CN114711051A - 基于北斗坐标定位的沉水植物种植装置及投放方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于北斗定位的沉水植物种植装置，包括运输载体、定位装置和用于释放植物种植生态袋的投放机构，定位装置安装在运输载体的尾部以实现位置定位，运输载体的底板上设有仓门，投放机构包括驱动件、传动件和转盘，转盘可转动设置于运输载体的底板上，转盘远离底板的一端的周侧设置有夹持件，驱动件通过传动件带动转盘转动使植物种植生态袋位于仓门的上方，夹持件松弛使植物种植生态袋从仓门掉落。本发明还提供一种相应的投放方法，通过定位系统将北斗卫星发射坐标信号转化为指定区域内二维坐标系，结合坐标拟合算法实现沉水植物指定区域定位种植技，该方法操作简便，投放地点精准，保证了生态修复时沉水植物在水下的均匀种植。

Description

基于北斗坐标定位的沉水植物种植装置及投放方法

技术领域

本发明涉及水环境生态修复领域，具体涉及一种基于北斗坐标定位的沉水植物种植装置及其投放方法。

背景技术

沉水植物(submerged plants)是指植物体全部位于水层下面营固着生存的大型水生植物。它们的根有时不发达或退化，植物体的各部分都可吸收水分和养料，通气组织特别发达，有利于在水中缺乏空气的情况下进行气体交换。这类植物的叶子大多为带状或丝状，如苦草、金鱼藻、狐尾藻、黑藻等。但沉水植物对水质有一定要求，水质混浊会影响其光合作用，使其无法健康生长。

研究表明，沉水植物能抑制水体悬浮颗粒物再悬浮，有助于改善和净化水质。沉水植物也能吸收无机营养元素，如氮、磷等，能缓解水体富营养化。沉水植物根系微生物的降解和自身的吸收，还能有效降解水体中难降解有机化合物。因此繁殖沉水植物用于水生态环境修复具有十分重要的意义。

目前市面上常见的沉水植物繁育方法主要有叉子种植法、直接抛掷法、包裹无纺布抛掷法以及容器育苗种植法。传统种植方法耗时耗力，且效率不高，常出现植物投加过于密集或过于稀疏难以实现生态修复的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于北斗坐标定位的沉水植物种植装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于北斗定位的沉水植物种植装置，包括：

运输载体、定位装置和用于释放植物种植生态袋的投放机构，所述定位装置安装在所述运输载体的尾部以实现位置定位，所述运输载体的底板上设有仓门，所述投放机构包括驱动件、传动件和转盘，所述转盘可转动设置于所述运输载体的底板上，所述转盘远离底板的一端的周侧设置有用于夹持植物种植生态袋的夹持件，所述驱动件通过传动件带动所述转盘转动使植物种植生态袋位于仓门的上方，所述夹持件松弛使植物种植生态袋从仓门掉落。

在其中一个实施例中，所述运输载体为无人船。

在其中一个实施例中，所述运输载体包括电力系统、操作系统、推进系统和投放系统，电力系统用于为运输载体整体提供电力来源，推进系统安装在设备尾部，对应设备整体中心的纵向坐标，操作系统包括电子控制系统和手动控制系统，电子控制系统接收外部指令并执行，指令包括前进，后退、转向、向水下投放材料；手动控制系统则通过人为操作方式完成上述过程；所述投放系统控制驱动件及夹持件的动作以实现植物种植生态袋的水投放。

在其中一个实施例中，所述定位装置包括信号发射器和信号接收器，所述信号发出器用于发射被北斗坐标定位系统识别的信号，所述信号接收装置用于接收北斗坐标定位系统回馈的信号，并传输至电子控制系统。

在其中一个实施例中，所述推进系统为推进器。

在其中一个实施例中，还包括电动滑板，所述运输载体的底板设有投放口，所述电动滑板与所述投放口配合实现仓门的启/闭。

在其中一个实施例中，上述任一所述的基于北斗定位的沉水植物种植装置的投放方法，装置按照以下坐标拟合算法，完成植物种植生态袋的投放和记录工作，包括：

首先对投放区域进行网格划分，

第一步，将投放区域化为二维平面，将北斗定位信号的经纬度转化成二维平面坐标，并按照A、B、C、D四个顶点确定边界，四个顶点坐标分别设定为A(X1,Y1)、B(X2,Y2)、C(X3,Y3)、D(X4,Y4)；

