CN209432812U - 一种水生态监测与修复水面机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水生态监测与修复水面机器人。该水生态监测与修复水面机器人中船体的船舱内设置控制舱、水质监测舱和水处理设备舱，船舱外部设置水面拍摄设备和远程通信设备；控制舱分别与水质监测舱、水面拍摄设备、水处理设备舱连接；水质监测舱用于监测待测水体的水质参数，并获取水下生物图像；水面拍摄设备用于获取水面生物图像；水质参数包括水质常规五参数和水质营养化程度参数；控制舱用于接收水质参数、水下生物图像以及水面生物图像，并控制水处理设备舱对待测水体进行修复；远程通信设备分别与水质监测舱、水处理设备舱连接。本实用新型能够实现对水生态的自动实时动态监测以及水污染早期预警。

Description

一种水生态监测与修复水面机器人

技术领域

本实用新型涉及水生态环境监测、修复技术领域，特别是涉及一种水生态监测与修复水面机器人。

背景技术

我国是一个淡水资源严重缺乏的国家，同时有限的水资源还面临着生态环境恶化和污染。现有水生态环境的修复和治理，特别是黑臭河道治理一直沿用截污、清淤、换水三板斧。这种方法只能让水体在短期内变得好看，不能从本质上解决问题，而水污染治理的关键在于如何大幅度提升水体自净能力，让水体形成自我修复的完整生态系统。

目前，我国现有的水污染治理技术还存在着不足：一是现有水生态健康监测与评价方法局限于人工采样和分析，难以动态和及时的掌控水体污染的过程和发展趋势；二是现有水污染治理方法基本是滞后和突击性的，难以在水污染早期进行干预和处置；三是现有水污染处理基本上是单一的技术，难以现成技术方法之间的关联性和系统性，更无法实现智能化和自动化。因此，亟待一种能自动实时监测与修复水生态环境的装置出现。

发明内容

基于此，有必要提供一种水生态监测与修复水面机器人，以实现对水环境的自动实时监测与修复，且能实现水污染早期防治。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种水生态监测与修复水面机器人，包括：船体、控制舱、水质监测舱、水面拍摄设备、水处理设备舱以及远程通信设备；所述船体的船舱内设置所述控制舱、所述水质监测舱以及所述水处理设备舱，所述船舱外部设置所述水面拍摄设备和所述远程通信设备；

所述控制舱分别与所述水质监测舱、所述水面拍摄设备、所述水处理设备舱连接；所述水质监测舱用于监测待测水体的水质参数，并获取水下生物图像；所述水面拍摄设备用于获取水面生物图像；所述水质参数包括水质常规五参数和水质营养化程度参数；所述水质营养化程度参数包括叶绿素含量、蓝绿藻含量、氮、磷和有机污染物含量；所述控制舱用于接收所述水质参数、所述水下生物图像以及所述水面生物图像，并控制所述水处理设备舱对所述待测水体进行修复；所述远程通信设备分别与所述水质监测舱、所述水处理设备舱连接，用于将获取的数据远程发送出去。

