CN207828034U - 一种智能净水及景观太阳能浮岛 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能净水及景观太阳能浮岛，包括中空浮体和设置于中空浮体上方的太阳能面板，中空浮体和太阳能面板通过中空连接杆连接，在太阳能面板的背面设有LED紫外灯带，中空浮体的外表面设有光催化剂涂层；中空连接杆一端固定太阳能面板的底面，另一端插入中空浮体内部，中空连接杆的底端固定连接无泡曝气装置；中空浮体外表面设有RGB LED灯光带，中空浮体内设有蓄电池、控制中心、水泵、驱动电机；蓄电池连接太阳能面板和水泵，控制中心设于蓄电池的下方且通过导线连接无泡曝气装置。该太阳能浮岛进行水处理，达到有效且可持续的净化效果，实现原位修复；同时该智能浮岛可设计成独特的城市景观，具有广泛的社会与经济效益。

Description

一种智能净水及景观太阳能浮岛

技术领域

本实用新型属于污水治理技术领域，具体地，涉及一种智能净水及景观太阳能浮岛。

背景技术

随着人类城市化和工业化进程的推进，进入河道中的有害污染物逐渐增多。河道水处理技术的开发一直是全球各国的研究热点。然而，在现有河道水处理技术，以种植水生、湿生植物为代表。如授权公告号为CN206417918U的中国发明专利公开了零能耗人工湿地污水处理系统，包括顺着水流方向依次设置一级植物塘、一级表流人工湿地、二级潜流人工湿地、河道生态区和生态景观区，其中，所述一级植物塘的边坡种植有挺水植物来固定坡、岸泥沙，降低入湖水体中的氮、磷含量，在所述一级植物塘的湖中种植的植物包括香菇草和狐尾藻两种具有强去污性能的植物，用于降低进水中污染物浓度；所述二级潜流人工湿地底部设置有滤料基质，种植有挺水植物，用于吸附并去除污水中的有机污染物质；所述二级潜流人工湿地包括在该区入水口附近配置的去污效果好的根系发达的挺水植物；投资低、操作简单、维护和运行费用低、能绿化土地，改善生态环境。但是该方案，结构复杂，水净化效率低，景观比较单一，智能化程度低。另有一些新兴的河道治理技术虽然采用了不少新进的智能化技术，如水净化机器人、水质监测装置等，但却与景观设计相脱离。

现有的有些河道水治理方法中，也有一些与景观相结合的，如申请号为CN201610200211.9的中国发明专利申请，公开了一种一体化超微气浮净化系统及其净化景观水体的方法，其气浮系统包括依次设置的反应区、接触区、分离区、清水区和排泥区；进水干管连接到所述反应区中以将待净化水输入系统，所述反应区设置于所述接触区之前，所述清水区设置于所述接触区之后，所述排泥区设置于所述接触区之后，出水干管连接所述清水区以将处理后的水输出系统；在所述接触区设置有微纳米气泡发生器。该发明还公开了使用所述的一体化超微气浮净化系统净化景观水体的方法。该发明对于SS、色度、油污以及藻类等污染物去除效率高，尤其能够去除污染水体中的悬浮颗粒油类物质，可为景观水体治理提供技术支持，具有良好的社会效益和环境效益。然而，该景观水体治理结构复杂，景观单一，智能化程度底，使用寿命有限。

近年来，随着经济发展和社会进步的同时，人类在需求层次方面产生了不断发展和进化,对居住和可视范围内河道的要求也不仅仅停留在过去的功能性方面,提高河道景观的观赏价值成为越来越多的设计者和普通市民的关注目标。这就需要人们在污水治理方案中，能兼顾水质净化和景观设计。

