本实用新型涉及污水处理技术领域，具体为一种浅水域用自走式净水船。
背景技术：
我国是世界上蓝藻水华发生最为严重、发生最为广泛的国家之一,太湖、巢湖和滇池是蓝藻水华发生最为严重的湖泊。随着城市生态建设的快速发展，城市小型景观水体数量越来越多，但由于其具有水浅、面积小、分散等特点，因此水体抗干扰能力低，易发生水体富营养化甚至“水华”，不仅影响景观水体的观赏价值，而且污染环境，增加环境风险；城市景观水体类型很多,规模大小不一,城市上游次级河流支系穿城而过形成的天然河流、湖泊、沟渠,以及经整治的人工河渠、湖塘都属于城市景观水体。
城市小型景观水体由于多为静止或流动性差的封闭缓流水体,一般具有水域面积小、易污染、水环境容量小、水体自净能力低等特点。因此,此类水景更容易成为生活污水、雨水及垃圾的受纳体,而天然湖泊则可能成为工业废水的排放地,从而导致不同程度的污染,甚至发生水体富营养化,对周围的自然环境和居民的生活环境产生严重影响,水功能减弱以至丧失。
为了改善城市景观水质,缓解城市景观水体富营化及“水华”的产生,逐步恢复到符合城市生态系统所需的水平。目前采用的污水治理技术分为物理方法、化学方法和生物方法。国内外主要物理方法有引水冲刷/稀释、曝气、机械/人工除藻等方法。此类方法费时、费钱、操作困难；运用化学方法（化学沉降法、钝化法、酸碱中和法）改变污染物的形态，污染物的危害程度，立竿见影，但其不可避免的造成环境污染或破坏生态平衡，所产生的负面效应非常严重，而且难以消除；生物方法主要从生物间的营养竞争和牧食关系来控制“水华”，强调的是整个生态系统的管理，从营养环节来控制藻类，使水体的营养素来转变为人类需要的产品，但生物法普及较为困难，受地域影响大，需要多年探索，我国幅员辽阔普及较为困难，且水华问题严重，需要一种能立即投入使用的方法。
我国拥有丰富的太阳能资源，充分利用太阳能不仅可以节约能源还可以减少污染。目前，太阳能在水处理方面的应用还很少，近年来一些科研人员将太阳能运用于水质检测系统，也有人研究制造了太阳能投饵机，总的来看，以太阳能为动力的水处理设备还很少，相关研究也不多。
技术实现要素：
本实用新型的目的就是提供一种浅水域用自走式净水船，利用太阳能能源为动力源，可规避障碍物，自动前进，为城市景观水污染处理提供一种高效、节能的水质调控设备。
为实现上述发明目的，本实用新型所采取的技术方案为：
一种浅水域用自走式净水船，它包括浮体、水处理装置、太阳能供电系统、水面移动装置，太阳能供电系统为太阳能光伏板，太阳能光伏板、水面移动装置设置在浮体上，浮体底部设置有螺旋桨，水面移动装置包括超声波循迹装置、动力电机、控制器，超声波循迹装置设置在船头方向与控制器连接，控制器设置有驱动电路，驱动电路与动力电机连接输出动力，动力电机与螺旋桨连接，太阳能供电系统为水处理装置、水面移动装置供电，水处理装置为漂浮在水面上的水处理箱，水处理箱内设置有过滤层、上水装置，水处理箱通过连接杆与浮体尾部连接，水处理箱底部设置有曝气螺旋叶片，曝气螺旋叶片旋转将水层底部液流释放到上层水面。
所述的浮体为承载太阳能供电系统、水面移动装置并牵引水处理装置的船型浮体，浮体的浮力要求大于承载设备质量的120%。
所述浮体包括船板、注塑浮体、支架，船板为扁平板，其边沿底端固定两个平行的船形注塑浮体，船板中心处固定设置有支架，支架上端固定安装太阳能光伏板。
所述的水处理箱设置有漂浮托起装置，漂浮托起装置为注塑类浮体与水处理箱连接，可使得水处理箱漂浮在水面上，所述的上水装置为负压上水管或者零落差虹吸管，上水装置将水处理箱底部的含杂质液流输送到水处理箱内，过滤层上方，进行水处理，所述的过滤层为树脂膜过滤，上水装置吸收上来的污水通过树脂膜过滤后排入水体中，过滤效率高，COD的去除率高达 99.5%，氨氮和悬浮固体的去除率达到 99.9%和100%，出水水质完全达到生活杂用水标准的全部要求。
