CN203173891U - 远程控制智能环境生态平衡系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种远程控制智能环境生态平衡系统，所述系统包括：输送装置、生物反应装置、控制装置、水质监测装置和监控设备；输送装置与生物反应装置连通，控制装置与输送装置、生物反应装置、水质监测装置、监控设备通过通信网络进行无线通信。生物反应装置中的生物反应材料能够不仅极大改善水体水质、使水体保持平衡状态，而且没有对水体造成二次污染；控制装置根据监控设备中设置的控制参数对水质监测装置、输送装置和生物反应装置进行远程控制并实现水体信息的实时监测和污染水体的实时治理，污染水体治理的管理方面的自动化程度高、效率高，大大节约了人力成本，可用于修复受污染的河流、湖泊、景观水及养殖水水体。

Description

远程控制智能环境生态平衡系统

技术领域

本实用新型涉及水体修复技术领域，特别是涉及一种远程控制智能环境生态平衡系统。 

背景技术

目前，农业发展、工业发展、居民生活都对水环境造成了不同程度的污染。在农业的水产养殖方面，为满足人们对水产品的消费需求，提高水产品的产量，水产养殖已从过去的低密度、粗放式的养殖方式发展到高密度、集约式的养殖方式，但采用高密度的养殖方式往往到了养殖的中后期，由于养殖水中的各种污染指标急剧上升，养殖水体的生态平衡遭到严重破坏，反而引起水生生物发生疾病，影响产量和品质。在工业和居民生活方面，大量的工业污水和生活污水排放至河道和湖泊，造成河道和湖泊水体的生态环境恶化。另外，在城市中有大量景观水体设施，但由于缺乏专业的管理、合适的设备、运行费用高等因素，许多景观水体的水质恶化，水色变绿，水质变臭，反而影响了城市的环境。 

针对上述的水体污染情况，人们进行了很多水污染治理方面的研究，目前最方便的解决方法是化学处理方法，即向被污染的水体加入化学药剂对污染水体进行絮凝沉淀，但在生态学上，这是最坏的方法，因为化学药剂和其分解产物会通过生物链最终积累到人体内。重要的是，化学处理并不能从根本上解决污染问题，一旦化学药剂被分解、稀释，污染会再次发生，需要持续不断地添加化学药剂，如此会陷入恶性循环。增氧的方法可以减少水体的污染，但单一增氧也不能解决水体污染问 题，中国专利CN102342260A公开了一种水产养殖系统，采用臭氧发生装置来产生臭氧，采用混合装置将产生的臭氧与水充分混合，形成臭氧水，通过臭氧的强氧化性来分解水体中的毒素、有机酸和排泄物，并且通过臭氧分解产生的氧气来提高水体的含氧量，达到清洁水体的目的，但该技术方案有以下缺点：1）制备臭氧的装置能耗很高，臭氧气体易分解不可储存，需即产即用；2）臭氧净化水质原理在于臭氧的强氧化性，既能净化水质也能消灭水体微生物，这样就破坏了水体生态系统的平衡。中国专利CN202465348U公开了一种景观水处理器，该景观水处理器采用“电离”模式和纯物理水相结合的工艺对景观水体进行杀菌、灭藻，但也会破坏水体的生态平衡。采用生物技术，如利用水上植物（如水葫芦、水花生、水浮莲、水上蔬菜、水上花卉等）的确能够吸收水体中的过剩的养分，但它们封锁水面，遮盖阳光，引起部分水下生物和泥底生物，特别是沉水植物的死亡，继而引起底泥中营养盐的大量溶解，它们的弊端远远大于它们带来的好处。 

上述的处理污染水体的方法都没有从保持水体生态平衡的角度去考虑，因此治理污染水体的效果都不佳。除了现有技术治理污染水体效果不佳的情况外，现有的污染水体治理的管理方面的自动化程度低，主要通过人工管理，而人工管理耗时、工作量大、效率低下、成本高。 

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种远程控制智能环境生态平衡系统，采用生物技术治理污染水体，使水体恢复并保持生态平衡，治理过程实现网络化、自动化，效率高，大大节省了人力成本，可用于修复受污染的河流、湖泊、景观水及养殖水水体。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：提供一种远程控制智能环境生态平衡系统，包括监控设备、控制装置、水质监测装 置、输送装置及生物反应装置； 

