[发明专利]一种用于蓝藻水华预警及自主投药抑藻的无人船和方法

权利要求书

1.一种蓝藻水华预警和自主投药抑藻的方法，所述方法包括：

S1：模拟蓝藻生物量X的比增长速率μ与水体胞外营养盐浓度S_ex之间的响应关系，带入式2b，进行方程拟合，计算得到代表维持单位生物量蓝藻所需营养盐浓度的维持系数m、Contois方程中的生长系数K_c和蓝藻生物量最大比增长速率μ_max，

对水体氮磷营养盐浓度S_ex及叶绿素a(Chl-a)浓度进行监测，以叶绿素a的浓度作为生物量X，同时利用拟合式2b获得的m、K_c、μ_max输入如式4b所示的蓝藻水华预警方程，对蓝藻水华暴发风险进行预测，得到藻华预计爆发时间t，

式中，X₀代表起始时间t₀时的初始生物量，X_t是代表时间t时刻的生物量，

S2：定义抑藻缓释微粒对铜绿微囊藻的相对抑制率计算公式为：

式中，IR为相对抑制率，N为加入抑藻缓释微粒实验组的藻密度，N₀为对照组藻密度，在实验室中，记录投入抑藻缓释微粒之后达到目标抑制率时的天数Y，通过对不同浓度抑藻缓释微粒对对数增长期藻细胞增长抑制效果的比较，获得所需天数与有效抑藻缓释微粒浓度的线性关系，

Y＝kX+b 式6

式中，X为投加抑藻缓释微粒的浓度，Y为达到目标抑制率所需的天数，计算得到常数k和b，

S3：再将S1步骤中得到的t作为S2中式6的Y，得到抑藻缓释微粒的投加浓度X，通过投药装置将抑藻缓释微粒投放于水体中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述S1中，水体氮磷营养盐浓度S_ex是指氮浓度或磷浓度，分别带入式4b中进行藻华暴发时间t的计算，以t值较小的情况为准。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述S1中，以每20s一次的频率对水体氮磷营养盐浓度Sex及叶绿素a浓度进行监测。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述S2中，目标抑制率为80％。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述S2中，所述抑藻缓释微粒为过氧化钙-海藻酸缓释剂。

6.实现权利要求1-5中任一项所述的方法的无人船，包括船体、动力驱动系统、控制及信号传输系统、水华监测预警系统和自主投药系统。

7.根据权利要求6所述的无人船，其中，船体为V形充气船体，在船体的顶面固装载物平台，在载物平台的顶面中后侧固装一倾斜支架，在支架上安装无人船控制系统、天线、高清摄像头；倾斜支架竖直支撑杆与载物平台相交处焊接固定水质监测探头的装置，探头通过固定装置的孔道进行上下伸缩，船体中前侧的凹槽内放置可拆卸的投药箱或水样采集装置，投药箱底部安装螺旋杆进行药物推送，水样采集装置包括两套相同的蠕动泵及水样保存袋，以先后顺序进行水样的抽取，船体侧面使用橡胶加厚防擦条，船底粘贴加厚防擦带。

8.根据根据权利要求6所述的无人船，其中，所述的动力驱动系统由电池箱及螺旋桨构成，船尾左右各安装一个螺旋桨。

9.根据权利要求6所述的无人船，其中，所述自主投药系统与所述水华监测预警系统相耦合，水华监测预警系统在对水华暴发风险进行评估后，通过固定算法计算得到不同投药区域的投药量，自主投药系统将会自动设置投药箱底部螺杆推动的周数定量进行抑藻药剂的投加。

10.根据权利要求6所述的无人船，其中，所述控制及信号传输系统包括航行控制器、船载数据传输模块；航行控制器分别连接螺旋桨电调、舵机及各个功能载荷的电调；航行控制器采用STM32单片机加载RTK定位系统、电子罗盘和IMU陀螺仪进行航行姿态控制，并通过无线串口进行数据远程回传；船载数据传输模块无线连接地面数据传输模块，地面数据传输模块通过数据线连接平板电脑，平板电脑无线连接遥控器。