第二步，按照投放要求，将各植物种植袋间投放间隔设定为△y；

第三步，确定装置的投放级数为[Δy/Δx]，若所得数为非整数，则通过进一法取整为N；

第四步，一级网格划分，设定初始装置坐标为P(X1，Y1)，为第一投放点，下一投放点于第一点的水平、竖直方向间隔均为△y，即水平方向投加次数m＝(X2-X1)/(△y)，竖直方向投加次数n＝(y2-y1)/(△y)，则投加点个点坐标为(X1+i△y，Y1+j△y)，(i，j∈N+且i小＜m，j＜n)；

第五步，进一步网格划分，如(Xi+(△y)/N，Yi+(△y)/N)直至N级(Xi+((N-1)△y)/N，Yi+((N-1)△y)/N)；

按照上述步骤，逐级划分后，选择P(X1，Y1)为第一投加点，后按照分级逐次位移投加。

由于采用了上述技术方案，本发明获得的有益效果包括：通过定位系统将北斗卫星发射坐标信号转化为指定区域内二维坐标系，结合坐标拟合算法实现沉水植物指定区域定位种植技，该方法操作简便，投放地点精准且不会造成重复投放，保证了生态修复时沉水植物在水下的均匀种植。

附图说明

图1为本发明的种植区域各点初始坐标图；

图2为本发明的种植定位坐标图；

图3为本发明的沉水植物种植装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

请参阅图3，例如，一种基于北斗定位的沉水植物种植装置，包括：运输载体1、定位装置3和用于释放植物种植生态袋2的投放机构，所述定位装置安装在所述运输载体的尾部以实现位置定位，所述运输载体的中间位置设有容置腔，所述投放机构设置于容置腔内，所述运输载体的底板上设有仓门，所述投放机构包括驱动件、传动件和转盘，所述转盘可转动设置于所述运输载体的底板上，所述转盘远离底板的一端的周侧设置有用于夹持植物种植生态袋的夹持件，所述驱动件通过传动件带动所述转盘转动使所有的植物种植生态袋依次位于仓门的上方，所述夹持件松弛使植物种植生态袋从仓门掉落，实现投放。例如，所述驱动件为伺服电机，所述传动件为传送带，所述转盘靠近底板的一端的周侧固定有从动轮，伺服电机通过传送带带动从动轮转动，从而使转盘同步转动。沉水植物和土壤装入所述植物种植生态袋袋体内，沉水植物的根部由土壤包裹、茎部自种植袋袋体开口伸至外部，所述收口带扎紧植物种植生态袋袋体的开口。

在其中一个实施例中，所述运输载体为无人船。

在其中一个实施例中，运输载体1是整个工艺的主体设备，上搭载有设备的主控系统，包括电力系统、操作系统、推进系统和投放系统，电力系统用于为运输载体整体提供电力来源，推进系统安装在设备尾部，对应设备整体中心的纵向坐标，操作系统包括电子控制系统和手动控制系统，电子控制系统接收外部指令并执行，指令包括前进，后退、转向、向水下投放材料；手动控制系统则通过人为操作方式完成上述过程；所述投放系统控制驱动件及夹持件的动作以实现植物种植生态袋的水投放。

在其中一个实施例中，所述定位装置包括信号发射器和信号接收器，所述信号发出器用于发射被北斗坐标定位系统识别的信号，所述信号接收装置用于接收北斗坐标定位系统回馈的信号，并传输至电子控制系统。

在其中一个实施例中，所述推进系统为推进器。

在其中一个实施例中，还包括电动滑板，所述运输载体的底板设有投放口，所述电动滑板与所述投放口配合实现仓门的启/闭。

请参阅图1和图2，上述任一所述的基于北斗定位的沉水植物种植装置的投放方法，装置按照以下坐标拟合算法，完成植物种植生态袋的投放和记录工作，包括：

首先对投放区域进行网格划分，

第一步，将投放区域化为二维平面，将北斗定位信号的经纬度转化成二维平面坐标，并按照A、B、C、D四个顶点确定边界，四个顶点坐标分别设定为A(X1,Y1)、B(X2,Y2)、C(X3,Y3)、D(X4,Y4)；

