CN206178468U - 一种基于信标导航的水质改良船 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于信标导航的水质改良船，包括可自行移动的基本浮体，光伏供电动力系统、超声波信标定位系统和控制执行单元等；超声波定位部分利用其测距原理配合无线通信技术，通过相关算法计算出待测目标的距离和方位，由控制器控制船体的运动状态，实现水质改良船在设定路线的巡航和对水质的改良；光伏供电部分利用光伏发电技术配合处理器和控制电路实现为设备供能及蓄电池充放电等。其优点在于：基于信标导航的水质改良船的工作范围大、噪音小、移动方便、灵活适应工作水域、无污染、节能、环保，采用超声波定位技术，实现设备在预先设定的各目标之间自动定位并向设定目标自动移动，控制灵活，自动化程度高。

Description

一种基于信标导航的水质改良船

【技术领域】

本实用新型涉及一种水质改良的设备和控制系统，具体地说，是一种基于信标导航的水质改良船及其控制系统。

【背景技术】

我国池塘养殖大部分采取传统养殖方式，在传统养殖方式下，由于饵料的投放时间、数量、方式等规则和养殖对象的生长规律不能有效匹配，大量的饵料和肥料等营养物质被浪费，并沉积在水底或被排放出去，造成严重的水污染问题，影响养殖对象的生长。传统池塘养殖中，池底会堆积大量的残饵、粪便等有机物质，这些有机物质会转化成氨氮、亚硝酸盐、甲烷、硫化氢等还原态有害物质，严重威胁养殖安全。如果合理释放底层污水中的有机物，既能减轻污染，也能平衡不同水层碳、氮、磷的含量。

目前，国内外对于处理养殖池塘底部沉积物的办法有化学方法、生物方法、物理方法。化学方法主要是施用增氧剂、氧化剂、生石灰等化学物质，这种方法可以快速改善水质，但是这些化学试剂本身也是一种污染；生物方法主要是施用微生物制剂，这种方法可以提高池底营养物质的利用率，改善水质，但是因为无法合理控制微生物的生长条件，效果不稳定；物理处理方法主要有利用相关设备清除池底淤泥、定期注换水、增氧设备增氧等；定期注换水和机械清淤方法，适应能力强，但是工作量大，需要较大区域排放污泥，同时，这种方法不能对过剩的营养物质再利用。机械增氧主要是使用增氧机、曝气机、耕水机、涌浪机、底质改良船等机械设备进行水质调控，但这些设备都是固定式，存在着工作范围小、能耗高、移动困难以及水质改良效果差、效率低等问题。

综上所述，亟需一种工作范围大、噪音小、移动方便、灵活适应工作水域、无污染等优点的一种节能、环保、高效智能的水质改良船，但是目前关于此类技术还未见报道。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是针对现有水质改良技术中的不足，提供一种基于信标导航的水质改良船及其控制系统。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

所述基于信标导航的水质改良船包括可自行移动的基本浮体、光伏供电动力系统、超声波信标定位系统。

所述的可自行移动的基本浮体包括船体、转向用侧推器、转向电机、抽水管、排水管、涡轮、主电机；所述的转向电机和转向用侧推器布置在船体的船头部位，并由转向电机驱动转向用侧推器旋转产生推力，以控制船体的前进方向；所述的抽水管、排水管、涡轮、主电机布置在船体的尾部；所述的主电机为直流电机，主电机驱动涡轮的旋转，把池塘底层污水通过抽水管至排水管而抽排到池塘的上层水面；所述的抽水管的吃水深度和方位均可调节；所述的排水管在排水时，不仅实现池塘水质的改良，同进时会对船体产生一个反作用力，该反作用力推动船体前行。

所述的光伏供电动力系统包括光伏电池、第一控制器和蓄电池；所述的光伏电池安装在船体的上表面，所述的第一控制器通过导线与光伏电池和蓄电池相连；所述的光伏供电动力系统供电方式为，检测模块检测光伏电池的电压，其电压随着光照强度的逐渐减弱而逐渐下降，当检测到光伏电池输出电压小于蓄电池两端电压时，则切换成蓄电池为系统供能；当光照强度增强时，其光伏电池电压增加到设定值时，会自动转换为光伏电池供电，同时为蓄电池充电。

