一种解决农业面源污染的排放物回收治理系统及其方法与流程

本发明涉及农业污染处理领域，特别涉及一种解决农业面源污染的排放物回收治理系统及其方法。

背景技术

在我国，随着对点源污染控制的重视及治理能力的提高，面源污染已成为影响水环境的一个重要因素；农业面源污染正在成为我国农村生态环境恶化的主要原因之一，严重制约农业和农村经济环境的可持续发展。农业面源污染影响了土壤、水体和大气的环境质量。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。同时，氮肥的气态损失作为温室气体影响了气候变化。此外，过量使用化肥和农药，使得化肥利用效率低下；过量灌溉还引起额外损失。

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解决农业面源污染的排放物回收治理系统及其工作方法，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

技术方案：一种解决农业面源污染的排放物回收治理系统，包括处理机构、传输机构以及控制机构，所述控制机构包括处理器、驱动装置以及存储装置，所述处理器分别与所述驱动装置以及所述存储装置连接，所述存储装置用于存储各片农田以及养殖塘的水质信息，处理机构包括过滤池、第一电控闸门、第二电控闸门、过滤层、收集池、输液导管以及第一抽液装置，所述过滤池设置于主沟渠与河流之间，并通过所述第一电控闸门与所述主沟渠隔离，通过所述第二电控闸门与河流隔离，所述第一电控闸门以及所述第二电控闸门分别与所述驱动装置连接，用于控制所述过滤池的通闭，所述过滤层设置于所述过滤池内，所述收集池设置于所述过滤池的上方，所述输液导管连通所述过滤池与所述收集池，所述第一抽液装置设置于所述过滤池的底部，且其输出端与所述输液导管相连，所述第一抽液装置与所述驱动装置连接，用于抽取过滤池下方已过滤的液体并将其转移至收集池，所述第二电控闸门包括激光测距仪以及第一水质检测装置，所述激光测距仪以及所述第一水质检测装置分别与所述处理器连接，所述激光测距仪设置于所述过滤池的顶部，用于检测过滤池顶部至液面的距离值并自动将所述距离值转化为液面的高度，所述第一水质检测装置用于检测过滤池内的第一水质信息并将所述第一水质信息发送给所述处理器，所述传输机构包括连通农田与河流的主沟渠、设置于农田内且与所述主沟渠连通的支沟渠以及连通收集池与各养殖塘的输液管道，所述输液管道包括电控阀门，所述电控阀门与所述驱动装置连接，用于控制所述输液管道的通闭。

作为本发明的一种优选方式，所述控制机构还包括第二水质检测装置，所述第二水质检测装置设置于各各养殖塘内，且与各养殖塘建立一一对应的关系，所述第二水质检测装置与所述处理器连接，用于检测养殖塘内的第二水质信息并将所述第二水质信息发送给所述处理器。

作为本发明的一种优选方式，所述传输机构还包括无人机，所述无人机包括导航装置、储液腔以及第二抽液装置，所述导航装置与所述处理器连接，用于生成所述无人机的飞行路线并将所述飞行路线发送给所述处理器，所述第二抽液装置设置于储液腔内，且与所述驱动装置连接，用于抽取收集池内的液体。

作为本发明的一种优选方式，所述处理机构还包括连接装置以及停机坪，所述连接装置包括防护罩以及吸附单元，所述吸附单元设置于停机坪之上，包括若干真空吸盘，且与所述驱动装置连接，用于固定无人机的位置，所述停机坪用于停放无人机。

