本实用新型涉及智慧型远程监控太阳能直流曝气人工湿地系统，属环境保护技术领域。
背景技术：
人工湿地是一种有效的生态工程废水处理技术，由人工基质和生长在其上的植物组成，形成一个独特的基质-植物-微生物的生态系统，处理污水时通过物理、化学和生物三重协调作用。微生物是维持湿地生态系统和实现生态净化功能及其物质和能量转化的重要组成部分，人工湿地净化污水的过程中，大量有机物、氮、磷等元素通过微生物被降解。湿地中存在大量的好氧、兼氧和厌氧菌群，这些微生物存在于湿地的土壤或砾石填料表面及植物根系表面，通过参与营养物的循环和改善填料氧化还原条件，以实现湿地处理污水的功能。
在垂直潜流人工基质层间增加充氧曝气，能够为微生物创造一个良好的生存环境，强化湿地对有机物、氨氮等的去除效果。
目前人工湿地的曝气系统多采用电动机为原动机，以电网电力向电动机供电，通过电动机驱动曝气鼓风机等，将空气通过曝气管道和曝气器送入基质层中，以提高水中溶解氧的含量，为好氧微生物提供良好的环境条件，进而提高净化效率，改善净化效果。
但是，由于并非人工湿地的设置场所都具有现成的电网供电，铺设专业线路往往需要耗费大量的人力和财力，并且需要一定的场地条件，由此制约了人工湿地曝气技术的推广应用。
技术实现要素：
针对现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种智慧型远程监控太阳能直流曝气人工湿地系统，该系统以太阳能为能源，无需电网供电，且能够进行远程智能监控。
本实用新型的技术方案为：
一种智慧型远程监控太阳能直流曝气人工湿地系统，包括：
人工湿地单元，设有基质层以及种植在基质层上的湿地植物，所述基质层的上面设有布水管，所述基质层的底部和/或下面设有集水管；
太阳能发电系统，包括太阳能电池板、蓄电池以及用于控制太阳能发电系统工作状态的光伏控制系统，所述太阳能电池板采用柔性的薄膜太阳能电池板，所述光伏控制系统设有通信模块；
曝气系统，包括直流风机和曝气管，所述直流风机的出风口通过管道连接所述曝气管，所述直流风机的电源输入端连接所述太阳能发电系统的电力输出，所述曝气管铺设在所述基质层内并位于所述布水管和所述集水管之间，所述曝气管上设有若干曝气孔或安装有若干曝气器；
远程模型系统，设有电脑终端和移动终端，所述电脑终端和移动终端均设有通信模块。
所述人工湿地单元旁边的地面上可以架设有支架，所述支架上设有向阳的支撑面，所述太阳能电池板贴合在所述支撑面上，由此实现太阳能电池板的现场布置。
所述光伏控制系统可以采用控制柜形式，所述控制柜内设有用于管理和控制蓄电池充放电状态及所述太阳能发电系统电力输出状态的太阳能控制器，所述太阳能控制器可以采用任意适宜的现有技术，依据太阳能电池板的发电状况和外部用电需求进行蓄电池的充放电管理和电力输出管理，例如，太阳能电池板的发电量超过外部用电量甚至外部不用电的情况下，如果蓄电池需要充电则控制向蓄电池充电，在外部用电与发电量相同的情况下由太阳能电池板向外送电，蓄电池不充电也不放电，当太阳能电池板的发电量低于外部用电量需求甚至太阳能电池板不发电的情况下，由蓄电池向外送电，这些技术均可以采用现有技术。
可以设置作为太阳能发电系统电力输出开关的中间继电器，由太阳能控制器控制，当需要向外送电时，例如，需要曝气时，太阳能控制器输出相应的控制信号使中间继电器闭合，接通电力输出，当外部不需要用电时，太阳能控制器控制中间继电器断开，切断电力输出。
所述控制柜上可以设有显示器，用于显示各部分的工作状态，或显示监测信息等。
所述光伏控制系统、电脑终端和移动终端的通信模块均包括WiFi通信模块，由此可以通过WiFi通信方式进行相互通信。
优选的，本系统还可以设有在线监测设备，用于监测人工湿地单元的出水水质指标，例如，溶解氧含量、有机污染物浓度等，所述在线监测设备设有能够采集水质采样区内水样的采水样器，所述水质采样区位于所述人工湿地单元的排水通道上，其进口端连接人工湿地单元的出水口，出水端连接系统排水口，由此监测湿地的出水水质。
所述在线监测设备可以与所述电脑终端和/或移动终端通信连接，可以设置能够相互通信的有线/或无线通信模块/装置实现相互间的通信，将监测数据送入电脑终端和/或移动终端以便进行分析处理，接受电脑终端和/或移动终端点的监测控制指令。
优选的，所述基质层上种植的植物为挺水植物或主要包括挺水植物，以利于净化和美观。
