一种用于农业肥料引发的水体污染治理设备及其工作方法与流程

本发明涉及农业污染领域，特别涉及一种用于农业肥料引发的水体污染治理设备及其工作方法。

背景技术：

我国历来就是一个农业大国，随着科学技术的进步，农药技术也随着提高，目前农药在农业种植中应用十分广泛，几乎所有种植项目均会使用到农药，在农药使用不当会造成及其严重的环境问题，例如，农药污染已成为影响水环境的一个重要因素。首先是累积于饮用水源和土壤中的化肥和农药对沿海省份的广大居民健康构成了威胁。其次是引起农业土壤、水体和大气的环境质量衰退，尤其是引起湖泊、河流、浅海水域生态系统的富营养化，导致水华和赤潮的频繁发生。

技术实现要素：

发明目的：为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种用于农业肥料引发的水体污染治理设备及其工作方法，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

技术方案：一种用于农业肥料引发的水体污染治理设备，包括无人船、检测机构以及控制机构，所述控制机构包括处理器、驱动装置、定位装置、导航装置以及存储装置，所述处理器分别与所述驱动装置、所述定位装置、所述导航装置以及所述存储装置连接，所述定位装置用于获取所述无人船的位置信息并将所述位置信息发送给所述处理器，所述导航装置用于生成所述无人船的航行路线并将所述航行路线发送给所述处理器，所述存储装置用于存储水体污染数据，所述无人船包括摄像装置、打捞装置、收集仓、隔离装置以及存储仓，所述摄像装置设置于所述无人船的四周，且与所述处理器连接，用于获取所述无人船周围的环境并将拍摄影像发送给所述处理器，所述打捞装置包括机械臂以及捞网，所述打捞装置设置于所述无人船的底部，且与所述驱动装置连接，用于打捞水体中的污染物，所述收集仓设置于所述无人船的上方，用于存放打捞起的污染物，所述隔离装置设置于无人船的底部，所述隔离装置设置为分体式结构，包括直线导轨、伸缩挡板、支撑架以及滤网，所述直线导轨呈横向设置于所述无人船的底板上，所述伸缩挡板以及所述支撑架分别与所述直线导轨相连，所述滤网设置于所述支撑架的表面，所述存储仓包括抛洒装置以及各类型降解剂，所述抛洒装置与所述驱动装置连接，用于输出所述降解剂，所述检测机构包括提取装置以及检测装置，所述提取装置设置于所述无人机的底板前方，且与所述驱动装置连接，用于提取流域内的水体并将所述水体输送至检测装置，所述检测装置与所述处理器连接，用于检测接收的水体成分并将所述水体成分发送给所述处理器。

作为本发明的一种优选方式，所述无人船还包括切割装置，所述切割装置设置于所述无人船的下方，且与所述驱动装置连接，用于切割缠绕物体。

作为本发明的一种优选方式，所述收集仓包括烘干装置、压缩装置以及输水导管，所述烘干装置以及所述压缩装置分别与所述驱动装置连接，所述烘干装置用于烘干所述收集仓内的污染物，所述压缩装置用于压缩所述收集仓内污染物的体积，所述输水导管用于排出收集仓内的积水。

作为本发明的一种优选方式，所述输水导管倾斜向下设置，通向无人船外侧，所述输水导管包括电控阀门，所述电控阀门与所述驱动装置连接，用于控制所述输水导管的通闭。

作为本发明的一种优选方式，所述无人船还包括拦截装置，所述拦截装置包括电动伸缩杆以及编织网，所述编织网连结所述电动伸缩杆，所述电动伸缩杆与所述驱动装置连接，用于固定所述编织网的位置，所述电动伸缩杆的顶部设置有警示灯，所述警示灯与所述驱动装置连接。