因此，开发具有景观效应，同时能高效净水的河道治理方案将具有广泛的社会和经济价值。

实用新型内容

本实用新型目的在于，针对现有技术不足而提供一种智能净水及景观太阳能浮岛，该装置利用太阳能、光催化和无泡曝气技术，在无外界能源的情况该装置利用绿色的物理、化学等方法进行水处理，达到有效且可持续的净化效果，实现原位修复；同时，该装置还设有水质传感器监测和收集水质信息，并通过控制中心将检测数据至远程终端，实现实时监测河道水质；该智能浮岛也可实现多样灯光表演，装饰河道，美化环境，形成一道独特的城市景观，具有广泛的社会与经济效益。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种智能净水及景观太阳能浮岛，包括中空浮体和设置于中空浮体上方的太阳能面板，中空浮体和太阳能面板通过中空连接杆连接，在太阳能面板的背面设有LED紫外灯带，中空浮体的外表面设有光催化剂涂层，光催化剂涂层优选为钨酸铯光催化涂层；中空连接杆的底端固定连接无泡曝气装置；中空浮体外表面设有RGB LED灯光带，中空浮体内设有蓄电池、控制中心、水泵、驱动电机；蓄电池连接太阳能面板和水泵，控制中心设于蓄电池的下方且通过导线连接无泡曝气装置。所述蓄电池的导线经过中空连接杆连接所述太阳能面板，从而将所述太阳能面板产生的电能存储在所述蓄电池中；

优选在所述中空浮体内的底部固定至少一块泡沫块。泡沫块与所述中空浮体内部下方的形状相互匹配，其作用是增加浮体稳定性，防止所述中空浮体位置移动或翻倒。驱动电机设于泡沫块的外侧，优选驱动电机在中空浮体的4个方向各放置1个。

蓄电池和水泵固定设置在所述泡沫块上方；控制中心固定于所述泡沫块和所述蓄电池之间。蓄电池通过导线连接水泵、控制中心、驱动电机，为其提供电力。

控制中心内包含基于ARM的微型电脑和GPS定位模块，该微型电脑内设置用于控制RGB LED灯光带的灯光模式和中空浮体位置变化模式的多套程序。所述控制中心导出RGBLED灯光接口，该RGB LED灯光接口与RGB LED灯光带连接。

所述的中空浮体还可以设有水质传感器，水质传感器的一端延伸于中空浮体的外侧，另一端通过导线与控制中心连接。水质发生变化时，RGB LED灯光带的色彩也会进行相应的变化。

所述水泵的进水口延伸至中空浮体外部，水泵的出水口伸出中空浮体顶部，出水口的水流流经中空浮体的外表面。

所述中空连接杆一端固定于太阳能面板的底面，另一端插入中空浮体内部；优选中空连接杆与所述太阳能面板相互垂直，并与中空浮体同轴线。

中空浮体呈螺旋式结构，可以通过3D打印技术制造而成，采用3D打印技术，具有制造时间短，成品精度高和加工材料省的优势。

所述RGB LED灯光带优选设置为呈螺旋式结构。

在中空浮体内还可以安装距离感应传感器，防止浮岛间的碰撞。

LED紫外灯带方向与中空浮体的光催化剂涂层相对，LED紫外灯带的导线经过中空连接杆连接蓄电池。

本实用新型的有益效果如下：

1、所述智能净水及景观太阳能浮岛，通过太阳能面板，将太阳能储存于蓄电池中，该太阳能浮岛的总功耗设置在100W以内，太阳能面板平均一天产生的电量设置约为0.1-0.2千瓦时，完全能够满足该太阳能浮岛的需求，不需要额外提供能量。通过所述控制中心对电力的调控，在完全不用其它能量的情况下能够完成净水和灯光表演的任务。

2、该太阳能浮岛光催化效率高，太阳能利用率远高于常规光催化体系。常规太阳能面板将太阳能转换为电能的效率为20％左右，再通过电能转化成紫外光。紫外光在太阳光中仅占5％，即便电能转紫外光的过程中会产生一些损耗，通过上述转换产生的紫外光强度也能达到太阳光的3-4倍。此外，该智能净水及景观太阳能浮岛浮于水面，污染水通过水泵被引至中空浮体上部，随后沿着光催化涂层的中空浮体外表面螺旋式流道缓慢流下，在此过程中，由于污染水覆盖在光催化剂表面的深度仅为1.5-2.5cm，对紫外光的衰减效应十分有限，因此能使得上述转换的紫外光最大程度地被光催化剂吸收利用，从而大大提高了该太阳能浮岛对太阳能的利用率。