所述人工湿地单元可以呈池状，设有底面和侧壁，所述池体的底面上铺设有细沙保护层，所述基质层铺设在所述细沙保护层的上面，所述基质层的上面铺设有砾石层，所述集水管铺设在所述细沙保护层的上面，所述布水管位于所述砾石层的上方。
所述人工湿地单元可以呈倒四棱台形，底面呈矩形，四个侧面均呈倒梯形，这种形状有利于池体的稳定。
所述曝气器可以采用金刚砂微孔曝气盘，同一曝气管上的金刚砂微孔曝气器优选等间距分布。
本实用新型的有益效果为：由于设置了太阳能发电系统，通过太阳能给曝气系统的直流风机供电，可以就地安装太阳能发电系统，只要具有适宜光照的地方都能够适应，节省了因铺设和维护电力输送线路的成本和费用，避免因铺设电力输送线路而需要的场地或空间占用，而且太阳能发电系统通过设置蓄电池进行储能，可以在太阳能电池板不发电的夜间等场合下供电，避免了电力中断，同时太阳能发电系统的控制技术成熟，管理便捷，使用方便；由于采用柔性的太阳能电池板，方便了现场布置，能够与现场景观要求相结合，实现美化效果；由于曝气系统采用直流风机，无需进行逆变或交直流变电，由此节省了变电成本，简化了电路构造；由于采用上进下出中间曝气的构造，实现了垂直潜流，有利于提高净化效果，并且通过曝气优化了湿地内的微生物环境，有利于提高脱氮除磷效果，减少和避免异味，改善环境状况；由于湿地表面为种植的植物，不仅有利于污水的净化，而且还可以作为景观美化环境；由于设置了远程模型系统（或称远程监控系统），并通过无线等通信方式实现与太阳能发电系统的通信，获得太阳能发电系统自身各工作状态信息以及太阳能发电系统的电力输出信息，利用模型系统的强度大运算能力和存储的信息数据进行有效的分析处理，获得湿地的实际状况以及应该采用的控制方案或湿地工作方案，并可以通过无线等通信方式向太阳能发电系统远程发送控制指令，调整控制参数，进行曝气等工作控制，由此无需到现场就能够实现对系统的监视和控制，极大地方便了管理和操作，并可以软件和数据库的支持下，进行有效地智能控制。
附图说明
图1是本实用新型的示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型提供的智慧型远程监控太阳能直流曝气人工湿地系统包括人工湿地单元8、太阳能发电系统、曝气系统和远程模型系统，其中人工湿地单元的数量可以为一个或多个，根据现场需要灵活设置，曝气系统的曝气能力以及曝气管数量应与人工湿地单元的数量相适应，根据实际需要，可以设置若干太阳能电池板，通过适当的串并联方式形成一定的输出特性和输出能力。
垂直潜流的人工湿地单元8规格为长×宽=50m×25m，剖面上下边缘高差为1.2m。湿地表面种植植物9，潜流湿地植物主要选择具有对污染物较强去除效果的净化型挺水植物，同时兼具植物景观及经济价值的芦苇、美人蕉和香蒲等，种植密度为6-9株/m2，空间上合理配置。湿地内部填料层由上到下依次为砾石层10、基质层12、细沙保护层16，填充高度分别为200mm、800mm、200mm，其中细沙保护层下面铺设防水膜防渗，砾石层填料粒径为6-8mm，基质层的填料可以依据现有技术，可以为单一填料，也可以是混合填料，例如由沸石、石灰石、火山岩三种构成，填料粒径为10-30mm。湿地内部管道由上到下依次为布水管11、曝气管13和集水管15，中心线深度分别为20mm、60mm和100mm，其中曝气管13上均匀安装金刚砂微孔曝气盘14，盘片Φ150mm，安装密度为1个/m2。
在湿地单元8进水端附近空地安设太阳能光伏发电系统和风机泵房。柔性太阳能电池板1单片规格为1710mm×370mm×17mm，具有柔韧性、超薄性、粘贴性和弱光性等特点，为了迎合整个园区或周围的景观设计，支架2的支撑面可以造型成不同形状的平面、斜面或曲面，柔性太阳能电池板1可多片串联、背胶粘贴的方式固定到支架2支撑面上。电池板负载为直流风机7，属于感性负载，根据水质需要每天定时启停，为人工湿地单元8提供间歇性充氧曝气。直流风机7的启停由光伏控制系统3控制，其中控制系统中的蓄电池组件6能够储存剩余能量，在阴雨天气时为系统提供工作电源；控制系统中的显示器4能够实时显示光伏电板发电的电压电流、蓄电池的充放电状态及负载直流风机的耗能状态；控制系统中的WiFi通信模块5一方面可以连接移动终端21，并通过APP来控制WiFi通信模块中间继电器的启合，达到控制负载直流风机间歇曝气的目的，另一方面，WiFi通信模块5还能与电脑终端20连接，将系统工作状态的数据经无线传输至远程模型系统中，被模型自动化分析后，通过显示屏显示出来，并储存至数据库里。