监控设备，所述监控设备是安装有监控软件且接入通信网络的计算机或移动终端，与所述控制装置通信，用于设置控制装置的控制参数，并从控制装置获取监控信息； 

控制装置，所述控制装置是安装有管理软件且接入通信网络的嵌入式设备，分别与所述监控设备、输送装置、水质监测装置及所述生物反应装置通信，用于根据控制参数向水质监测装置发送控制指令，获取并缓存水质监测装置的监测数据，根据控制参数对所述监测数据进行分析处理，再针对分析结果向输送装置及生物反应装置发送指令，并生成相应的监控信息发送给监控设备； 

水质监测装置，所述水质监测装置接入通信网络，与所述控制装置通信，用于根据控制装置的指令采集水体信息并将其发送给所述控制装置； 

输送装置，所述输送装置接入通信网络，与所述控制装置通信，用于根据控制装置的指令输送水体中的水； 

生物反应装置，所述生物反应装置接入通信网络，与所述控制装置通信，并与所述输送装置连通，内装有至少一种生物反应材料，用于根据控制装置的指令处理所述输送装置输送的污水； 

所述通信网络为互联网络、移动通信网络或自组织无线通信网络。 

进一步地，所述生物反应材料为固定化酶和微生物制剂，所述固定化酶为固定化脂肪酶、固定化蛋白酶和固定化淀粉酶中的一种或多种；所述微生物制剂为芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌和硝化细菌中的一种或多种，所述微生物制剂与水接触后缓释于水中。 

进一步地，所述控制装置包括控制处理器，分别与控制处理器连接的存储器、通信模块和用于供电的电源模块； 

所述通信模块用于接入通信网络，完成指令和数据的接收和发送； 

所述存储器用于对接收到的数据进行缓存； 

所述控制处理器根据控制参数向水质监测装置发送控制指令，完成监测数据的缓存、调取操作和分析处理，再针对分析结果向所述生物反应装置及所述输送装置发送相应的控制指令，并生成相应的监控信息发发送给监控设备。 

进一步地，所述水质监测装置包括传感器控制终端和水质参数传感器，所述传感器控制终端包括监测数据处理器，分别与监测数据处理器连接的监测数据接口、存储器、通信模块和用于供电的电源模块； 

所述通信模块用于接入通信网络，完成指令和数据的接收和发送； 

所述存储器用于监测数据的缓存； 

所述监测数据接口用于连接水质参数传感器的监测数据输出端； 

所述监测数据处理器通过监测数据接口获得水质参数传感器的监测数据，完成监测数据的缓存操作，并调取缓存的监测数据发送给控制装置。 

更进一步地，所述水质参数传感器为电导率传感器、溶解氧传感器、pH传感器、及氨氮传感器的其中之一或其组合。 

进一步地，所述输送装置包括输送控制终端和泵送装置；所述输送控制终端接入通信网络，用于接收所述控制装置的指令；所述泵送装置设有进水口、出水口，所述泵送装置的出水口与所述生物反应装置连通。 

进一步地，所述生物反应装置包括： 

生物反应罐，内装有所述生物反应材料，所述生物反应材料用于处理污水； 

生物反应控制器，所述生物反应控制器固定在所述生物反应罐的罐口上，所述生物反应控制器设有生物反应控制终端、进水口、排水管、出水管和位于所述生物反应罐内的布水管，所述生物反应控制器的进水口与所述泵送装置的出水口连通；所述生物反应控制终端接入通信网络，用于接收所述控制装置的指令，根据控制装置的指令控制所述生物反应罐进水的布水、出水及控制所述生物反应罐的清洗。 

区别于现有的河流、湖泊、养殖水及景观水的污染水体治理效果不佳以及污染水体治理的管理方面的自动化程度低，治理成本高、效率低的情况，本实用新型的远程控制智能环境生态平衡系统及其修复水体的方法具有以下优点： 

1、系统中的生物反应材料不仅能够分解污水中的有机物，而且能促进水体中的有益微生物的增长并形成特定种群，同时，有益微生物抑制有害微生物的生长并分解水体中的有害物质，不仅极大改善水体水质、使水体保持平衡状态，而且没有对水体造成二次污染； 

2、系统中的控制装置与输送装置、生物反应装置、水质监测装置、监控设备通过通信网络进行无线通信，控制装置根据监控设备中设置的控制参数对水质监测装置、输送装置和生物反应装置进行远程控制并实现水体信息的实时监测和污染水体的实时治理，污染水体治理的管理方面的自动化程度高、效率高，大大节约了人力成本。 