所述的超声波信标定位系统，包括设在般体四角上的第一超声波接收模块、第二超声波接收模块、第三超声波接收模块、第四超声波接收模块、第一无线收发模块和第一控制器；所述的目标池塘沿岸合理安置的信标，其数量不少于2只；所述的信标上设有SV电源、第二控制器、第二无线收发模块和超声波发射模块；所述的超声波信标定位系统，是指在目标池塘沿岸合理安置信标，通过利用第一无线信号收发模块、第一超声波接收模块、第二超声波接收模块、第三超声波接收模块、第四超声波接收模块与无线收发模块、超声波发射模块及第一控制器和第二控制器的配合测出相应超声波信标的距离和方位，把测得的信息传送给第一控制器，由第一控制器控制船体移动方向；本船体还能通过遥控器实现人工改变船体的移动方向。

所述的水质改良船在自动行驶时，可以通过遥控器切换成人工遥控控制。

本实用新型优点在于：

1、本实用新型具有工作范围大、噪音小、移动方便、工作水域灵活。

2、本实用新型以清洁能源光伏电池为主要动力，是一种节能、环保的水质改良船。

3、本实用新型采用超声波定位技术，实现设备在预先设定的各目标之间自动定位并向设定目标自动移动，控制灵活，自动化程度高。

【附图说明】

附图1是一种基于信标导航的水质改良船的船体结构示意图。

附图2是信标的结构示意图。

附图3是一种基于信标导航的水质改良船在长方形池塘巡航路径示意图。

附图4是一种基于信标导航的水质改良船在圆形池塘巡航路径示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型提供的具体实施方式作详细说明。

附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：

1.船体 2.转向用侧推器

3.转向电机 4.蓄电池

5.导线 6.抽水管

7.排水管 8.涡轮

9.主电机 10.第一超声波接收模块

11.第二超声波接收模块 12.第一控制器

13.光伏电池 14.第一无线收发模块

15.第三超声波接收模块 16.第四超声波接收模块

17. SV电源 18.第二控制器

19.第二无线收发模块 20.超声波发射模块

一种基于信标导航的水质改良船，其基本组成部分包括可自行移动的基本浮体，光伏供电动力系统、超声波信标定位系统和控制执行单元等。超声波定位部分利用其测距原理配合无线通信技术，通过相关算法计算出待测目标的距离和方位，由控制器控制船体的运动状态，实现水质改良船在设定路线的巡航和对水质改良。光伏供电部分利用光伏发电技术配合处理器和控制电路实现为设备供能及蓄电池充放电等。

实施例1

请参看图1和图2，图1是一种基于信标导航的水质改良船的船体结构示意图。图2是信标的结构示意图。所述的一种基于信标导航的水质改良船，包括可自行移动的基本浮体，光伏供电动力系统、超声波信标定位系统。

请参看图，图1是一种基于信标导航的水质改良船的船体结构示意图。所述的可自行移动的基本浮体包括船体1、转向用侧推器2、转向电机3、抽水管6、排水管7、涡轮8、主电机9。所述的转向电机3和转向用侧推器2布置在船体1的船头部位，并由转向电机3驱动转向用侧推器2旋转产生推力，该推力的方向是随着船体1的转向而改变，以控制船体1的前进方向。所述的抽水管6、排水管7、涡轮8、主电机9布置在船体1的尾部，所述的主电机9为直流电机，主电机9驱动涡轮8的旋转，把池塘底层污水通过抽水管6至排水管7而抽排到池塘的上层水面。所述的抽水管6的吃水深度和方位均可调节。所述的排水管7在排水时，不仅实现池塘水质的改良，同进时会对船体产生一个反作用力，该反作用力推动船体1前行。

请参看图1，图1是一种基于信标导航的水质改良船的船体结构示意图。所述的光伏供电动力系统包括光伏电池13、第一控制器12和蓄电池4。所述的光伏电池13安装在船体1的上表面，所述的第一控制器12通过导线5与光伏电池13和蓄电池4相连。所述的光伏供电动力系统供电方式为，检测模块检测光伏电池13的电压，其电压随着光照强度的逐渐减弱而逐渐下降，当检测到光伏电池13输出电压小于蓄电池4两端电压时，则切换成蓄电池4为系统供能；当光照强度增强时，其光伏电池13电压增加到设定值时，会自动转换为光伏电池13供电，同时为蓄电池4充电。