作为本发明的一种优选方式，所述处理机构还包括提取装置，所述提取装置设置于所述收集池内，且与所述驱动装置连接，用于提取并配比出不同营养比例的液体。

作为本发明的一种优选方式，包括以下工作步骤：

a)当主沟渠排放污水时，所述处理器向所述驱动装置输出第一开启信号，所述驱动装置驱动所述第一电控闸门开启；

b)所述激光测距仪检测所述过滤池内液面的高度并将所述高度发送给所述处理器；

c)所述处理器判断所述高度是否大于或等于预设高度；

d)若是，所述处理器向所述驱动装置输出第一关闭信号，所述驱动装置驱动所述第一电控闸门关闭；

e)所述第一水质检测装置检测过滤池内过滤层下方液体的第一水质信息并将所述第一水质信息发送给所述处理器；

f)所述处理器将所述第一水质信息保存至所述存储装置；

g)所述处理器向所述驱动装置输出第一抽液信号，所述驱动装置驱动所述第一抽液装置抽取所述过滤池下方已过滤的液体并通过输液导管将液体转移至收集池；

h)所述处理器判断所述第一水质信息是否达到预设排放标准；

i)若是，所述处理器向所述驱动装置输出第二开启信号，所述驱动装置驱动所述第二电控闸门开启；

j)当过滤池上方的颗粒物排放完毕后，所述处理器向所述驱动装置输出第二关闭信号，所述驱动装置驱动所述第二电控闸门关闭；

k)所述处理器向所述驱动装置输出第三开启信号，所述驱动装置驱动所述电动阀门开启。

作为本发明的一种优选方式，所述处理器向所述驱动装置输出第三开启信号还包括：

第二水质检测装置检测养殖塘内的第二水质信息并将所述第二水质信息发送给所述处理器；

所述处理器将所述第二水质信息与所述养殖塘建立一一对应的关系，并将其保存至存储装置；

所述处理器根据所述第二水质信息判断所述养殖塘是否需要输出养料；

若是，所述处理器提取出与所述养殖塘连通的输液导管以及所述输液管内的电控阀门；

所述处理器控制所述电控阀门开启。

作为本发明的一种优选方式，当存在养殖塘需要输出养料时，所述处理器提取出与所述养殖塘对应的输液管道，以及所述输液管道的长度；

所述处理器判断所述长度是否大于或等于预设长度；

若是，所述处理器提取出所述养殖塘的位置信息并将所述位置信息导入导航装置，所述导航装置生成所述无人机的飞行路线并将所述飞行路线发送给所述处理器；

所述处理器向所述驱动装置输出第二抽液信号，所述驱动装置驱动第二抽液装置抽取所述收集池内的液体并将其转移至储液腔；

所述处理器向所述无人机输出飞行信号，所述无人机按照所述飞行路线飞行至所述养殖塘，并通过所述第二抽液装置释放所述储液腔内的液体。

作为本发明的一种优选方式，处理器根据第二水质信息制定输出液体的养分比例，并将所述比例发送给提取装置；

所述处理器向所述驱动装置输出提取信号，所述驱动装置驱动提取装置按照所述比例配置输出液体。

本发明实现以下有益效果：

本发明提供的一种解决农业面源污染的排放物回收治理系统对农田排放的污水进行回收利用，减小对环境造成的污染，并可将农田灌溉中过量使用的化肥对养殖塘进行二次灌溉，其中，对于回收的养料分类利用，在对养殖塘进行灌溉时，根据养殖塘的类型以及塘内作物调整输出养分的含量以及比例，调高灌溉的针对性，减小二次污染；当农田内有污水排放时，污水经支沟渠汇总至主沟渠，在沿主沟渠方向流入过滤池，过滤池先对其内的污水进行初步过滤，分离出污水内的泥沙等其他固态物，液体则流入过滤池的下方，并在过滤池底部沉淀，进一步排除残余的泥沙等其他固态物，泥沙等其他固态物将排向河流，不添加其余化学物质，减少排放物对河流的污染；养殖塘通过输液管道与收集池连通，当输液管道过长时，第二抽液装置将液体转移至储液腔内，利用无人机进行输液，能够减小养分的流失。

