[发明专利]一种可自主选择净化水域的智能生态浮岛装置

权利要求书

1.一种可自主选择净化水域的智能生态浮岛装置，其特征在于：包括：主控单元、供电单元、推进单元、锚定单元、监测单元、通信单元、定位单元、上位机软件和云平台，所述推进单元包括推进器，包括铁锚、减速电机和超声波收发装置；

上位机开机，并进行系统初始化，通过遥感或地理信息数据库获得待治理水域形状的栅格数据，将数据输入上位机软件中；在上位机软件中依据目标水域的经纬度信息，使用遍历算法，计算得到“s”型的最佳路径，通过云平台发送至浮岛主控单元；

主控单元启动两侧推进器，开始缓慢巡航；在航行过程中，主控单元将定位单元获取的当前位置与预定轨迹进行实时对比，若浮岛轨迹发生偏离，则通过控制算法进行轨迹纠正；浮岛侧面的超声波收发装置在浮岛行进中检测障碍物，在主控单元的控制下实现自主避障；主控单元通过调节浮岛两侧推进器的转速控制速度，利用差速实现转向；

浮岛运动的同时，监测单元实时读取水质数据，由主控单元内置程序判断出水质状况；当主控单元判断水质评分劣于阈值，则关闭推进器，系统判断开始治理；

放锚前，由浮岛上的超声波收发装置向水底发射信号测出水深d，主控单元确定放锚长度，同时应对水位上涨；

放锚后超声波收发装置每半时测一次水深，检测到水位有涨跌，主控单元控制电机调整放出的锚绳长度；

浮岛停下后，检测单元每隔4小时采集一次水质信息，当连续多次采集到水质优于阈值后，主控单元控制减速电机将铁锚提升至浮岛底部；主控单元控制开动推进器，浮岛沿原定轨迹继续遍历剩余水域，直至完成整个水域的治理；全过程采用通信单元将水质和位置坐标上传到云平台，用户在终端登录云平台后可查看数据和下发指令，可实现一键召回和前往特定位置的功能。

2.如权利要求1所述的一种可自主选择净化水域的智能生态浮岛装置，其特征在于：所述主控单元采用STM32F103C8T6单片机，用于规划运动路线、读取传感器数据、评估水质状况和控制浮岛运动。

3.如权利要求1所述的一种可自主选择净化水域的智能生态浮岛装置，其特征在于：所述锚定单元，包括带减速箱的直流电机和失电制动器，失电制动器和减速箱连接在直流电机的转轴上，其中失电制动器包括衔铁、制动盘、弹簧和法兰盘，铁锚为锚重50kg球形铁锚，采用可升降铁锚固定方式进行固定球形铁锚，使用带减速箱的直流电机进行牵引，传动轴半径最大为3cm；所述减速电机为额定力矩为45kg·cm，额定转速15r/min，功率28W的42GX775R减速电机；超声波收发装置向水底发射信号，测量水深d，从而确定放锚长度；采用失电制动器防止直流电机停机时铁锚下坠，失电制动器通电时，衔铁被吸合，与制动盘脱离，传动轴可正常转动，直流电机断电时，电磁力消失，在失电制动器的作用下，弹簧压住衔铁，制动盘与衔铁及法兰盘之间产生摩擦力矩，用于阻止铁锚下坠。

4.如权利要求1所述的一种可自主选择净化水域的智能生态浮岛装置，其特征在于：所述推进单元采用T60水下推进器，推进器采用2216直流无刷电机，单个推力1.65～2.1kg，推进器最大外径77mm，总长92mm，用于调节两侧螺旋桨的转速使浮岛前进、后退或转向。

5.如权利要求1所述的一种可自主选择净化水域的智能生态浮岛装置，其特征在于：所述供电单元采用太阳能电池板将光能转换为电能，储存到锂电池中，锂电池的输出经过电压变换电路后对浮岛上所有的电子设备供电。

6.如权利要求5所述的一种可自主选择净化水域的智能生态浮岛装置，其特征在于：太阳能电池板采用了50W功率的电池板，面积640mm*530mm，电池的选择，采用锂电池，电池大小选择12.6V\20A。