3、该太阳能浮岛采用光催化物质，特别是钨酸铯作为光催化剂，阳光下，在太阳光激发钨酸铯中的钨能够通过价态转换，将多余的能量进行储存。夜晚或在无光条件下，通过释放储存的电子，处理水中污染物，达到全天候连续不间断处理污染水体的效果。

4、该太阳能浮岛的暗活性钨酸铯光催化涂层通过喷涂固定于所述中空浮体表面，污染水通过水泵引至浮体顶部，随后沿着所述中空浮体表面的螺旋式结构缓慢流下。该螺旋式结构能提高污染水和光催化剂的接触时间至约10-20倍，提高了光催化净水的效果。该螺旋式结构可选择3D打印的方式生产。

5、该太阳能浮岛具有多样化灯光表演：所述RGB LED灯光带可以通过控制中心设置多套灯光模式，灯光类型实时变化，能够减少市民的视觉疲劳。

6、该太阳能浮岛中的控制中心内包含基于ARM的微型电脑和GPS定位模块，该微型电脑内设置用于控制RGB LED灯光带的灯光模式和中空浮体位置变化模式的多套程序，可以远程控制或者程序预设浮岛行径。还可以由多个太阳能智能浮岛组成组合，拼装成不同造型，彼此间相互呼应，呈现更复杂的灯光变幻，同时多个浮岛还能在河面自由移动，摆出不同造型，使整个灯光表演内容更丰富。

7、该太阳能浮岛采用无泡曝气装置，曝气过程中不会产生气泡，不向周边环境排放恶臭气体，通过智能监测设备实现对河道水质情况的远程智能监测。

附图说明

图1为本实用新型智能净水及景观太阳能浮岛的结构示意图。

图2为本实用新型带有RGB LED灯光带的中空浮体结构示意图。

图3为本实用新型所述的多个智能净水及景观太阳能浮岛位置移动的结构示意图。

图中，1、太阳能面板，2、紫外LED灯光带，3、蓄电池，4、控制中心，5、泡沫块，6、驱动电机，7、导线,8、中空连接杆，9、RGB LED灯带接口,10、出水口，11、水泵，12、中空ABS浮体，13、进水口，14、无泡曝气装置，15、水质传感器，16、RGB LED灯光带。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的说明，这是本实用新型的较佳实施例。

一种智能净水及景观太阳能浮岛，包括中空浮体12和设置于中空浮体12上方的太阳能面板1，中空浮体12和太阳能面板1通过中空连接杆8连接，在太阳能面板1的背面设有LED紫外灯带2，中空浮体12的外表面设有光催化剂涂层；中空连接杆8一端固定于太阳能面板1的底面，另一端插入中空浮体12内部，中空连接杆8的底端固定连接无泡曝气装置14；中空浮体12外表面设有RGB LED灯光带16，中空浮体12内设有蓄电池3、控制中心4、水泵11、驱动电机6；蓄电池3连接太阳能面板1和水泵11，控制中心4设于蓄电池3的下方且通过导线连接无泡曝气装置14。该无泡曝气装置，曝气过程中不会产生气泡，不向周边环境排放恶臭气体。蓄电池3的导线经过中空连接杆8连接所述太阳能面板1，从而将所述太阳能面板产生的电能存储在所述蓄电池3中。