附图说明

图1为本实用新型的远程控制智能环境生态平衡系统结构示意图； 

图2为控制装置结构框图； 

图3为传感器控制终端结构框图； 

图4为输送装置结构框图； 

图5为生物反应控制终端结构框图。 

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明。 

本实施例中的通信网络为移动通信网络，可以理解的是，互联网络或自组织无线通信网络都可以实现各装置之间的无线通信。 

请参见图1，本实用新型的远程控制智能环境生态平衡系统包括监 控设备1、控制装置2、水质监测装置3、输送装置4及生物反应装置5。 

监控设备1是安装有监控软件且接入通信网络的计算机或移动终端，与控制装置2通信，用于设置控制装置2的控制参数，并从控制装置2获取监控信息，本实施例中，监控设备1为手机。 

控制装置2是安装有管理软件且接入通信网络的嵌入式设备，分别与水质监测装置3、输送装置4及所述生物反应装置5通信。请参见图2，控制装置2包括控制处理器，分别与控制处理器连接的存储器、通信模块和用于供电的电源模块；通信模块用于接入通信网络，完成指令和数据的接收和发送；存储器用于对接收到的数据进行缓存；控制处理器根据控制参数向水质监测装置3发送控制指令，完成监测数据的缓存、调取操作和分析处理，再针对分析结果向输送装置4及生物反应装置5发送相应的控制指令，并生成相应的监控信息发发送给监控设备1。 

水质监测装置3接入通信网络，与控制装置2通信，用于根据控制装置2的指令采集水体信息并将其发送给所述控制装置2。请参见图3，水质监测装置3包括传感器控制终端301和水质参数传感器302，传感器控制终端301包括监测数据处理器，分别与监测数据处理器连接的监测数据接口、存储器、通信模块和用于供电的电源模块；通信模块用于接入通信网络，完成指令和数据的接收和发送；存储器用于监测数据的缓存；监测数据接口用于连接水质参数传感器302的监测数据输出端；监测数据处理器通过监测数据接口获得水质参数传感器302的监测数据，完成监测数据的缓存操作，并调取缓存的监测数据发送给控制装置2。可以理解的是，水质参数传感器302可以是电导率传感器、溶解氧传感器、pH传感器及氨氮传感器的其中之一或其组合；本实施例，水质参数传感302包括电导率传感器、溶解氧传感器、pH传感器和氨氮传感器； 

输送装置4接入通信网络，与控制装置2通信，用于根据控制装置2的指令输送水体中的水。请参见图4，输送装置4包括输送控制终端 41和泵送装置42，输送控制终端41接入通信网络，输送控制终端41包括指令处理器，分别与指令处理器连接的存储器、通信模块、泵送装置控制接口及用于供电的电源模块；通信模块用于接入通信网络，完成指令和数据的接收和发送；存储器用于泵送装置42工作状态数据的缓存；泵送装置控制接口用于连接泵送装置42的泵送装置工作状态数据输出端；指令处理器根据控制装置2的指令控制泵送装置42的工作状态，并调取缓存的泵送装置工作状态数据发送给控制装置2。泵送装置42设有进水口401、出水口（图未示），泵送装置42的出水口（图未示）与生物反应装置5连通。 

生物反应装置5接入通信网络，与控制装置2通信，并与输送装置4连通，用于根据控制装置2的指令处理输送装置4输送的污水；生物反应装置5包括生物反应控制器51、生物反应罐52及生物反应材料53。生物反应材料53为固定化酶和微生物制剂，所述固定化酶为固定化脂肪酶、固定化蛋白酶和固定化淀粉酶中的一种或多种，微生物制剂为固定化芽孢杆菌、固定化酵母菌和固定化乳酸菌中的一种或多种。生物反应材料53在生物反应罐52中，通过生物反应材料53与污水进行反应处理污水；生物反应控制器51固定在生物反应罐52的罐口上，生物反应控制器51设有生物反应控制终端、进水口（图未示）、排水管511、出水管512和位于生物反应罐52内的布水管513，生物反应控制器51的进水口（图未示）与泵送装置42的出水口（图未示）连通。请参见图5，图5为生物反应控制终端结构框图，生物反应控制终端接入通信网络，生物反应控制终端包括指令处理器，分别与指令处理器连接的存储器、通信模块、生物反应控制器控制接口及用于供电的电源模块；通信模块用于接入通信网络，完成指令和数据的接收和发送；存储器用于生物反应控制器51工作状态数据的缓存；生物反应控制器控制接口用于连接生物反应控制器的工作状态数据输出端；指令处理器根据控制装置2的指令控制生物反应控制器51的工作状态，并调取缓存的生物反 应控制器工作状态数据发送给控制装置2，生物反应控制器51根据控制装置2的指令控制生物反应罐52进水的布水、出水及控制所述生物反应罐52的清洗。 