在垂直潜流湿地的出水口处安装水质在线监测设备17，由采水样器18对湿地处理出口采样并传送到系统中进行监测，水质监测数据再次通过无线传输方式传送至远程电脑终端20，数据经模型处理后，以数据折线图的方式在显示器中显示。多余的水在排水口19排出。
当电脑终端20显示的水质波动较大或光伏系统工作状态异常时，可通过无线控制光伏控制系统中WiFi通信模块中间继电器的启合，从而达到远程监测、调控间歇曝气频次及时长。
所述电脑终端和移动终端可以装在有相应的通信和应用软件，以便在软件的支持下进行通信和相关数据分析处理及对外控制。
所述人工湿地单元单元的池体底部可以设置防渗层，所述防渗层可以采用任意适宜的现有技术和其他可能的技术。作为一个优选的实施例，所述防渗层可以自基面起由里到外依次为膨润土垫层、HDPE土工膜、膨润土保护层、细沙保护层和涤纶无纺土工布层，通过将涤纶无纺土工布设置与细沙保护层的上面，有助于提供对土工膜的整体保护效果，利用涤纶无纺土工布的整体性和韧性，支承、匀化和缓冲来自上方的外力/外物，同时隔离杂质，减少细沙保护层的污染以及生化反应，这种土工布的上面可以直接铺设砾石层、填料层和集水管道，膨润土保护层的设置有利于防止实际实施中细沙中较大颗粒或尖锐异物对土工膜的损坏。土工膜之间的接缝处优选采用堆焊焊接，且位于上层的土工膜焊接边缘为折叠边，将上层土工膜搭接在下层土工膜上时，留出一定的折叠富余量，将富余部分向上翻起并折叠在本土工膜的主体部分上，形成折叠后的边缘，在折叠后的边缘处进行与下层土工膜之间的堆焊，这种焊接方式不仅方便易行，而且在实际中能够有效地保证焊接区域的强度，且不存在边缘破损。
所述人工湿地单元的池体内可以设置若干集排气立管，所述集排气立管的侧壁上分布有若干集气通孔，外面包裹有一层或多层非金属丝网，例如尼龙丝网，所述集排气立管的下端延伸池体的底部，上端露在外面，池内因生化反应形成的二氧化碳和氮气等气体可以在内部压力作用下自动进入集排气立管并排出，包裹在外面的丝网网孔能够阻挡颗粒物进入立管，由此允许立管上采用相对较大的集气通孔，有助于防止通孔堵塞，延长使用寿命。
所述人工湿地单元内的底部、中部和上部可以设有在线温度检测仪和/或压力检测仪，所述在线温度检测仪/或压力检测仪的输出接入现场控制柜，通过现场控制柜的显示器进行显示，以便于了解和判断池体内部的生化反应状况，例如，温度是影响菌群活性的一个重要环境因素，而压力则提示池内透水透气性能以及由此可能存在的生化反应问题，现场控制柜内可以依据需要设置相关的数据处理电路或装置，将温度/压力检测仪的输出接入相关数据处理电路或装置，以进行所需的显示处理和其他处理，例如，数据处理电路或装置可以设有报警输出，在检测的温度/压力数据符合报警条件时，通过报警输出连接的报警指示灯和/或报警蜂鸣器进行报警。
所述人工湿地单元的池体上面可以设有纵向和/或横向的人行桥，所述人行桥的两端固定安装在池壁或地面上，由此，管理和检修人员可以走到桥上进行近距离查看和检修作业。
本实用新型采用上进下出的集、布水方式，利用在填料中部曝气的措施来强化净水能力；在线自动监测系统采集人工湿地出水水样，自动监测其污染物浓度后，通过无线网传输至远程监控系统；远程监控系统通过显示器显示各项污染物浓度变化，当污染物浓度没有达标或者有很大波动时，人为或自动分析计算后，通过无线网络来调整曝气时长。
本实用新型具有下列特点：
采用太阳能光伏发电系统作为能源带动直流曝气机，在人工湿地内部均匀曝气，结合实际水体所需溶解氧来计算水体所需的曝气气量，且能够在风机的服务面积内曝气均匀；
采用柔性太阳能电池板，具有柔韧性、超薄性、粘贴性和弱光性等特点，不仅光电转换效率高，还能更好地迎合园区或周边景观设施，不需要单独的固定支架；
光伏控制系统直接与直流电机连接，省去了逆变器；有蓄电池，光照充足时光伏电板直接供电，遇到阴雨天时，蓄电池为系统提供工作电源
光伏控制系统、在线水质监测系统、远程模型监测系统和移动终端APP，四者通过WiFi无线网络串联成一个可互相作用的整体，能够根据水质波动和组件的工作状态，远程控制风机曝气的时长及频次，减少了后期运营中人为操作程序，最终达到水质达标的目的；
人工湿地曝气器采用金刚砂微孔曝气盘，均匀铺设在湿地中部曝气，抗压性好，且气泡微小密集，水体的氧气利用率更高，增加水体中溶解氧浓度，更有利于有机物、氨氮等耗氧污染物的去除。
本实用新型公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。