作为本发明的一种优选方式，包括以下工作步骤：

a)设定一预设区域，所述处理器获取所述预设区域并将所述预设区域发送给所述导航装置，所述导航装置生成所述无人船至所述预设区域以及在所述预设区域内的航行路线并向所述航行路线发送给所述处理器；

b)所述处理器向所述无人船输出航行信号，所述无人船按照所述航行路线运动；

c)在所述无人船航行过程中，所述处理器向所述驱动装置输出提取信号，所述驱动装置驱动所述提取装置提取预设含量的水体并将所述水体输送至检测装置；

d)所述检测装置检测接收的水体成分并将所述水体成分发送给所述处理器；

e)所述处理器根据所述水体成分判断所述水体的受污染等级是否大于或等于第一预设标准等级；

f)若是，所述处理器沿所述航行路线控制所述检测装置定程检测水体成分；

g)所述处理器判断所述水体的受污染等级是否存在增大趋势；

h)若是，所述处理器控制所述无人船继续向前航行，直至水体的受污染程度趋向平稳；

i)所述摄像装置获取所述无人船周围的环境并将拍摄影像发送给所述处理器；

j)所述处理器结合所述拍摄影像判断周围是否存在污染源；

k)若是，所述处理器控制所述无人船驶向所述污染源，并向所述驱动装置输出隔离信号，所述驱动装置隔离装置启动。

作为本发明的一种优选方式，在无人船航行过程中，所述摄像装置获取所述无人船周围的环境并将拍摄影像发送给所述处理器；

所述处理器判断所述水体上是否存在水体富营养化藻类；

若是，所述处理器控制所述无人船驶向藻类位置，并根据接收到的拍摄影像判断所述藻类是否连结呈一整体；

若是，所述处理器向所述驱动装置输出切割信号，所述驱动装置驱动所述切割装置将所述藻类切割呈若干段；

所述处理器向驱动装置输出打捞信号，所述驱动装置驱动所述打捞装置打捞所述藻类并将其转移至收集仓；

所述处理器向所述驱动装置输出开启信号，所述驱动装置驱动所述电控阀门开启；

打捞完毕后，所述处理器向所述驱动装置输出压缩信号，所述驱动装置驱动所述压缩装置启动；

所述处理器向所述驱动装置输出关闭信号，所述驱动装置驱动所述电控阀门关闭；

所述处理器向所述驱动装置输出烘干信号，所述驱动装置驱动所述烘干装置启动。

作为本发明的一种优选方式，所述处理器根据所述水体成分判断存储仓内是否存在适用的降解剂；

若是，所述处理器从提取出所述降解剂以及与所述降解剂对应的抛洒装置；

所述处理器向所述驱动装置输出抛洒信号，所述驱动装置驱动所述抛洒装置启动。

作为本发明的一种优选方式，向所述驱动装置输出隔离信号还包括：

所述处理器根据接收到的拍摄影像判断所述污染源排放的是否为液体污染物；

若是，所述处理器向所述驱动装置输出第一隔离信号，所述驱动装置驱动所述伸缩挡板向所述污染源处滑出；

若否，所述处理器向所述驱动装置输出第二隔离信号，所述驱动装置驱动所述支撑架向所述污染源处滑出。

作为本发明的一种优选方式，所述处理器判断所述水体的受污染等级是否大于或等于第二预设标准等级；

若是，所述处理器根据接收到的拍摄影像提取出水域两岸的位置，并分别控制无人船先后前往所述位置；

所述处理器向所述驱动装置输出拦截信号，所述驱动装置驱动所述电动伸缩杆在所述位置处插入水下。

本发明实现以下有益效果：

本发明提供的一种用于农业肥料引发的水体污染治理设备具有自动航行功能，可自动探索受污染水域并对其进行治理，使用本发明时，用户只需在处理器中设定一预设区域，无人船将自动航行至预设区域进行水质检测，并根据水体成分智能采取合适的治理方式；检测装置检测接收的水体成分并将水体成分发送给处理器，处理器根据水体成分判断水体的受污染等级是否大于或等于第一预设标准等级，若是，处理器从存储仓内提取出适用于当前环境的降解剂并将其通过抛洒装置输出；本发明通过定程检测的方法寻找污染源，在定程检测的过程中，若水体的受污染等级存在增大趋势，则表明无人船在逐渐接近污染源，当水体的受污染程度趋向平稳时，则表明无人船已到达污染源，处理器再借助摄像装置寻找污染源，再通过隔离装置将污染源隔离，其中，伸缩挡板适用于液体污染物，支撑架适用于固体污染物；当受污染等级大于或等于第二预设标准等级时，则启动拦截装置避免船只或人员误入污水水域，将电动伸缩杆插入污染水域的两岸，其间的编织网将水域分为两部分；本发明还设置有切割装置配合打捞装置同步作业，避免藻类缠绕机械臂，造成设备故障，本发明配备有若干种类型的降解剂，能够加速水体内农药的降解过程。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本发明提供的一种用于农业肥料引发的水体污染治理设备结构示意图；