具体操作时，本实用新型的远程控制智能环境生态平衡系统修复水体的方法如下： 

（1）监控设备运行监控软件，对控制装置中的控制参数进行设置，所述控制参数包括溶解性总固体阈值范围、溶解氧阈值范围、pH阈值范围和氨氮阈值范围； 

（2）控制装置接收监控设备的控制参数，运行管理软件，并向水质监测装置发送数据请求； 

（3）水质监测装置收到数据请求后将水质参数传感器的监测数据发送给控制装置； 

（4）控制装置缓存收到的监测数据，控制处理器根据控制参数对监测数据进行分析处理，再针对分析结果向输送装置及生物反应装置发送相应的控制指令，并生成相应的监控信息发送给监控设备；具体为： 

a、当溶解性总固体含量、溶解氧含量、pH值和氨氮含量中任一项数值不在其相应的阈值范围内时，控制装置向输送装置及生物反应装置发送运行指令； 

b、输送装置和生物反应装置接收到运行指令后，输送装置和生物反应装置同时启动，输送装置将水体中的污水经生物反应控制器的进水口输送至生物反应罐中，固定化酶分解污水中的有机物，微生物制剂缓释于污水中，并随污水经生物反应控制器的布水管、出水管输送回水体中； 

c、当上述步骤a、b循环往复至溶解性总固体含量、溶解氧含量、pH值和氨氮含量都恢复至其相应的阈值范围内时，控制装置向输送装置及生物反应装置发送停止指令； 

d、控制装置将缓存的监测数据以及对输送装置和生物反应装置的 控制状态作为监控数据，实时发送给监控设备； 

e、监控设备接收来自控制装置的监测数据、输送装置和生物反应装置的控制状态信息，并进行显示。 

由于水体中含有大量的不溶性固体和悬浮物，系统长期运行易堵塞生物反应罐，因此有必要对生物反应罐进行清洗以清除不溶性固体和悬浮物，保证远程控制智能环境生态平衡系统的正常运行。为此，在上述步骤（4）后，还包括清洗步骤，具体为： 

当水体中的溶解性总固体含量、溶解氧含量、pH值和氨氮含量都恢复至其相应的阈值范围内、输送装置及生物反应装置停止工作后，在监控设备中进行清洗参数设置；控制装置接收监控设备的清洗参数，运行管理软件，并向输送装置及生物反应装置发送清洗指令；输送装置和生物反应装置接收到清洗指令后，输送装置将水体中的水经生物反应控制器的进水口输送至生物反应罐中并对其进行清洗，清洗后的水经生物反应控制器的排水管输送回水体中；清洗参数包括清洗状态、清洗时间。清洗状态为正洗状态或反洗状态；正洗状态时，输送装置将水体中的水经生物反应控制器的进水口输送至生物反应罐中并对其进行清洗，清洗后的水经生物反应控制器的布水管、排水管输送回水体中；反洗状态时，输送装置将水体中的水经生物反应控制器的进水口、布水管输送至生物反应罐中并对其进行清洗，清洗后的水经生物反应控制器的排水管输送回水体中。 

实施例1 

本实用新型远程控制智能环境生态平衡系统修复受污染景观水。 

本实施例中，水质参数传感器为溶解氧传感器、pH传感器和氨氮传感器；生物反应材料为固定化酶和微生物制剂，固定化酶为固定化脂肪酶、固定化蛋白酶和固定化淀粉酶，微生物剂为芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌。按上述操作方法，其中，溶解氧阈值范围设为≥2mg/L、pH阈值范围设为6.0~9.0、氨氮阈值范围设为≤2mg/L，上述各项阈值范围为 景观水水质的正常范围。应用本实用新型远程控制智能环境生态平衡系统处理该景观湖水20天后，景观湖水的水质指标恢复正常，之后一直保持稳定。处理前后的水质指标见表1。 

