一种新型捕藻船的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型捕藻船，主要由六个部分组成：船体单元、捕藻单元、脱藻单元、储藻单元、检测单元及供能单元。该新型捕藻船采用滤斗链来打捞藻水，用链式传动的方式来传输藻水，并通过筛网进行藻水一级分离，实现高效的蓝藻捕集。与现有的捕藻船相比，具有节能环保、结构简单、适用性强以及效率高等特点。
【专利说明】一种新型捕藻船
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型捕藻船，特别是涉及一种具备自动检测、自动捕集蓝藻技术的捕藻船。
【背景技术】
[0002]对于蓝藻爆发的严峻现状，国内外开展了相关研究，并制定了各种各样的治理方案，主要从物理、化学和生物三个方面进行治理。其中物理方法形式繁多，实际中普遍采用的是机械清除的方法，并已研制出分离型捕藻船、吸取型捕藻船及综合型捕藻船治理蓝藻，但这些捕藻船的能耗较大并且自动化程度低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供了一种新型蓝藻捕集船从而降低能耗，提高自动化程度。
[0004]为此，本发明采用以下技术方案:所述新型捕藻船包括船体单元、捕藻单元、脱藻单元、储藻单元、检测单元和供能单元，其中船体单元优选对称尖首双体船，捕藻单元包括弯板链、链轮、同步带轮组、滤斗、调节板以及电机，脱藻单元包括气泵和排气管，储藻单元采用抽屉式储藻箱，检测单元包括压力传感器、超声波传感器、限位传感器、摄像头以及浓度传感器，供能单元包括太阳能电池板、蓄电逆变组件以及甲烷发动机。
[0005]所述船体单元采用双体船；所述双体船优选尖首双体船；所述尖首双体船优选对称型尖首双体船；所述对称型尖首双体船，其前端自动形成喇叭形入口 ；两个船体各装有一个螺旋桨，以实现船体前进、后退以及转弯运动。
[0006]所述捕藻单元设置在双体船中间及甲板上；所述捕藻单元包括弯板链、链轮、同步带轮组、滤斗、调节板以及电机；所述弯板链由前后两对链轮带动；所述链轮由同步带轮组带动；所述同步带轮组由电机带动；所述滤斗由不锈钢筛网及支架组成，并且固定在弯板链上，随弯板链不断地循环转动，以实现捕藻，并采用不锈钢筛网来实现藻水一级分离；所述调节板共有三个孔，其中一个孔与轴承采用过盈配合，另外一个孔与轴承采用间隙配合，调节板中间钻有一个孔，可以装全螺纹螺柱，用于调节滤斗链的吃水深度；所述电机安装在甲板上，为整个捕藻单元提供动力。
[0007]所述脱藻单元由气泵以及排气管组成；所述气泵安装在甲板上，用于提供压缩空气；所述排气管的一端与气泵连接，排气管的另一端上开有多个排气孔，在滤斗不锈钢筛网运动到所述储藻箱上方并处于水平位置或处于水平位置以下时，通过所述排气孔从滤斗不锈钢筛网的上方往下吹气，采用反吹的方式吹落粘附在滤斗不锈钢筛网上的蓝藻，使蓝藻落入所述储藻箱内。
[0008]所述储藻单元采用抽屉式储藻箱，其底部装有滑轮，可以在滑轨上运动，便于更换储藻箱。
[0009]所述检测单元包括压力传感器、超声波传感器、限位传感器、摄像头、浓度传感器；所述摄像头安装在摄像头支架上，可以随支架旋转，用于拍摄水华湖面；所述摄像头支架安装在双体船前部；所述压力传感器布置在抽屉式储藻箱的滑槽上，用于测量蓝藻水的质量；所述超声波传感器用于布置在船体前端，用于测量水华区域与船的距离；所述限位传感器用于控制滤斗链与水面的夹角；所述浓度传感器用于测量水华区域蓝藻的浓度。
[0010]所述供能单元由太阳能电池板以及甲烷发动机组成；所述太阳能电池板布置在船体箱体的斜面上，利于太阳能电池收集能量；所述甲烷发动机布置在船舱内，燃料采用蓝藻发酵产生的甲烷。
[0011]捕藻单元、脱藻单元、储藻单元、检测单元及供能单元全部安装在船体单元上，当检测单元检测到蓝藻的位置，然后经过捕藻单元进行捕藻，当检测单元检测到捕藻单元中的滤斗达到设定区域时，启动脱藻单元进行脱藻，将蓝藻吹入储藻单元，当检测单元检测到储藻单元的蓝藻达到设定质量时，停止捕藻单元，捕藻船驶向出发点。