可选的，所述水质监测舱包括：

水生态监测仪，与所述控制舱连接，用于监测所述待测水体的水质参数；

水下摄像机，与所述控制舱连接，用于对所述待测水体的水下生物进行拍摄，得到水下生物图像。

可选的，所述水生态监测仪包括：

水质五参数监测仪，用于监测所述待测水体的水质常规五参数；所述水质常规五参数包括溶解氧浓度、pH值、温度、浊度和电导率；

叶绿素监测仪，用于监测所述待测水体中的叶绿素含量；

蓝绿藻监测仪，用于监测所述待测水体中的蓝绿藻含量；

COD监测仪，用于监测所述待测水体中的COD含量；

氨氮监测仪，用于监测所述待测水体中的氨氮含量；

总磷监测仪，用于监测所述待测水体中的总磷含量；

总氮监测仪，用于监测所述待测水体中的总氮含量。

可选的，所述水处理设备舱包括：

爆氧机，与所述控制舱连接，用于通过微纳米或常规爆气为所述待测水体提供氧气；

水处理药剂自动投放装置，与所述控制舱连接，用于为所述待测水体投放水处理药剂；

生物菌种自动投放装置，与所述控制舱连接，用于为所述待测水体投放生物菌种。

可选的，所述水生态监测与修复水面机器人还包括：

动力设备舱，设置在所述船舱内，用于驱动所述船体；

太阳能电池板；与所述动力设备舱连接，设置在所述船舱的外表面，用于为所述动力设备舱内的设备充电。

可选的，所述动力设备舱包括发电机组、锂电池组、混合动力控制装置、控制柜、变频器、交流电机、减速器和螺旋桨；

所述混合动力控制装置分别与所述发电机组、所述锂电池组连接，用于控制所述发电机组与所述锂电池组之间的自动切换；所述控制柜分别与所述控制舱、所述变频器连接，所述变频器与所述交流电机连接；所述交流电机与所述减速器连接；所述减速器与所述螺旋桨连接；所述控制柜通过所述变频器控制所述交流电机转动，所述交流电机通过所述减速器驱动所述螺旋桨。

可选的，所述远程通信设备包括雷达和天线；所述雷达和天线均通过设备架设置在所述船舱外部；所述设备架还用于设置所述水面拍摄设备。

可选的，所述动力设备舱还包括控制屏；所述控制屏与所述发电机组连接，用于显示所述发电机组的运行参数。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提出了一种水生态监测与修复水面机器人，该水生态监测与修复水面机器人中船体的船舱内设置控制舱、水质监测舱和水处理设备舱，船舱外部设置水面拍摄设备和远程通信设备；控制舱分别与水质监测舱、水面拍摄设备、水处理设备舱连接；水质监测舱用于监测待测水体的水质参数，并获取水下生物图像；水面拍摄设备用于获取水面生物图像；水质参数包括水质常规五参数和水质营养化程度参数；所述水质营养化程度参数包括叶绿素含量、蓝绿藻含量、氮、磷和有机污染物含量；控制舱用于接收水质参数、水下生物图像以及水面生物图像，并控制水处理设备舱对待测水体进行修复，该水生态监测与修复水面机器人能够实现对水生态的自动实时动态监测以及水污染早期预警。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一种水生态监测与修复水面机器人船舱内部的结构俯视图；

图2为本实用新型实施例一种水生态监测与修复水面机器人的主视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例一种水生态监测与修复水面机器人船舱内部的结构俯视图；图2为本发明实施例一种水生态监测与修复水面机器人的主视图。

参见图1-图2，实施例的一种水生态监测与修复水面机器人，包括：船体1、控制舱2、水质监测舱3、水面拍摄设备4、水处理设备舱5、远程通信设备、动力设备舱6以及太阳能电池板7；所述船体1的船舱内设置所述控制舱2、所述水质监测舱3、所述水处理设备舱5以及所述动力设备舱6；所述船舱外部设置所述水面拍摄设备4和所述远程通信设备；所述太阳能电池板7与所述动力设备舱6连接，设置在所述船舱的外表面，用于为所述动力设备舱6内的设备充电。本实施例中，所述船体1为铝合金、钢铁或者玻璃钢材料制造的单体船体1或者双体船体1。

所述控制舱2分别与所述水质监测舱3、所述水面拍摄设备4、所述水处理设备舱5连接；所述水质监测舱3用于监测待测水体的水质参数，并获取水下生物图像；所述水面拍摄设备4用于获取水面生物图像；所述水质参数包括水质常规五参数和水质营养化程度参数；所述水质营养化程度参数包括叶绿素含量、蓝绿藻含量、氮、磷和有机污染物含量；所述控制舱2用于接收所述水质参数、所述水下生物图像以及所述水面生物图像，并控制所述水处理设备舱5对所述待测水体进行修复；所述远程通信设备分别与所述水质监测舱3、所述水处理设备舱5连接，用于将获取的数据远程发送出去；所述动力设备舱6，用于驱动所述船体1。