所述的上水装置为负压上水管时，其包括水泵、上水管，上水管下端伸入水处理箱底部，上端出口设置在水处理箱上端过滤层上方，通过水泵负压抽水，将水体抽入水处理箱进行过滤处理，所述的水泵与控制器连接。
所述的上水装置为零落差虹吸管时，虹吸管的整体由PVC管组成，由上下两段虹吸口、U型放断虹吸、虹吸管倒U型、阀门组成。
所述的曝气螺旋叶片设置在水处理箱底部，为水平旋转方式，类似无壳体的轴流泵，其转轴与水处理箱安装的涡轮电机连接，曝气螺旋叶片旋转时，液流由下向上穿过螺旋叶片。
所述的超声波避障模块采用循迹传感器型号为MPU6050芯片的三轴加速度传感器模块，小船在行驶过程中，超声传感器的发射管不断发射超声波，当超声波遇到障碍物时会产生不同的反射，反射声波被接受管接收，返回的信号频率不同，该信号的变化通过电路转化为高低电平的变化，控制器内单片机检测到信号的变化，做出相应的响应，控制浮体进行转向规避。
水面行走装置的直流减速电机转动牵引带轮旋转，依靠超声波循迹装置进行避障，按照控制器单片机设定的路线进行行走。为了使设备运行稳定和充分利用阳光，设计太阳能动力装置通过稳压器控制匀速运行。
所述的太阳能光伏板选用2块功率15W光伏板（380mm×370mm）并联供电，输出电压18 V，工作电流0.83A。选择使用18 V/1A 稳压器（SYN-35-D18A）、光照度控制器，根据市售直流电机规格，选择使用JGY370减速直流电机。
整个装置采用低电压的用电设备和直流电路的连接方式。
在光照充足的情况下，太阳能光伏板产生电能，一部分电流通过稳压装置输送到水面移动装置的电动机，使船体移动，一部分电流通过电缆输送到过滤装置底部的涡轮电机，涡轮旋转使底泥释放到上层水面，由上水装置排放到水处理箱内过滤层中，最终实现过滤。
本实用新型的有益效果为：
（1）取代了传统的人工净化方式，这样可以减少工作人员的工作任务，省时省力，节约清理工作的成本。
（2）装置利用太阳能光伏板为自身供给能源，绿色节能，结构设计合理，安装运行方便，装置可行驶至城市景观水体的任意区域，装置电源不用更换，因此，装置采用低电压的用电设备和直流电路的连接方式，，实现了自身供给能源，安全方便。
附图说明
图1为本实用新型示意图；
图2为浮体结构示意图；
图3为虹吸管结构示意图。
1.太阳能光伏板，2. 超声波循迹装置，3. 水处理箱，4. 曝气螺旋叶片，5. 船板，6. 注塑浮体，7. 支架。
具体实施方式
如附图所示的一种浅水域用自走式净水船，适用于0.5m-2m深水体，它包括浮体、水处理装置、太阳能供电系统、水面移动装置，太阳能供电系统为太阳能光伏板1，太阳能光伏板1、水面移动装置设置在浮体上，浮体底部设置有螺旋桨，水面移动装置包括超声波循迹装置2、动力电机、控制器，超声波循迹装置2设置在船头方向与控制器连接，控制器设置有驱动电路，驱动电路与动力电机连接输出动力，动力电机与螺旋桨连接，太阳能供电系统为水处理装置、水面移动装置供电，水处理装置为漂浮在水面上的水处理箱3，水处理箱3内设置有过滤层、上水装置，水处理箱3通过连接杆与浮体尾部连接，水处理箱3底部设置有曝气螺旋叶片4，曝气螺旋叶片4旋转将水层底部液流释放到上层水面。
所述的浮体为承载太阳能供电系统、水面移动装置并牵引水处理装置的船型浮体，浮体的浮力要求大于承载设备质量的120%。
所述浮体包括船板5、注塑浮体6、支架7，船板5为扁平板，其边沿底端固定两个平行的船形注塑浮体6，船板5中心处固定设置有支架7，支架7上端固定安装太阳能光伏板1。
所述的水处理箱3设置有漂浮托起装置，漂浮托起装置为注塑类浮体与水处理箱3连接，设置在水处理箱3两侧或者环绕设置，可使得水处理箱3漂浮在水面上，所述的上水装置为负压上水管或者零落差虹吸管，上水装置将水处理箱3底部的含杂质液流输送到水处理箱3内，过滤层上方，进行水处理，所述的过滤层为树脂膜过滤，上水装置吸收上来的污水通过树脂膜过滤后排入水体中，过滤效率高，COD的去除率高达 99.5%，氨氮和悬浮固体的去除率达到 99.9%和100%，出水水质完全达到生活杂用水标准的全部要求，水处理箱3过滤层下方设置有排水口。