[0012]本发明的具体工作流程是:被固定在双体船前部的摄像头拍摄湖面照片，通过控制器的分析，判断出蓝藻爆发区域。控制器发送指令给螺旋桨，捕藻船向蓝藻爆发区域前进，到达指定区域后，接着采用浓度传感器测量蓝藻的浓度，由浓度传感器测得的数据经控制器处理后传递给调节装置，调节滤斗链的角度及运转速度，以获得最佳捕藻效率。此时，由限位器控制滤斗链的角度。随着滤斗链不断地循环，蓝藻被捕集上来，并在传送的过程中实现藻水一级分离，在滤斗达到设定区域时，气槽吹出压缩气体反吹滤斗，将捕集上来的蓝藻吹到储藻箱中，储藻箱底部的压力传感器可以检测捕捞到的蓝藻的质量，当质量达到预先设定的目标值时，滤斗链停止工作，滤斗离开水面，捕藻船驶向出发点，更换储藻箱后，继续工作。
[0013]本发明具有的特点:
(1)结构设计:采用双体船，适合在水华湖面上运行，利于捕藻；采用流线型外形，降低风阻，节能经济。
[0014](2)混合动力:采用太阳能、沼气等清洁可再生能源给捕藻船提供动力。太阳能通过太阳能电池膜转化为电能，而沼气来自于捕集上来的蓝藻发酵而成，节能经济环保。
[0015](3)新型捕藻方式:采用滤斗链打捞藻水，用链式传动的方式运输藻水，并通过筛网实现藻水一级分离，能耗大大降低。
[0016](4)全自动捕集:船上不需要操作人员，自动识别捕藻区域，自动调节相关参数，实现全自动捕集。
[0017](5)协同工作:多艘捕藻船一起工作，互不干扰，实现大规模捕藻，提高捕藻效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为新型捕藻船的总体结构示意图。
[0019]图2为捕藻单元的结构示意图。
[0020]图3为新型捕藻船的工作流程图。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示,本发明包括船体单元、捕藻单元、脱藻单元、储藻单元、检测单元及供能单元。供能单元由太阳能电池板14以及甲烷发动机15组成；太阳能电池板14布置在船体的斜面上，利于太阳能电池收集能量；甲烷发动机15布置在船舱内，燃料采用蓝藻发酵产生的甲烷。
[0022]安装在捕藻船前端摄像头座13上的摄像头12拍摄水华湖面并用超声波传感器11测量水华区域的距离。在捕藻船到达水华区域后，采用浓度传感器测量蓝藻的浓度，调整调节板6的角度，同时采用限位传感器控制滤斗链与水面的夹角，以获得最佳的吃水深度。调节好链轮3的转速后，捕藻船以缓慢的速度前行，双体船1的前端呈喇叭形入口。滤斗链上的滤斗5捕集湖面上的蓝藻，随着滤斗链的运行，滤斗5中的藻水实现了藻水一级分离，接着滤斗5被传递到蓝藻脱附区域。此时，带有多个排气孔的排气管9将压缩空气直接吹到滤斗5的背面，实现蓝藻脱附过程。所述排气管通过连接管与气泵8相连。滤斗5完成脱附后便离开脱附区域继续捕藻，脱附的蓝藻直接掉落到了抽屉式储藻箱10中。所述抽屉式储藻箱10布置在排气管9的正下方。在抽屉式储藻箱10的滑槽上布置着压力传感器，用于检测抽屉式储藻箱10中藻水的质量。当藻水质量达到设定值时，滤斗链停止工作，离开水面，捕藻船返回岸边更换抽屉式储藻箱10。
[0023]如图2所示，捕藻单元包括弯板链2、调节板6、链轮3及同步带轮组4。滤斗5等间距的布置在弯板链上构成了滤斗链，滤斗5的一个侧面固定有筛网。滤斗链由上下两组链轮3带动,链轮3则由同步带轮组4带动。同步带轮组4由电机7带动。滤斗链通过轴承固定在调节板上，因此调节板可以调节滤斗链与水面的角度。含有大量水的藻水被滤斗5捕集上来后，在滤斗5上升的过程中，由于筛网的孔径要比蓝藻大且蓝藻本身具有较大的粘性，于是藻水中的部分水从筛网流出，蓝藻仍然留在滤斗5中，即实现藻水一级分离。滤斗运动到脱附区域，在排气管喷出的压缩空气的作用下，蓝藻脱附后落入抽屉式储藻箱10内。
[0024]如图3所示是多个新型捕藻船协同工作的工作流程，单个新型捕藻船的工作过程前文已经提及。多个新型捕藻船的协同工作是在单个新型捕藻船的基础上建立的。使用超声波传感器及蓝牙通讯可以实现船体与船体之间的信息交换，采用一定的算法便可以实现多个捕藻船的协同工作。
[0025]为了充分地阐释上述实施方式，下面就新型捕藻船的两个主要设备:双体船、滤斗链，作进一步说明。
[0026]1.双体船
如图1所示，双体船1呈对称布置且其采用了尖首船体，这是为了形成喇叭形入口，有利于增大蓝藻捕捞区域藻水的浓度，提高捕捞效率。双体船1的尾部有两个螺旋桨16，可以控制船体的运动。藻水对船体具有腐蚀作用和粘附作用，因此在船体表面涂上了防腐蚀、防粘附的涂料。
[0027]2.滤斗链