所述水质监测舱3包括：水生态监测仪8，与所述控制舱2连接，用于监测所述待测水体的水质参数；水下摄像机9，与所述控制舱2连接，用于对所述待测水体的水下生物进行拍摄，得到水下生物图像。所述水生态监测仪8包括：水质五参数监测仪，用于监测所述待测水体的水质常规五参数；所述水质常规五参数包括溶解氧浓度、pH值、温度、浊度和电导率；叶绿素监测仪，用于监测所述待测水体中的叶绿素含量；蓝绿藻监测仪，用于监测所述待测水体中的蓝绿藻含量；COD监测仪，用于监测所述待测水体中的COD含量；氨氮监测仪，用于监测所述待测水体中的氨氮含量；总磷监测仪，用于监测所述待测水体中的总磷含量；总氮监测仪，用于监测所述待测水体中的总氮含量。

所述水处理设备舱5包括：爆氧机10，与所述控制舱2连接，用于通过微纳米或常规爆气为所述待测水体提供氧气；水处理药剂自动投放装置11，与所述控制舱2连接，用于为所述待测水体投放水处理药剂；生物菌种自动投放装置12，与所述控制舱2连接，用于为所述待测水体投放生物菌种。本实施例中的爆氧机10为微纳气泡爆氧机，其为水体提供空气，增加水中的溶解氧浓度，相对于普通的爆气设备，微纳气泡爆氧机供氧的效率更高、气泡在水中的滞留时间更长，同时具有对污染物的降解作用；水处理药剂自动投放装置11投放的水处理药剂主要为快速絮凝剂，其作为水污染应急处理方法；生物菌种自动投放装置12投放的生物菌种包括降解水体污染的生物菌，主要包括脱氮除磷微生物菌剂、底泥降解菌等生物菌剂，用于富营养化水体中氮、磷的营养元素的去除和降解。

所述动力设备舱6包括发电机组13、锂电池组14、混合动力控制装置15、控制柜16、变频器17、交流电机18、减速器19和螺旋桨20；所述混合动力控制装置15分别与所述发电机组13、所述锂电池组14连接，用于控制所述发电机组13与所述锂电池组14之间的自动切换；所述控制柜16分别与所述控制舱2、所述变频器17连接，所述变频器17与所述交流电机18连接；所述交流电机18与所述减速器19连接；所述减速器19与所述螺旋桨20连接；所述控制柜16通过所述变频器17控制所述交流电机18转动，所述交流电机18通过所述减速器19驱动所述螺旋桨20。所述发电机组13与所述锂电池组14均与各用电设备连接，用于为所述船体上的各个设备供电，所述太阳能电池板7通过电源控制管理器与锂电池组14连接，自动实现充电管理。所述变频器17用于控制交流电机18的转速，实现船体1的巡航速度控制，变频器17由控制舱2给定频率大小，频率大小决定电机转速控制。

所述远程通信设备包括雷达21和天线22；所述雷达21和天线22均通过设备架23设置在所述船舱外部；所述设备架23还用于设置所述水面拍摄设备4。

作为一种可选的实施方式，所述动力设备舱6还包括控制屏24；所述控制屏与所述发电机组连接，用于显示所述发电机组的运行参数。

本实施例的水生态监测与修复水面机器人，能够实现对水生态的自动实时动态监测以及水污染早期预警。

本实用新型中上述所述的水生态监测与修复水面机器人的工作过程如下：

水质监测舱获取待测水体的水质参数和水下生物图像，水面拍摄设备对待测水体的水面生物进行拍摄，得到水面生物图像；所述水质参数包括溶解氧浓度、pH值、温度、浊度、电导率、叶绿素含量、蓝绿藻含量以及矿物质含量。控制舱依据所述水下生物图像以及水面生物图像，控制水处理设备舱对所述待测水体进行修复。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种水生态监测与修复水面机器人，其特征在于，包括：船体、控制舱、水质监测舱、水面拍摄设备、水处理设备舱以及远程通信设备；所述船体的船舱内设置所述控制舱、所述水质监测舱以及所述水处理设备舱，所述船舱外部设置所述水面拍摄设备和所述远程通信设备；