请参看图1和图2，图1是一种基于信标导航的水质改良船的船体结构示意图。图2是信标的结构示意图。所述的超声波信标定位系统，包括设在般体1四角上的第一超声波接收模块10、第二超声波接收模块11、第三超声波接收模块15、第四超声波接收模块16、第一无线收发模块14和第一控制器12。所述的目标池塘沿岸合理安置的信标，其数量不少于2只。所述的信标上设有SV电源17、第二控制器18、第二无线收发模块19和超声波发射模块20。所述的超声波信标定位系统，是指在目标池塘沿岸合理安置信标，通过利用第一无线信号收发模块14、第一超声波接收模块10、第二超声波接收模块11、第三超声波接收模块15、第四超声波接收模块16与无线收发模块19、超声波发射模块20及第一控制器12和第二控制器18的配合测出相应超声波信标的距离和方位，把测得的信息传送给第一控制器12，由第一控制器12控制船体移动方向。

请参看图3，图3是一种基于信标导航的水质改良船在长方形池塘巡航路径示意图。所述的池塘为长方形，依据池塘面积，沿长方形池塘的边缘均匀安置14个信标，信标标号分别为A、B、C、D、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，水质改良船利用超声波定位技术，对设定在预工作区域周围的信标按设定顺序依次进行定位，在控制器的指令下，工作船体向目标信标运动，在到达两者预先设定距离后，在控制器的指令下，对下一个信标定位，然后向其靠近，最终实现在预设的14个信标之间按照设定的A→1→9→3→7→5→B→C→6→4→8→2→10→D→A规律巡航，在这个过程中，设备把池塘底层污水抽到上层水面，并通过排出水的反作用力推动船体前行，达到水质改良船自动巡航和改善池塘水质的目的。

本船体还能通过遥控器实现人工改变船体的移动方向，自动行驶时，可以通过遥控器切换成人工遥控控制。遥控器的控制方法为本领域所熟知普通控制方法，本实施例不再赘述。

实施例2

本实施例中，一种基于信标导航的水质改良船结构，信标的结构，光伏供电动力系统、超声波信标定位系统与实施例1完全相同，本实施例不再赘述。

请参看图4，图4是一种基于信标导航的水质改良船在圆形池塘巡航路径示意图。所述的池塘为圆形，依据池塘面积，沿圆形池塘的边缘均匀安置5个信标，信标标号分别为1、2、3、4、5，水质改良船利用超声波定位技术，对设定在预工作区域周围的信标按设定顺序依次进行定位，在控制器的指令下，工作船体向目标信标运动，在到达两者预先设定距离后，在控制器的指令下，对下一个信标定位，然后向其靠近，最终实现在预设的5个信标之间按照设定的1→3→5→2→4→1规律巡航，在这个过程中，设备把池塘底层污水抽到上层水面，并通过排出水的反作用力推动船体前行，达到自动巡航改善池塘水质的目的。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和补充，包括可以在船体(浮体)上增加对应参数的传感器，如溶氧仪等，实时检测水质改良指标，达标时系统自动停止工作，并回到信标处待机，未达标时持续工作，或自动启动工作，这些改进和补充也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于信标导航的水质改良船，其特征在于，所述的基于信标导航的水质改良船包括可自行移动的基本浮体、光伏供电动力系统、超声波信标定位系统，所述的可自行移动的基本浮体包括船体、转向用侧推器、转向电机、抽水管、排水管、涡轮、主电机，所述的转向电机和转向用侧推器布置在船体的船头部位，所述的抽水管、排水管、涡轮、主电机布置在船体的尾部，所述的光伏供电动力系统包括光伏电池、第一控制器和蓄电池；所述的光伏电池安装在船体的上表面，所述的第一控制器通过导线与光伏电池和蓄电池相连，所述的超声波信标定位系统，包括第一超声波接收模块、第二超声波接收模块、第三超声波接收模块、第四超声波接收模块、第一无线收发模块、第一控制器和信标，所述第一超声波接收模块、第二超声波接收模块、第三超声波接收模块、第四超声波接收模块分别设置在船体四角。

2.根据权利要求1所述的一种基于信标导航的水质改良船，其特征在于，所述的主电机为直流电机。

3.根据权利要求1所述的一种基于信标导航的水质改良船，其特征在于，所述的光伏供电动力系统供电方式为，检测模块检测光伏电池的电压，其电压随着光照强度的逐渐减弱而逐渐下降，当检测到光伏电池输出电压小于蓄电池两端电压时，则切换成蓄电池为系统供能；当光照强度增强时，其光伏电池电压增加到设定值时，会自动转换为光伏电池供电，同时为蓄电池充电。

4.根据权利要求1所述的一种基于信标导航的水质改良船，其特征在于，所述的信标合理安置在目标池塘沿岸，其数量不少于2只；所述的信标上设有SV电源、第二控制器、第二无线收发模块和超声波发射模块。