩散，以实现全塘快速杀菌的目的。
所述控制系统5内嵌有基于SLAM技术的路径规划算法，可在未知环境下自动构建运动路线，此外，在浮体平台1下还设置有水下摄像头10、亮度计11和浊度计12，通过如下方法可以对运动路线进行优化，从而避免装置受到水中藻体等物质的干扰，具体为：
1)装置搭载的浊度计12和亮度计11分别监测当前池塘水体浊度T以及水面光照强度I，当
时(其中h为池塘水体最大深度)，开启水下摄像头：
2)摄像机利用语义分割算法对水下藻类分布进行实时检测、分割，计算所分割像素点的质心位置；
3)若控制系统中最近构建的运动路线中含此质心位置，则忽略；若最近构建的运动路线中无此质心位置，则将其加入原运动路线中；
4)重复上述步骤，直至运动路线更新完毕。
当
时，装置根据最近构建的运动路线进行运动。
本发明的装置可以根据水下情况自行规划运动路线并进行优化以避开水中藻体等的干扰，该装置将水下行走与电解处理巧妙的结合为一体，可以实现在行走的过程中对养殖水进行电解，产生一定浓度的次氯酸，同时叶轮的旋转过程有利于所产生次氯酸的快速扩散，对养殖水体起到快速杀菌的作用。
Claims (8)
1.一种移动式电解杀菌装置，其特征在于，包括浮体平台、设置于浮体平台上的控制系统、太阳能供电系统以及设置于浮体平台下方的行走机构，所述行走机构上设置有电解系统，所述的太阳能供电系统给控制系统、行走机构、电解系统供电；所述浮体平台下方还设置有水下摄像头、亮度计、浊度计；控制系统中设有路径规划算法，根据水下摄像头探测的藻类位置进行运动路线的自动构建，具体包括：
1）当
时，则装置根据最近一次构建的运动路线进行运动；当
时，则开启水下摄像头；
其中：h为水体最大深度，T为浊度计检测的当前水体浊度， I为亮度计检测的水面光照强度，e为自然对数的底数；
2）利用语义分割算法对所拍摄画面中藻类分布进行实时检测、分割，计算所分割像素点的质心位置；
3）若控制系统中最近一次构建的运动路线中含此质心位置，则忽略；若无此质心位置，则将其加入原运动路线中；
4）重复上述步骤，直至运动路线更新完毕。
2.根据权利要求1所述的移动式电解杀菌装置，其特征在于，所述的行走机构包括两套对称设置的行走单元，每套行走单元包括旋转电机、传动件、行走叶轮；所述旋转电机通过传动件带动行走叶轮转动，由控制系统控制两套行走单元中旋转电机的转速和转向，从而控制整个装置移动。
3.根据权利要求2所述的移动式电解杀菌装置，其特征在于，所述的行走叶轮上的扇叶设计为扇叶电极对，即由阳极、阴极对构成，各扇叶电极对串联。
4.根据权利要求3所述的移动式电解杀菌装置，其特征在于，所述的扇叶电极对中阳极涂层为Ti/IrO2-Ta2O5 ，IrO2与Ta2O5的质量比为7：3；扇叶电极对的长度应介于0.3m-0.5m之间。
5.根据权利要求2所述的移动式电解杀菌装置，其特征在于，所述行走叶轮的转速ω应介于0.2-0.3rad/s。
6.根据权利要求2所述的移动式电解杀菌装置，其特征在于，所述的电解系统其电解电流密度为4000A/㎡-6000A/㎡。
7.根据权利要求2所述的移动式电解杀菌装置，其特征在于，所述的太阳能供电系统包括太阳能板，所述太阳能板与浮体平台的倾斜角为32°-35°，太阳能板的面积不低于1.5㎡。
8.根据权利要求2所述的移动式电解杀菌装置，其特征在于：所述的太阳能供电系统包括可充电式储能电源，所述储能电源可自由拆卸，且电源的储电量不低于80Ah。
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- 2021-09-29 CN CN202111150619.7A patent/CN113860434B/zh active Active
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| CN113860434A (zh) | 2021-12-31 |
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