第二步，按照投放要求，将各植物种植袋间投放间隔设定为Δy；

第三步，确定装置的投放级数为

若所得数为非整数，则通过进一法取整为N；

第四步，一级网格划分，设定初始装置坐标为P(X1，Y1)为第一投放点，下一投放点于第一点的水平、竖直方向间隔均为Δy，即水平方向投加次数

竖直方向投加次数

则投加点个点坐标为(X1+iΔy，Y1+jΔy)，(ij∈N+且i小＜m，j＜n)；

第五步，进一步网格划分，如

直至N级

按照上述步骤，逐级划分后，选择P(X1，Y1)为第一投加点，后按照分级逐次位移投加。

运输装置1位移至指定位置P，设定种植间距Δy；

定位系统3，定位后，设定P点为P(X1，Y1)，开始投放沉水植物种植袋2；

投放完成后行驶向下一坐标点P2(X1+(2-1)Δy，Y1+(2-1)Δy)，重复以上种植工作，并记录；

行驶向下一坐标点PN(X1+(N-1)Δy，Y1+(N-1)Δy)，重复以上种植工作，并记录，直至完成全部种植；

上述相关说明以及对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些内容做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述相关说明以及对实施例的描述，本领域的技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于北斗定位的沉水植物种植装置，其特征在于，包括：运输载体、定位装置和用于释放植物种植生态袋的投放机构，所述定位装置安装在所述运输载体的尾部以实现位置定位，所述运输载体的底板上设有仓门，所述投放机构包括驱动件、传动件和转盘，所述转盘可转动设置于所述运输载体的底板上，所述转盘远离底板的一端的周侧设置有用于夹持植物种植生态袋的夹持件，所述驱动件通过传动件带动所述转盘转动使植物种植生态袋位于仓门的上方，所述夹持件松弛使植物种植生态袋从仓门掉落。

2.根据权利要求1所述的基于北斗定位的沉水植物种植装置，其特征在于，所述运输载体为无人船。

3.根据权利要求1所述的基于北斗定位的沉水植物种植装置，其特征在于，所述运输载体包括电力系统、操作系统、推进系统和投放系统，电力系统用于为运输载体整体提供电力来源，推进系统安装在设备尾部，对应设备整体中心的纵向坐标，操作系统包括电子控制系统和手动控制系统，电子控制系统接收外部指令并执行，指令包括前进，后退、转向、向水下投放材料；手动控制系统则通过人为操作方式完成上述执行过程；所述投放系统控制驱动件及夹持件的动作以实现植物种植生态袋的水投放。

4.根据权利要求3所述的基于北斗定位的沉水植物种植装置，其特征在于，所述定位装置包括信号发射器和信号接收器，所述信号发出器用于发射被北斗坐标定位系统识别的信号，所述信号接收装置用于接收北斗坐标定位系统回馈的信号，并传输至电子控制系统。

5.根据权利要求3所述的基于北斗定位的沉水植物种植装置，其特征在于，所述推进系统为推进器。

6.根据权利要求1所述的基于北斗定位的沉水植物种植装置，其特征在于，还包括电动滑板，所述运输载体的底板设有投放口，所述电动滑板与所述投放口配合实现仓门的启/闭。

7.根据权利要求1至6任一所述的基于北斗定位的沉水植物种植装置的投放方法，其特征在于，装置按照以下坐标拟合算法，完成植物种植生态袋的投放和记录工作：

首先对投放区域进行网格划分，

第一步，将投放区域化为二维平面，将北斗定位信号的经纬度转化成二维平面坐标，并按照A、B、C、D四个顶点确定边界，四个顶点坐标分别设定为A(X1,Y1)、B(X2,Y2)、C(X3,Y3)、D(X4,Y4)；

第二步，按照投放要求，将各植物种植袋间投放间隔设定为△y；

第三步，确定装置的投放级数为[Δy/Δx]，若所得数为非整数，则通过进一法取整为N；

第四步，一级网格划分，设定初始装置坐标为P(X1，Y1)，为第一投放点，下一投放点于第一点的水平、竖直方向间隔均为△y，即水平方向投加次数m＝(X2-X1)/(△y)，竖直方向投加次数n＝(y2-y1)/(△y)，则投加点个点坐标为(X1+i△y，Y1+j△y)，(i，j∈N+且i小＜m，j＜n)；

第五步，进一步网格划分，如(Xi+(△y)/N，Yi+(△y)/N)直至N级(Xi+((N-1)△y)/N，Yi+((N-1)△y)/N)；

按照上述步骤，逐级划分后，选择P(X1，Y1)为第一投加点，后按照分级逐次位移投加。

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