[发明专利]多自由度水体监测与增氧机器人

说明书

本发明公开了一种多自由度水体监测与增氧机器人，包括能源动力单元、智控单元、巡游驱动单元、检测及曝气单元。能源动力单元将风能和太阳能转化为本装置在水中自由移动和曝气所需能源，智控单元可自动化控制巡游驱动单元确定行进方向及曝气位置，检测及曝气单元自动检测DO浓度，当DO浓度较低时，智控单元发出曝气指令，可完成曝气的深度、曝气方向和曝气时间的多元化；同时，可以安装Eh、pH、浊度、叶绿素a和蓝绿藻等监测探头，实现水质监测的方位自由化。本发明适用于富营养化水体，采用多能源形式供能，通过智控单元可自动化调控多自由度水体监测与增氧机器人对于水体的曝气位置和曝气量，具有多自由度、自动化的优点，极大提升了的生态修复的效率。

一、技术领域

本发明涉及水环境技术领域，具体为一种多自由度水体监测与增氧机器人

二、背景技术

目前很多水环境修复设备通过增加污染水体中的溶解氧来净化水质，国内外已经公开了多种形式的水环境曝气增氧机器人。

中国发明专利201810807675.5公开了“一种基于生态修复用河道增氧机器人”，该河道增氧机器人能够高效率的生氧，同时能够根据水的深浅调节增氧深度，使用方便易行，极大的提高了生态修复的效率；中国发明专利201810280255.6公开了“一种水体曝气机器人”，该机器人设置多种形式的曝气装置，解决了人工曝气的运转和管理不方便的问题；中国发明专利201811247448.8公开了“一种污水曝气机器人”，该机器人能根据所处水体的污染程度规划增氧路线，筛选出最佳的曝气路线，达到曝气处理效率最高的目的。

上述曝气增氧机器人虽然大多满足曝气增氧的功能，但很少能智能化调节曝气位置、曝气深度、曝气面积和曝气量大小，曝气效率低、成本高，自由度小，很少具备水质指标采集和数据处理并根据水质状况自动曝气的功能，此外机器人智能化程度低无法自动巡航，自由程度较低，增加了人力成本。

三、发明内容

本发明的主要目的是提供一种多自由度的水体增氧机器人，旨在解决现存曝气增氧机器人曝气面积小、曝气效率低、曝气深度无法自动调节、曝气方法单一、智能化程度低和人工成本高的问题。

本发明集曝气圆盘机械曝气、驱动旋转桨翻转曝气、自吸喷射泵喷射曝气于一体，曝气方式丰富，并且曝气面积及曝气深度可自主调节，智能化程度高，可实现自动检测反馈增氧，可无线远程控制，实现曝气位置与曝气路线最优化。

本发明所提出的多自由度水体监测与增氧机器人包括能源动力单元、智控单元、巡游驱动单元、检测及曝气单元；能源动力单元包括小型风力发电机、能量分转器、太阳能电池、蓄电池；智控单元包括LED照明灯、摄像头、超声波测距传感器、无线信号传输器、微电脑处理系统、定位装置、无线智控终端、显示屏、输入端、远程控制器；巡游驱动单元包括电控齿轮、旋转力臂、滑动桨面刷、驱动旋转桨、驱动电机；检测及曝气单元包括高压鼓风机、自动伸缩管、曝气圆盘、气盘刷、曝气孔、DO电极、可更换电极一、可更换电极二、喷射管、自吸喷射泵、圆筒过滤网、防水保护罩。

所述能源动力单元中小型风力发电机采用H型垂直轴风力发电机，叶片选用了飞机翼形形状，在风轮旋转时不会因变形而改变发电效率。风轮由垂直于地面的5个H型叶片组成，由轮毂固定在垂直轴上，安全性好，并且启动风速低，能最大限度利用风力资源，发电量较其他类型的风力发电机高。

所述能源动力单元中能量分转器与小型风力发电机与太阳能电池相连，同时接收它们所转化的电能，将电能临时存储，并根据蓄电池的用电情况判断是否对蓄电池充电。

所述智控单元中摄像头可对多自由度水体监测与增氧机器人运行的水体环境实时监控，便于工作人员监测工作状态并实施手动控制。