图2为本发明提供的收集仓结构示意图；

图3为本发明提供的支撑杆结构示意图；

图4为本发明提供的拦截装置结构示意图；

图5为本发明提供的控制机构结构框图；

图6为本发明提供的一种用于农业肥料引发的水体污染治理设备工作方法流程图；

图7为本发明提供的加速水体中农药降解方法流程图；

图8为本发明提供的隔离装置工作方法流程图；

图9为本发明提供的拦截装置工作方法流程图；

图10为本发明提供的打捞物处理方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

如图1、2、3、4、5所示，一种用于农业肥料引发的水体污染治理设备，包括无人船1、检测机构2以及控制机构3，控制机构3包括处理器4、驱动装置5、定位装置6、导航装置7以及存储装置8，处理器4分别与驱动装置5、定位装置6、导航装置7以及存储装置8连接，定位装置6用于获取无人船1的位置信息并将位置信息发送给处理器4，导航装置7用于生成无人船1的航行路线并将航行路线发送给处理器4，存储装置8用于存储水体污染数据，无人船1包括摄像装置9、打捞装置、收集仓10、隔离装置以及存储仓11，摄像装置9设置于无人船1的四周，且与处理器4连接，用于获取无人船1周围的环境并将拍摄影像发送给处理器4，打捞装置包括机械臂12以及捞网13，打捞装置设置于无人船1的底部，且与驱动装置5连接，用于打捞水体中的污染物，收集仓10设置于无人船1的上方，用于存放打捞起的污染物，隔离装置设置于无人船1的底部，隔离装置设置为分体式结构，包括直线导轨14、伸缩挡板15、支撑架16以及滤网17，直线导轨14呈横向设置于无人船1的底板上，伸缩挡板15以及支撑架16分别与直线导轨14相连，滤网17设置于支撑架16的表面，存储仓11包括抛洒装置18以及各类型降解剂，抛洒装置18与驱动装置5连接，用于输出降解剂，检测机构2包括提取装置19以及检测装置20，提取装置19设置于无人机的底板前方，且与驱动装置5连接，用于提取流域内的水体并将水体输送至检测装置20，检测装置20与处理器4连接，用于检测接收的水体成分并将水体成分发送给处理器4。

无人船1还包括切割装置21，切割装置21设置于无人船1的下方，且与驱动装置5连接，用于切割缠绕物体。

收集仓10包括烘干装置22、压缩装置23以及输水导管24，烘干装置22以及压缩装置23分别与驱动装置5连接，烘干装置22用于烘干收集仓10内的污染物，压缩装置23用于压缩收集仓10内污染物的体积，输水导管24用于排出收集仓10内的积水。

输水导管24倾斜向下设置，通向无人船1外侧，输水导管24包括电控阀门25，电控阀门25与驱动装置5连接，用于控制输水导管24的通闭。

无人船1还包括拦截装置，拦截装置包括电动伸缩杆26以及编织网27，编织网27连结电动伸缩杆26，电动伸缩杆26与驱动装置5连接，用于固定编织网27的位置，电动伸缩杆26的顶部设置有警示灯28，警示灯28与驱动装置5连接。

具体地，本发明提供的一种用于农业肥料引发的水体污染治理设备包括无人船1、检测机构2以及控制机构3，控制机构3包括处理器4、驱动装置5、定位装置6、导航装置7以及存储装置8，无人船1包括摄像装置9、打捞装置、收集仓10、隔离装置、存储仓11、切割装置21以及拦截装置，打捞装置包括机械臂12以及捞网13，隔离装置包括直线导轨14、伸缩挡板15、支撑架16以及滤网17，存储仓11包括抛洒装置18以及各类型降解剂，检测机构2包括提取装置19以及检测装置20，收集仓10包括烘干装置22、压缩装置23以及输水导管24，输水导管24包括电控阀门25，拦截装置包括电动伸缩杆26、编织网27以及警示灯28。