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解决农业面源污染的排放物回收治理系统结构示意图；

图2为本发明提供的过滤池与收集池结构示意图；

图3为本发明提供的无人机结构示意图；

图4为本发明提供的无人机与收集池连接示意图；

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解决农业面源污染的排放物回收治理系统工作方法流程图；

图7为本发明提供的第二水质检测装置工作方法流程图；

图8为本发明提供的无人机灌溉方法流程图；

图9为本发明提供的提取装置工作方法流程图。

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，一种解决农业面源污染的排放物回收治理系统，包括处理机构、传输机构以及控制机构，控制机构包括处理器1、驱动装置2以及存储装置3，处理器1分别与驱动装置2以及存储装置3连接，存储装置3用于存储各片农田以及养殖塘的水质信息，处理机构包括过滤池4、第一电控闸门5、第二电控闸门6、过滤层7、收集池8、输液导管9以及第一抽液装置10，过滤池4设置于主沟渠13与河流之间，并通过第一电控闸门5与主沟渠13隔离，通过第二电控闸门6与河流隔离，第一电控闸门5以及第二电控闸门6分别与驱动装置2连接，用于控制过滤池4的通闭，过滤层7设置于过滤池4内，收集池8设置于过滤池4的上方，输液导管9连通过滤池4与收集池8，第一抽液装置10设置于过滤池4的底部，且其输出端与输液导管9相连，第一抽液装置10与驱动装置2连接，用于抽取过滤池4下方已过滤的液体并将其转移至收集池8，第二电控闸门6包括激光测距仪11以及第一水质检测装置12，激光测距仪11以及第一水质检测装置12分别与处理器1连接，激光测距仪11设置于过滤池4的顶部，用于检测过滤池4顶部至液面的距离值并自动将距离值转化为液面的高度，第一水质检测装置12用于检测过滤池4内的第一水质信息并将第一水质信息发送给处理器1，传输机构包括连通农田与河流的主沟渠13、设置于农田内且与主沟渠13连通的支沟渠14以及连通收集池8与各养殖塘的输液管道15，输液管道15包括电控阀门16，电控阀门16与驱动装置2连接，用于控制输液管道15的通闭。

控制机构还包括第二水质检测装置17，第二水质检测装置17设置于各各养殖塘内，且与各养殖塘建立一一对应的关系，第二水质检测装置17与处理器1连接，用于检测养殖塘内的第二水质信息并将第二水质信息发送给处理器1。

传输机构还包括无人机18，无人机18包括导航装置20、储液腔21以及第二抽液装置22，导航装置20与处理器1连接，用于生成无人机18的飞行路线并将飞行路线发送给处理器1，第二抽液装置22设置于储液腔21内，且与驱动装置2连接，用于抽取收集池8内的液体。

处理机构还包括连接装置以及停机坪23，连接装置包括防护罩24以及吸附单元25，吸附单元25设置于停机坪23之上，包括若干真空吸盘，且与驱动装置2连接，用于固定无人机18的位置，停机坪23用于停放无人机18。

处理机构还包括提取装置26，提取装置26设置于收集池8内，且与驱动装置2连接，用于提取并配比出不同营养比例的液体。

具体地，本发明提供的一种解决农业面源污染的排放物回收治理系统包括处理机构、传输机构以及控制机构，控制机构包括处理器1、驱动装置2、存储装置3以及第二水质检测装置17，处理机构包括过滤池4、第一电控闸门5、第二电控闸门6、过滤层7、收集池8、输液导管9、第一抽液装置10、连接装置、停机坪23以及提取装置26，第二电控闸门6包括激光测距仪11以及第一水质检测装置12，传输机构包括主沟渠13、支沟渠14、输液管道15以及无人机18，输液管道15包括电控阀门16，无人机18包括导航装置20、储液腔21以及第二抽液装置22，连接装置包括防护罩24以及吸附单元25。

