[发明专利]一种水华防控机器人

说明书

技术领域

本发明涉及水环境保护领域，具体涉及一种水华防控机器人。

背景技术

水华是由于富营养化引起的藻类种群暴发现象。文献显示：一般水华藻类的个体直径在2～200μm。直径在50μm以上个体（群体）占80%以上。

水华爆发时，大面积水域被覆盖，水生植物因无法进行光合作用而死亡，造成水域底层溶解氧缺乏，藻毒素过多，使鱼类等水生动物、沉水植物因缺氧而窒息死亡，从而使水质腐败，散发恶臭。威胁饮用水安全。

富营养化水体的水华防治，主要依靠絮凝和机械过滤。我国大型富营养化湖泊，对水华以大型打捞船为主，而且适合于高密度藻类水华爆发之后的处理。中国南方地区中小型湖塘多而水浅，水华成为“多发病。”物理滤除法具有重要意义，如果研制一种中小型水域用的太阳能机器人，能遥控、自动、高效清除藻类，低成本预防水华的暴发，全年无休24小时工作，可节约大量船只、人力、能源和费用。在水华爆发之前，控制水华藻类密度，防止水华爆发。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水华防控机器人，得到一种能够在水华爆发之前，控制水华藻类密度，防止水华爆发的设备。

本发明的技术方案如下：

一种水华防控机器人，包括过滤系统、控制系统、运动系统和能源系统构成；

所述过滤系统包括一个水泵、四个过滤箱和支撑板，水泵固定于支撑板中间的开口，四个过滤箱分别设于支撑板上方，水泵入水口装有不锈钢筛网，水泵出水口安装出水总管，出水总管分为四个出水分管分别连接至四个过滤箱；所述过滤箱上设有泄水孔洞，箱内装有溢出式过滤袋；

所述控制系统包括自动驾驶系统、人机交互系统、太阳能电池板控制系统和水泵控制系统；所述自动驾驶系统包括接收遥控器信号的遥控信号接收模块和接收计算机信号的无线串口模块，处理输入的运动控制信号的单片机模块、将信号输入不同的电子调速器模块的运动控制模块和驱动螺旋桨，调节螺旋桨转速的电子调速器模块；所述人机交互系统包括接收并解码手机短信的GSM解码器模块、处理信号，并将其输入GSM解码器模块或LCD显示屏模块的单片机模块以及解码并回复手机短信的GSM解码器模块和显示机器人工作状态的LCD显示屏模块；所述太阳能电池板控制系统包括接收时间信号的GPS时间模块、处理信号并将其输入步进电机驱动模块的单片机模块以及驱动伺服电机升降的步进电机驱动模块；水泵控制系统包括接收计算机信号的无线串口模块、处理信号，并将其输入步进电机驱动模块的单片机模块以及驱动伺服电机升降的步进电机驱动模块；

所述运动系统包括支撑板、四个浮筒、六个螺旋桨和伺服电机；所述四个浮筒和四个螺旋桨依次均匀固定于支撑棒下方，四个螺旋桨推进方向分别为前后左右四个方向；另外两个螺旋桨设于四个浮筒中的两个的外侧切线方向且该两个涵管式螺旋桨推进方向相反，伺服电机分别与六个螺旋桨电连接；

所述能源系统包括由太阳能电池板控制系统控制的太阳能电池板，为整个机器人的运行提供能源。

所述溢出式过滤袋为孔径在50-100μm的筛网式过滤袋。

所述溢出式过滤袋上设有拉链结构。

所述溢出式过滤袋上设有塑料接口，与出水分管口螺纹连接。

所述螺旋桨为涵管式螺旋桨。

本发明通过控制电脑设定坐标，无线电传送坐标数据，根据GPS定位控制系统的引导，实现水华防控机器人的自动驾驶；可以手机短信的形式，向机器人发布指令；可主动调取装置有关信息以及获得如位置坐标，水温，藻类密度等信息。

本发明在研制过程中，在试验中探索、创新了以下多种过滤方式：1.笼屉式过滤：效率低下，压力较小使水无法渗透；2.螺旋状梯型多层滤网：增加接触面积，仍然效率较低，水量较小；3.硅藻土滤芯：陶瓷滤芯密度大、管壁厚，水压不够，效率低；4.管道式滤袋：易堵塞；5.溢出式滤袋：制作工艺、技术较复杂。通过调研和试验，我们选择了以溢出式滤袋作为主要过滤方式。

溢出式滤袋虽有制作工艺复杂的不足，但是其优点亦十分突出：使用本发明的上述设计，滤袋可以设计专用接口与过滤箱安装在一起，方便了拆卸滤袋；滤袋上设有拉链结构，方便了清除其中的藻类；水泵入水口的不锈钢网可以防止杂物进入系统，造成破坏；过滤箱体有泄水孔洞，新型过滤系统是开放式的，难以堵塞，能保证水体及时流出。过滤系统具有高效，方便清洁，适于反复使用的优点。

六个螺旋桨中的四个固定在支撑板上，分别开启不同的螺旋桨可以使之向前后左右四个不同方向运动；设于浮筒上的螺旋桨推进方向相反，且都是沿浮筒外圆切线方向，故可以使之进行顺时针和逆时针双方向的转动。