其中，无人船1采用封闭式结构，其内外隔绝，无人船1具有自动航行功能，可自动探索受污染水域并对其进行治理。使用本发明时，用户只需在处理器4中设定一预设区域，无人船1将自动航行至预设区域进行水质检测，并根据水体成分智能采取合适的治理方式。摄像装置9包括若干监控摄像头，监控摄像头设置于无人船1的前后左右四侧，可呈360度监控无人船1四周的环境并分别将拍摄影像发送给处理器4，处理器4同步分析上述拍摄影像，并根据拍摄影像调整无人船1的航行路线，打捞装置设置于无人船1的左右两侧，两侧的打捞装置可同时作业，提高工作效率，收集仓10设置于无人船1的上方，收集仓10的顶部设置有电动室门，在默认状态下，电动室门处于关闭状态，仅当打捞装置启动后，同步开启电动室门，当打捞装置结束工作后，同步关闭电动室门，机械臂12升起后将捞网13内的藻类或其他污染物一并投入至收集仓10内，收集仓10内的输水导管24、压缩装置23以及烘干装置22对其内的藻类进行进一步处理，其中，输水导管24倾斜向下设置，便于收集仓10内的积水排向水域，本发明还设置有切割装置21配合打捞装置同步作业，避免藻类缠绕机械臂12，造成设备故障，本发明配备有若干种类型的降解剂，能够加速水体内农药的降解过程，直线导轨14呈横向设置于无人船1的底部且略带倾斜角度，在初始状态下，伸缩挡板15以及支撑架16横向设置于直线导轨14上，在工作中，先水平滑动，再沿直线导轨14的末端向下旋转，直至转化为竖直装置，脱离连接后，伸缩挡板15或支撑架16进行水体中将污染源隔离，伸缩挡板15以及支撑架16还可根据水体深度调整高度，拦截装置可避免船只或人员误入污水水域，将电动伸缩杆26插入污染水域的两岸，其间的编织网27将水域分为两部分。