所述的上水装置为负压上水管时，其包括水泵、上水管，上水管下端伸入水处理箱3底部，上端出口设置在水处理箱3上端过滤层上方，通过水泵负压抽水，将水体抽入水处理箱3进行过滤处理，所述的水泵与控制器连接。
所述的上水装置为零落差虹吸管时，虹吸管的整体由PVC管组成，由上下两段虹吸口、U型放断虹吸、虹吸管倒U型、阀门组成，如附图3所示，下段虹吸口与被清理的水体连通，将含杂质水体吸入水处理箱进行过滤除杂，利用现有的虹吸管原理，可节约水泵的能耗，虹吸管的下排水孔处设置阀门，启动时先关闭阀门，待整个虹吸管的两个倒U形管充满水后，方可启动。
所述的曝气螺旋叶片4设置在水处理箱3底部，为水平旋转方式，类似无壳体的轴流泵，其转轴与水处理箱3安装的涡轮电机连接，蜗轮电机通过电缆与太阳能光伏板连接，曝气螺旋叶片4旋转时，液流由下向上穿过螺旋叶片。
水流在作曲线运动时，会产生离心力，故设计搅拌叶片于水处理装置箱体底部，通过叶片的旋转将机械能传给液体物料造成液体的流动，从而将底泥与水体混合均匀。
选用旋桨式搅拌叶片，类似于无壳的轴流泵结构。装置环境可以视作表面曝气式搅拌器，最低搅拌转速可由下式计算，
(1)
式中、分别为连续相表面张力和密度，d为叶轮直径，D为混合容器直径，H为压头。
用于水与空气系统的关联式如下，
(2)
由迈凯尔（Micher B.J.）关联式可得功率计算式如下：
Ng=C’( (3)
式中Ng为通气搅拌功率，W；n为搅拌叶轮的转速（r/min）;d为直径（m），为通气体积流量（）;C’与搅拌容器等几何尺寸有关的常数。
所述的超声波避障模块采用循迹传感器型号为MPU6050芯片的三轴加速度传感器模块，小船在行驶过程中，超声传感器的发射管不断发射超声波，当超声波遇到障碍物时会产生不同的反射，反射声波被接受管接收，返回的信号频率不同，该信号的变化通过电路转化为高低电平的变化，控制器内单片机检测到信号的变化，做出相应的响应，控制浮体进行转向规避。
水面行走装置的直流减速电机转动牵引带轮旋转，依靠超声波循迹装置2进行避障，按照控制器单片机设定的路线进行行走。为了使设备运行稳定和充分利用阳光，设计太阳能动力装置通过稳压器控制匀速运行。
所述的控制器还设置有远程遥控模块，通过人工远程遥控的方式进行人为参与控制，便于控制和回收操作，远程遥控模块采用现有无限传输方式即可。
中国太阳年辐射量平均为 5852 MJ/(㎡·a)，中东部地区的全年日照时数为2200～3000 h，接受太阳辐射总量为5016～5852 MJ/(㎡·a)。经测算, 5～9月份合肥地区的平均日辐射时数约为 4.5 h，根据负载参数，太阳能光伏板1的功率 P（W）。
经计算，需要太阳能光伏板1提供的功率约为26W。
结构组成：根据市售太阳能光伏板1规格，选2块功率15W光伏板（380mm×370mm）并联供电， 输出电压18 V，工作电流 0.83A。选择使用18 V/1A 稳压器（SYN-35-D18A）、光照度控制器。根据市售直流电机规格，选择使用JGY370减速直流电机。
为了便于平衡，2块太阳能光伏板1分别安装在2个船形注塑浮体6上方的安装支架7上。
该机采用太阳能为系统提供动力，通过曝气螺旋叶片4，可将底泥搅动后提升到上层水体，利用上水装置将其吸收通过树脂膜过滤后再利用，并能够实现在水面有规律、可控的运动。其作业范围与控制器单片机程序设计和牵引绳固定方式有关，通过调节单片机程序和牵引绳方向，其运行轨迹可以覆盖80%水面。在静止水域中使用本装置，可以显著提高水体中的总磷浓度，降低底泥沉积物厚度和沉积物中的总氮和活性磷含量。
自走式净水船具有运行稳定、移动作业面大、水质调控效果好、增产效果显著和节能效果高等特点，可以用城市景观水体的水质调控。