所述中空浮体12选择轻质环保材质制备，优选丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(简称ABS)材质。ABS塑料材质轻，材料无毒，具有优良的综合物理和机械性能，极好的低温抗冲击性能，经久耐用。所述中空浮体12质量轻，漂浮于水面。所述中空浮体12的内部结构和外部形状可以根据使用的环境、美观的需要和设计者的灵感多样设计。因此，应理解，本实用新型并不限定所述中空浮体12的结构和外形。本实施例中，以半球型外型为例展示本实用新型所述的中空浮体12。所述中空浮体12外表面通过喷涂钨酸铯/聚合物混合溶液，形成具有暗活性钨酸铯光催化涂层。阳光下，在太阳光激发钨酸铯中的钨能够通过价态转换，将多余的能量进行储存。夜晚或在无光条件下，通过释放储存的电子，处理水中污染物，达到全天候连续不间断处理污染水体的效果。

所述太阳能板1的大小根据所述中空浮体12能耗而设置。一般而言，该太阳能浮岛的总功耗设置在100W以内，太阳能面板平均一天产生的电量设置约为0.1-0.2千瓦时，就完全能够满足该太阳能浮岛的需求。另外，常规太阳能面板将太阳能转换为电能的效率为20％左右，再通过电能转化成紫外光。紫外光在太阳光中仅占5％，即便电能转紫外光的过程中会产生一些损耗，通过上述转换产生的紫外光强度也能达到太阳光的3-4倍。

在中空浮体12内的底部固定多块泡沫块5。蓄电池3设置在泡沫块5上方。泡沫块5与所述中空浮体12内部下方的形状相互匹配。

中空连接杆8与所述太阳能面板1相互垂直，并与中空浮体12同轴线。中空浮体12通过3D打印技术制造而成。

LED紫外灯带2朝向所述中空浮体12涂有钨酸铯面，其导线经过所述中空连接杆8内部连接所述蓄电池3。在实际应用中，中空连接杆8与太阳能板1可以呈任意角度设置。在本实用新型的较佳实施例中，所述中空连接杆8与所述太阳能板1垂直。

水泵11固定设置在所述泡沫块5上方，并通过导线与所述蓄电池3连接。水泵11的进水口13延伸至中空浮体12外部，距离中空连接杆1-2cm。水泵11的出水口10伸出中空浮体12顶部，出水口10的水流流经中空浮体12的外表面。通过该水泵11将污水运送至所述中空浮体12顶部，并从中空浮体12顶部流下，污水与所述暗活性钨酸铯光催化涂层接触，从而被净化。为了增加接触面积污水与所述暗活性钨酸铯光催化涂层接触的面积和接触时间，增加净化效果，在所述中空浮体12外表面的RGB LED灯光带16设置为螺旋式结构，螺旋式结构能提高污染水和光催化剂的接触时间至约10-20倍，提高了光催化净水的效果。该螺旋式结构可选择3D打印的方式生产。

控制中心4固定于所述泡沫块5和所述蓄电池3之间，通过导线与蓄电池3连接。通过控制中心4导出RGB LED灯光接口，该RGB LED灯光接口与RGB LED灯光带16连接，从而控制RGB LED灯光带16的灯光效果。

控制中心4内设有基于ARM的微型电脑和GPS定位模块，微型电脑内设置多套程序用于控制RGB LED灯光带16的LED灯光模式和中空浮体12位置变化模式。设置多套灯光模式，使得LED灯光带16通过灯光显示的造型能够实时变化，增加美观度，减少市民的视觉疲劳。设置多套中空浮体12位置变化模式使得多套中空浮体12的位置关系能够发生多样相对变化，从而能够显示不同的景观。具体而言，如图2和图3所示，操作者通过微型电脑选定LED灯光模式和中空浮体12位置变化模式，控制RGB LED灯光带16根据设定的LED灯光模式显示灯光，并通过驱动电机6驱动中空浮体12根据设定的中空浮体位置变化模式变化位置，从而呈现不同的景观。