所述控制舱分别与所述水质监测舱、所述水面拍摄设备、所述水处理设备舱连接；所述水质监测舱用于监测待测水体的水质参数，并获取水下生物图像；所述水面拍摄设备用于获取水面生物图像；所述水质参数包括水质常规五参数和水质营养化程度参数；所述水质营养化程度参数包括叶绿素含量、蓝绿藻含量、氮、磷和有机污染物含量；所述控制舱用于接收所述水质参数、所述水下生物图像以及所述水面生物图像，并控制所述水处理设备舱对所述待测水体进行修复；所述远程通信设备分别与所述水质监测舱、所述水处理设备舱连接，用于将获取的数据远程发送出去。

2.根据权利要求1所述的一种水生态监测与修复水面机器人，其特征在于，所述水质监测舱包括：

水生态监测仪，与所述控制舱连接，用于监测所述待测水体的水质参数；

水下摄像机，与所述控制舱连接，用于对所述待测水体的水下生物进行拍摄，得到水下生物图像。

3.根据权利要求2所述的一种水生态监测与修复水面机器人，其特征在于，所述水生态监测仪包括：

水质五参数监测仪，用于监测所述待测水体的水质常规五参数；所述水质常规五参数包括溶解氧浓度、pH值、温度、浊度和电导率；

叶绿素监测仪，用于监测所述待测水体中的叶绿素含量；

蓝绿藻监测仪，用于监测所述待测水体中的蓝绿藻含量；

COD监测仪，用于监测所述待测水体中的COD含量；

氨氮监测仪，用于监测所述待测水体中的氨氮含量；

总磷监测仪，用于监测所述待测水体中的总磷含量；

总氮监测仪，用于监测所述待测水体中的总氮含量。

4.根据权利要求1所述的一种水生态监测与修复水面机器人，其特征在于，所述水处理设备舱包括：

爆氧机，与所述控制舱连接，用于通过微纳米或常规爆气为所述待测水体提供氧气；

水处理药剂自动投放装置，与所述控制舱连接，用于为所述待测水体投放水处理药剂；

生物菌种自动投放装置，与所述控制舱连接，用于为所述待测水体投放生物菌种。

5.根据权利要求1所述的一种水生态监测与修复水面机器人，其特征在于，还包括：

动力设备舱，设置在所述船舱内，用于驱动所述船体；

太阳能电池板；与所述动力设备舱连接，设置在所述船舱的外表面，用于为所述动力设备舱内的设备充电。

6.根据权利要求5所述的一种水生态监测与修复水面机器人，其特征在于，所述动力设备舱包括发电机组、锂电池组、混合动力控制装置、控制柜、变频器、交流电机、减速器和螺旋桨；

所述混合动力控制装置分别与所述发电机组、所述锂电池组连接，用于控制所述发电机组与所述锂电池组之间的自动切换；所述控制柜分别与所述控制舱、所述变频器连接，所述变频器与所述交流电机连接；所述交流电机与所述减速器连接；所述减速器与所述螺旋桨连接；所述控制柜通过所述变频器控制所述交流电机转动，所述交流电机通过所述减速器驱动所述螺旋桨。

7.根据权利要求1所述的一种水生态监测与修复水面机器人，其特征在于，所述远程通信设备包括雷达和天线；所述雷达和天线均通过设备架设置在所述船舱外部；所述设备架还用于设置所述水面拍摄设备。

8.根据权利要求6所述的一种水生态监测与修复水面机器人，其特征在于，所述动力设备舱还包括控制屏；所述控制屏与所述发电机组连接，用于显示所述发电机组的运行参数。