其中，主沟渠13与农田污水排入的河流或湖泊连通，在主沟渠13临近河流的一端设置有过滤池4，支沟渠14均匀分布于农田内，支沟渠14与主沟渠13连通，当农田内有污水排放时，污水经支沟渠14汇总至主沟渠13，在沿主沟渠13方向流入过滤池4，过滤池4先对其内的污水进行初步过滤，分离出污水内的泥沙等其他固态物，液体则流入过滤池4的下方，并在过滤池4底部沉淀，进一步排除残余的泥沙等其他固态物，泥沙等其他固态物将排向河流。第一抽液装置10设置于过滤池4底部偏上位置，在抽取液体时可避免过滤池4底部的沉淀物，收集池8设置于过滤池4的上方，用于存储从农田排出的富含养分的液体，即过滤后的液体，过滤池4以及收集池8通过若干输液导管9连通，输液导管9与第一抽液装置10具有一一对应的关系，当过滤池4内液体沉淀完毕后，第一抽液装置10将抽取其内的液体并通过输液导管9转移至收集池8内，而过滤池4内残余的液体以及泥沙沉淀物已完全不足以造成河流污染，通过设置于河流内的抽水机抽取部分河水并引进过滤池4内，将过滤池4内残余物质冲洗干净并排向河流或收集转移至污水处理中心。

农田灌溉时，过量的化肥随农田污水排放至过滤池4，本发明将其中的养分均保存至收集池8内，并通过蒸发等方法进行提纯，提高液体内养分的含量。

对农田与养殖塘进行综合管理，将从农田污水中提取出的含养液体应用于养殖塘。铺设输液管道15连通养殖塘与收集池8，但养殖塘需要灌溉时，开启与养殖塘对应的输液管道15内的电控阀门16，收集池8内的液体随上述输液管道15流向养殖塘。

实施例二

如图6所示，一种解决农业面源污染的排放物回收治理系统的工作方法，包括以下工作步骤：

a)当主沟渠13排放污水时，处理器1向驱动装置2输出第一开启信号，驱动装置2驱动第一电控闸门5开启；

b)激光测距仪11检测过滤池4内液面的高度并将高度发送给处理器1；

c)处理器1判断高度是否大于或等于预设高度；

d)若是，处理器1向驱动装置2输出第一关闭信号，驱动装置2驱动第一电控闸门5关闭；

e)第一水质检测装置12检测过滤池4内过滤层7下方液体的第一水质信息并将第一水质信息发送给处理器1；

f)处理器1将第一水质信息保存至存储装置3；

g)处理器1向驱动装置2输出第一抽液信号，驱动装置2驱动第一抽液装置10抽取过滤池4下方已过滤的液体并通过输液导管9将液体转移至收集池8；

h)处理器1判断第一水质信息是否达到预设排放标准；

i)若是，处理器1向驱动装置2输出第二开启信号，驱动装置2驱动第二电控闸门6开启；

j)当过滤池4上方的颗粒物排放完毕后，处理器1向驱动装置2输出第二关闭信号，驱动装置2驱动第二电控闸门6关闭；

k)处理器1向驱动装置2输出第三开启信号，驱动装置2驱动电动阀门开启。

具体地，在初始状态下，过滤池4前后两侧的第一电控闸门5以及第二电控闸门6均处于关闭状态，当农田排放污水池，开启第一电控闸门5，此时，主沟渠13与过滤池4处于连通状态，污水进入过滤池4的上半部分，第二电控闸门6的顶部设置有激光测距仪11，激光测距仪11自过滤池4的上方向下方发射激光，激光测距仪11的高度固定，因此，将该高度减去激光测距仪11至液面的距离可得出液面的高度，当第一电控闸门5开启后，自动启动激光测距仪11，并将液面高度发送给处理器1，处理器1中设定有一预设高度，预设高度略小于激光测距仪11的高度，当处理器1接收到的高度到达预设高度时，或主沟渠13内的污水排放完毕时，控制第一电控闸门5关闭，第一水质检测装置12检测过滤池4内过滤层7下方液体的第一水质信息并将第一水质信息发送给处理器1，处理器1将第一水质信息保存至存储装置3，用户可根据农田排放污水的水质情况可调整农田的灌溉计划，过滤层7对污水进行过滤，在静置预设时间后，液体已达到沉淀效果，通过第一抽液装置10以及输液导管9转移至收集池8内，此时，处理器1再次获取参与液体的第一水质信息，处理器1中设定有一预设排放标准，若该第一水质信息达到预设排放标准，则开启第二电控闸门6，将残余液体排放至河流，若该第一水质信息未达到预设排放标准，则将残余液体转移至污水处理中心，收集池8内的液体可随时应用于养殖塘的灌溉。