滤斗链的结构如图2所示，多个滤斗5等间距的固定在弯板链上就组成了滤斗链。滤斗5的形状呈三棱柱状，为了脱去藻水中的部分水，滤斗5的一个侧面固定了一张筛网，其孔径比蓝藻小。由于在蓝藻的捕捞过程中增加了藻水分离的过程，与直接用泵抽取藻水相t匕，节约了能耗，也就降低了后续处理过程的资源消耗。此外，蓝藻的密度要比水小，这就意味中相同载重量的双体船，采用滤斗链捕藻可以捕集到更多的蓝藻。为了减轻船体自身的重量，弯板链及链轮可以采用轻质、耐腐蚀、高强度的材料。滤斗链的吃水深度及运转速度都可以根据水华的情况进行实时调节以获得最佳捕藻效率。
[0028]此外，本发明上述【具体实施方式】中所涉及的双体船为对称尖首双体船，仅为优选实施例，具体实施时可以采用非对称双体船等其他类型的双体船。
[0029]同时，本发明上述【具体实施方式】中涉及的滤斗为三棱柱形状，仅为优选实施例，具体实施时可以采用曲面柱体等形状。
[0030]上述【具体实施方式】用来解释说明本发明，仅为本发明的优选实施例而已，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种新型捕藻船，其特征在于该新型捕藻船设有船体，捕藻单元、脱藻单元、储藻单元、检测单元及供能单元均布置在船体上；所述捕藻单元采用滤斗进行捕藻；所述检测单元采用摄像头拍摄水华湖面，采用压力传感器测量藻水的质量，采用超声波传感器测量水华区域与船的距离，采用限位传感器控制滤斗链与水面的夹角，采用浓度传感器测量水华区域蓝藻的浓度。
2.如权利要求1所述的一种新型捕藻船，其特征在于所述船体单元采用双体船；所述双体船优选尖首双体船；所述尖首双体船优选对称型尖首双体船；所述对称型尖首双体船，其前端形成喇叭形入口。
3.如权利要求1所述的一种新型捕藻船，其特征在于所述捕藻单元设置在双体船中间及甲板上；所述捕藻单元包括弯板链、链轮、同步带轮组、滤斗、调节板、电机；所述弯板链由前后两对链轮带动；所述弯板链优选不锈钢弯板链；所述链轮由同步带轮组带动；所述同步带轮组由电机带动；所述滤斗由不锈钢筛网及支架组成，并固定在弯板链上，随弯板链循环转动，以实现捕藻，并利用不锈钢筛网来实现藻水一级分离；所述调节板有三个孔，其中第一个孔与轴承采用过盈配合，第二个孔与轴承采用间隙配合，第三个孔钻在调节板中间，可以装全螺纹螺柱，用于滤斗链的定位；所述主动电机安装在甲板上，为捕藻单元提供动力。
4.如权利要求3所述的一种新型捕藻船，其特征在于所述脱藻单元由气泵、排气管组成；所述气泵安装在甲板上，用于提供压缩空气；所述排气管的一端与气泵连接，排气管的另一端上开有多个排气孔，在滤斗不锈钢筛网运动到所述储藻单元的储藻箱上方并处于水平位置或处于水平位置以下时，通过所述排气孔从滤斗不锈钢筛网的上方往下吹气，采用反吹的方式吹落粘附在滤斗不锈钢筛网上的蓝藻，使蓝藻落入所述储藻箱内。
5.如权利要求1所述的一种新型捕藻船，其特征在于所述储藻单元采用抽屉式储藻箱；所述抽屉式储藻箱，底部装有滑轮，可以在滑轨上运动，便于更换储藻箱。
6.如权利要求1所述的一种新型捕藻船，其特征在于所述检测单元包括压力传感器、超声波传感器、限位传感器、摄像头、浓度传感器；所述摄像头安装在摄像头支架上，可以随支架旋转，用于拍摄水华湖面；所述摄像头支架安装在船体前端；所述压力传感器布置在储藻单元的储藻箱的滑槽上，用于测量藻水的质量；所述超声波传感器布置在船体前端，用于测量水华区域与船的距离；所述限位传感器用于控制滤斗链与水面的夹角；所述浓度传感器用于测量水华区域蓝藻的浓度。
7.如权利要求1所述的一种新型捕藻船，其特征在于所述供能单元由太阳能电池板以及甲烷发动机组成；所述太阳能电池板布置在船体的斜面上，利于太阳能电池收集能量；所述甲烷发动机布置在船舱内，燃料采用蓝藻发酵产生的甲烷。
8.如权利要求1所述的一种新型捕藻船，其特征在于捕藻单元、脱藻单元、储藻单元、检测单元及供能单元全部安装在船体单元上，当检测单元检测到蓝藻的位置时，然后经过捕藻单元进行捕藻，当检测单元检测到捕藻单元中的滤斗达到设定区域时，启动脱藻单元进行脱藻，将蓝藻吹入储藻单元，当检测单元检测到储藻单元的蓝藻达到设定质量时，停止捕藻单元，捕藻船驶向出发点。
【文档编号】B63H21/20GK104260839SQ201410489698
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】黄福艇, 卢建刚, 娄常绪, 胡玲雅, 姚连英, 刘鹏, 沈伟杰, 应晓园, 诸丁一, 刘彤 申请人:浙江大学