驱动电机6设置在中空浮体12下部泡沫块5外侧，在4个方向各放置1个。

中空浮体12还设有水质传感器15，水质传感器15的一端延伸于中空浮体12的外侧，通过导线与控制中心4连接。通过水质传感器15智能监控水质，监测净化效果。该水质传感器15监测包括酸碱度、浊度、色度等水质参数。收集的数据通过控制中心，发送到远程终端(手机、电脑等)。为节省电力，数据监测每6小时进行一次。当污染值超过常规数值时，对远程终端进行报警，从而智能检测河道水质情况。

具体工作过程如下：将太阳能浮岛放置于待净化水体上，太阳能电池板1将太阳能持续转化为电能，储存在蓄电池3中。遥控启动水体净化模块，水泵11启动，将水持续向上输送到浮体12上方；LED紫外灯带2同步启动，激活光催化剂，污染水体在沿浮体外侧螺旋路径流下的过程中，污染物得以降解；无泡曝气装置14同步启动，持续曝气。启动灯光表演模块，LED灯光带16按预设程序展示灯光表演效果，可遥控实现驱动和位移，多个浮岛的组合，可实现不同的表演效果。启动水质监测模块，水质传感器15将读取、传输水质监测数据，并可将水质监测结果反馈至灯光表演模块，将实现灯光警报功能。

本实用新型并不限于上述实施方式，凡采用和本实用新型相似结构及其方法来实现本实用新型目的的所有方式，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能净水及景观太阳能浮岛，其特征在于：包括中空浮体(12)和设置于中空浮体(12)上方的太阳能面板(1)，中空浮体(12)和太阳能面板(1)通过中空连接杆(8)连接，在太阳能面板(1)的背面设有LED紫外灯带(2)，中空浮体(12)的外表面设有光催化剂涂层；中空连接杆(8)的底端固定连接无泡曝气装置(14)；中空浮体(12)外表面设有RGB LED灯光带(16)，中空浮体(12)内设有蓄电池(3)、控制中心(4)、水泵(11)、驱动电机(6)；蓄电池(3)连接太阳能面板(1)和水泵(11)，控制中心(4)设于蓄电池(3)的下方且通过导线连接无泡曝气装置(14)。

2.如权利要求1所述的智能净水及景观太阳能浮岛，其特征在于：在所述中空浮体(12)内的底部固定至少一块泡沫块(5)。

3.如权利要求2所述的智能净水及景观太阳能浮岛，其特征在于：驱动电机(6)设于泡沫块(5)的外侧。

4.如权利要求1所述的智能净水及景观太阳能浮岛，其特征在于：所述控制中心(4)内包含基于ARM的微型电脑和GPS定位模块，该微型电脑内设置用于控制RGB LED灯光带(16)的灯光模式和中空浮体(12)位置变化模式的多套程序。

5.如权利要求1所述的智能净水及景观太阳能浮岛，其特征在于：所述的中空浮体(12)还设有水质传感器(15)，水质传感器(15)的一端延伸于中空浮体(12)的外侧，另一端通过导线与控制中心(4)连接。

6.如权利要求1所述的智能净水及景观太阳能浮岛，其特征在于：所述水泵(11)的进水口(13)延伸至中空浮体(12)外部，水泵(11)的出水口(10)伸出中空浮体(12)顶部，出水口(10)的水流流经中空浮体(12)的外表面。

7.如权利要求1所述的智能净水及景观太阳能浮岛，其特征在于：所述中空连接杆(8)一端固定于太阳能面板(1)的底面，另一端插入中空浮体(12)内部；中空连接杆(8)与太阳能面板(1)相互垂直，并与中空浮体(12)同轴线。

8.如权利要求1所述的智能净水及景观太阳能浮岛，其特征在于：中空浮体(12)呈螺旋状，通过3D打印技术制造而成。

9.如权利要求1所述的智能净水及景观太阳能浮岛，其特征在于：所述RGB LED灯光带(16)设置为呈螺旋式结构。

10.如权利要求1所述的智能净水及景观太阳能浮岛，其特征在于：LED紫外灯带(2)方向与中空浮体(12)的光催化剂涂层相对。