表1景观湖水水质处理前后结果对比 

	溶解氧含量（mg/L）	pH	氨氮含量（mg/L）
				处理前	1.2	6.5	4.5
处理后	3	7.2	1.6

实施例2 

本实用新型远程控制智能环境生态平衡系统修复受污染养虾用养殖水。 

本实施例中，水质参数传感器为溶解氧传感器、pH传感器和氨氮传感器；生物反应材料为固定化酶和微生物制剂，固定化酶为固定化脂肪酶、固定化蛋白酶和固定化淀粉酶，微生物剂为芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌和硝化细菌。按上述操作方法，其中，溶解氧阈值范围设为≥4mg/L、pH阈值范围设为7.8~9.0、氨氮阈值范围设为≤0.6mg/L，上述各项阈值范围为养虾用养殖水水质的正常范围。应用本实用新型远程控制智能环境生态平衡系统处理该受污染养虾用养殖水15天后，养虾用养殖水质的各项指标恢复正常，之后一直保持稳定。处理前后的水质指标见表2。 

表2受污染养虾用养殖水水质处理前后结果对比 

	溶解氧含量（mg/L）	pH	氨氮含量（mg/L）
				处理前	3.6	7.5	1.0
处理后	6	8.5	0.4

实施例3 

本实用新型远程控制智能环境生态平衡系统修复受污染养蟹用养殖水。 

本实施例中，水质参数传感器为溶解氧传感器、pH传感器和氨氮 传感器；生物反应材料为固定化酶和微生物制剂，固定化酶为固定化脂肪酶、固定化蛋白酶和固定化淀粉酶，微生物剂为芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌和硝化细菌。按上述操作方法，其中，溶解氧阈值范围设为≥4.5mg/L、pH阈值范围设为7.0~8.5、氨氮阈值范围设为≤0.1mg/L，上述各项阈值范围为养蟹用养殖水水质的正常范围。应用本实用新型远程控制智能环境生态平衡系统处理该受污染养蟹用养殖水16天后，养蟹用养殖水质的各项指标恢复正常，之后一直保持稳定。处理前后的水质指标见表2。 

表3受污染养蟹用养殖水水质处理前后结果对比 

	溶解氧含量（mg/L）	pH	氨氮含量（mg/L）
				处理前	3.8	6.8	0.5
处理后	6.5	8.0	0.06

本领域技术人员不脱离本实用新型的实质和精神，可以有多种变形方案实现本实用新型，以上所述仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。 

Claims (6)

1.一种远程控制智能环境生态平衡系统，其特征在于，包括监控设备、控制装置、水质监测装置、输送装置及生物反应装置； 

监控设备，所述监控设备是安装有监控软件且接入通信网络的计算机或移动终端，与所述控制装置通信； 

控制装置，所述控制装置是安装有管理软件且接入通信网络的嵌入式设备，分别与所述监控设备、输送装置、水质监测装置及所述生物反应装置通信； 

水质监测装置，所述水质监测装置接入通信网络，与所述控制装置通信； 

输送装置，所述输送装置接入通信网络，与所述控制装置通信； 

生物反应装置，所述生物反应装置接入通信网络，与所述控制装置通信，并与所述输送装置连通，内装有一种生物反应材料； 

所述通信网络为互联网络、移动通信网络或自组织无线通信网络。 

2.根据权利要求1所述的远程控制智能环境生态平衡系统，其特征在于，所述控制装置包括控制处理器，分别与控制处理器连接的存储器、通信模块和用于供电的电源模块。 

3.根据权利要求2所述的远程控制智能环境生态平衡系统，其特征在于，所述水质监测装置包括传感器控制终端和水质参数传感器，所述传感器控制终端包括监测数据处理器，分别与监测数据处理器连接的监测数据接口、存储器、通信模块和用于供电的电源模块。 

4.根据权利要求3所述的远程控制智能环境生态平衡系统，其特征在于，所述水质参数传感器为电导率传感器、溶解氧传感器、pH传感器及氨氮传感器的其中之一或其组合。 

5.根据权利要求4所述的远程控制智能环境生态平衡系统，其特征在于，所述输送装置包括输送控制终端和泵送装置；所述输送控制终端接入通信网络；所述泵送装置设有进水口、出水口，所述泵送装置的出水口与所述生物反应装置连通。 

6.根据权利要求5所述的远程控制智能环境生态平衡系统，其特征在于，所述生物反应装置包括： 

生物反应罐，内装有所述生物反应材料； 

生物反应控制器，所述生物反应控制器固定在所述生物反应罐的罐口上，所述生物反应控制器设有生物反应控制终端、进水口、排水管、出水管和位于所述生物反应罐内的布水管，所述生物反应控制器的进水口与所述泵送装置的出水口连通；所述生物反应控制终端接入通信网络。 

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