实施例三

如图7所示，处理器1向驱动装置2输出第三开启信号还包括：

第二水质检测装置17检测养殖塘内的第二水质信息并将第二水质信息发送给处理器1；

处理器1将第二水质信息与养殖塘建立一一对应的关系，并将其保存至存储装置3；

处理器1根据第二水质信息判断养殖塘是否需要输出养料；

若是，处理器1提取出与养殖塘连通的输液导管9以及输液管内的电控阀门16；

处理器1控制电控阀门16开启。

如图8所示，当存在养殖塘需要输出养料时，处理器1提取出与养殖塘对应的输液管道15，以及输液管道15的长度；

处理器1判断长度是否大于或等于预设长度；

若是，处理器1提取出养殖塘的位置信息并将位置信息导入导航装置20，导航装置20生成无人机18的飞行路线并将飞行路线发送给处理器1；

处理器1向驱动装置2输出第二抽液信号，驱动装置2驱动第二抽液装置22抽取收集池8内的液体并将其转移至储液腔21；

处理器1向无人机18输出飞行信号，无人机18按照飞行路线飞行至养殖塘，并通过第二抽液装置22释放储液腔21内的液体。

如图9所示，处理器1根据第二水质信息制定输出液体的养分比例，并将比例发送给提取装置26；

处理器1向驱动装置2输出提取信号，驱动装置2驱动提取装置26按照比例配置输出液体。

具体地，在利用收集池8内的液体为养殖塘进行灌溉时，需针对各养殖塘的具体情况而定。在各个养殖塘内设置第二水质检测装置17，第二水质检测装置17定期检测其所处的养殖塘的第二水质信息，第二水质信息与养殖塘具有一一对应的关系，处理器1根据第二水质信息判断养殖塘是否需要其输出养料，若是，处理器1提取出与养殖塘连通的输液导管9以及输液管内的电控阀门16，并计算养殖塘所需养分的含量，再根据收集池8内液体养分的密度计算输出液体的体积，处理器1控制电控阀门16开启，当输出液体的体积达到上述体积时，控制电控阀门16关闭。

输液管道15的形状以及长度需根据地形来铺设，因此，在向养殖塘灌溉时，增设无人机18灌溉的方法，来提高灌溉效率，当输液管道15的长度大于预设长度时，则表明液体流经路径较长，在输液过程中易造成养分流失，此时，启用无人机18输液，在初始状态下，无人机18停放于收集池8上方的停机坪23上，且与停机坪23通过吸附单元25相连，驱动吸附装置断开连接关系，并通过第二抽液装置22将收集池8内的液体转移至储液腔21内，再由无人机18带往养殖塘，第二抽液装置22可双向输液，且其导管可伸长或缩短，输液完毕后，无人机18自动飞回远处。在启动无人机18输液时，当无人机18数量不足时，剩余的养殖塘仍通过输液管道15进行输液。

养殖塘分为若干不同类型，例如虾塘、鱼塘、蟹塘等，不同类型的养殖塘内种植不同的作物，因此，各类型的养殖塘需要的养分不同。本发明针对不同类型的养殖塘提供不同的灌溉方法，在输液管道15的输入端设置有提取装置26，提取装置26内置有化肥以及清水，可对其提取的液体进行配比。各养殖塘的类型以及塘内的作物均提前录入存储装置3，在处理器1接收到第二水质信息时，提取出与其对应的养殖塘类型以及塘内的作物，再结合第二水质信息分析养殖塘需要的养分含量以及比例，例如，n、p、k等元素的含量以及比例，再将养分含量以及比例发送给提取装置26，提取装置26自行对液体进行配比并输出。

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。