实施例二

如图6所示，一种用于农业肥料引发的水体污染治理设备的工作方法，包括以下工作步骤：

a)设定一预设区域，处理器4获取预设区域并将预设区域发送给导航装置7，导航装置7生成无人船1至预设区域以及在预设区域内的航行路线并向航行路线发送给处理器4；

b)处理器4向无人船1输出航行信号，无人船1按照航行路线运动；

c)在无人船1航行过程中，处理器4向驱动装置5输出提取信号，驱动装置5驱动提取装置19提取预设含量的水体并将水体输送至检测装置20；

d)检测装置20检测接收的水体成分并将水体成分发送给处理器4；

e)处理器4根据水体成分判断水体的受污染等级是否大于或等于第一预设标准等级；

f)若是，处理器4沿航行路线控制检测装置20定程检测水体成分；

g)处理器4判断水体的受污染等级是否存在增大趋势；

h)若是，处理器4控制无人船1继续向前航行，直至水体的受污染程度趋向平稳；

i)摄像装置9获取无人船1周围的环境并将拍摄影像发送给处理器4；

j)处理器4结合拍摄影像判断周围是否存在污染源；

k)若是，处理器4控制无人船1驶向污染源，并向驱动装置5输出隔离信号，驱动装置5隔离装置启动。

如图7所示，处理器4根据水体成分判断存储仓11内是否存在适用的降解剂；

若是，处理器4从提取出降解剂以及与降解剂对应的抛洒装置18；

处理器4向驱动装置5输出抛洒信号，驱动装置5驱动抛洒装置18启动。

如图8所示，向驱动装置5输出隔离信号还包括：

处理器4根据接收到的拍摄影像判断污染源排放的是否为液体污染物；

若是，处理器4向驱动装置5输出第一隔离信号，驱动装置5驱动伸缩挡板15向污染源处滑出；

若否，处理器4向驱动装置5输出第二隔离信号，驱动装置5驱动支撑架16向污染源处滑出。

如图9所示，处理器4判断水体的受污染等级是否大于或等于第二预设标准等级；

若是，处理器4根据接收到的拍摄影像提取出水域两岸的位置，并分别控制无人船1先后前往位置；

处理器4向驱动装置5输出拦截信号，驱动装置5驱动电动伸缩杆26在位置处插入水下。

具体地，在无人船1外出执行任务之前，用户在处理器4中设定一预设区域，处理器4获取到预设区域后将其导入导航装置7，同时，定位装置6获取无人船1的位置信息并将其发送给处理器4，处理器4将上述位置信息导入导航装置7，导航装置7生成上述位置信息至预设区域以及在预设区域内的航行路线并将其发送给处理器4，处理器4控制无人船1按照上述航行路线运动，当无人船1进入预设区域后，处理器4控制提取装置19提取预设含量的水体并将其输送至检测装置20，此时，处理器4控制无人船1暂停航行，检测装置20检测接收的水体成分并将水体成分发送给处理器4，处理器4根据水体成分判断水体的受污染等级是否大于或等于第一预设标准等级，若是，则表明该处水域受污染程度较为严重，需要采取治理措施，处理器4通过定位装置6获取当前无人船1的位置信息，将位置信息与水体成分建立对应关系并将其保存至存储装置8，对各水域的水质进行记录，处理器4判断是否存储仓11内是否存在适用于当前环境的降解剂，若是，提取出该降解剂并将其通过抛洒装置18输出，当降解剂输出完毕后，处理器4控制无人船1继续前行，处理器4提取出无人船1的航行路线，并在航行路线中设置若干间隔路程长度相同的检测点，例如，每隔十米设置一个监测点，则无人船1每向前行驶十米进行一次水体检测，通过定程检测的方法寻找污染源，在定程检测的过程中，处理器4判断水体的受污染等级是否存在增大趋势，若是，则表明无人船1在逐渐接近污染源，水体的受污染程度趋向平稳时，则表明无人船1已到达污染源，处理器4再借助摄像装置9寻找污染源，例如农田中的排水渠等，当处理器4确定污染源的位置后，控制无人船1向其航行，当无人船1抵达污染源后，处理器4根据摄像装置9发送的拍摄影像进一步分析污染源的状态，判断污染源排放的是否为液体污染物，若是，则控制伸缩挡板15向污染源处滑出，计算当前位置水体的深度，控制伸缩挡板15伸长至大于或等于上述深度，若不为液体污染物，则为固体污染物，控制支撑架16向污染源伸出，固体排放物被支撑架16表面的滤网17拦截，水体可通过滤网17，隔离装置能够最大程度地将污染源与水域隔离，若该处污染源不适应完成隔离，则向远程终端发送警报信息，警报信息包括污染源的位置信息。

若水体的受污染等级大于或等于第二预设标准等级，则表明该处水域受污染程度极为严重，已不适合人员进入，处理器4根据摄像装置9发送的拍摄影像提取出水域两岸适合插杆的位置，先控制无人船1前往上述某一处位置，然后将电动伸缩杆26插入水下，在控制无人船1前往另一处位置，再将其余电动伸缩杆26插入水下，同时启动警示灯28，此时，编织网27将水域分为了两部分。

实施例三

如图10所示，在无人船1航行过程中，摄像装置9获取无人船1周围的环境并将拍摄影像发送给处理器4；

处理器4判断水体上是否存在水体富营养化藻类；

若是，处理器4控制无人船1驶向藻类位置，并根据接收到的拍摄影像判断藻类是否连结呈一整体；

若是，处理器4向驱动装置5输出切割信号，驱动装置5驱动切割装置21将藻类切割呈若干段；

处理器4向驱动装置5输出打捞信号，驱动装置5驱动打捞装置打捞藻类并将其转移至收集仓10；

处理器4向驱动装置5输出开启信号，驱动装置5驱动电控阀门25开启；

打捞完毕后，处理器4向驱动装置5输出压缩信号，驱动装置5驱动压缩装置23启动；

处理器4向驱动装置5输出关闭信号，驱动装置5驱动电控阀门25关闭；

处理器4向驱动装置5输出烘干信号，驱动装置5驱动烘干装置22启动。

具体地，农药进入水域后，极易造成水体富营养化，从容导致水生态系统物种分布失衡，水域上方生长着大量藻类，对水域生态系统造成破坏。若摄像装置9捕捉到水体表面漂浮藻类，则对其进行打捞，再配以切割装置21辅助打捞装置进行打捞工作，先控制收集仓10顶部的电动室门开启，切割装置21将连结的藻类分分割为若干部分，打捞装置将分割后的藻类打捞起并转移至收集仓10内，再控制电控阀门25开启，有藻类携带进入收集仓10的水体自输水导管24重新排入水域内，在此过程中，通过压缩装置23进一步排出积水，同时还可压缩藻类的体积，提高收集仓10的储物效率，打捞完毕后，关闭电动室门以及电动阀门，此时，收集仓10处于封闭装置，启动烘干装置22，对藻类进行烘干处理，烘干完毕后，再对其进行压缩处理。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。