一種藍(lán)藻圍捕收集裝置及其圍捕收集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水華藍(lán)藻治理技術(shù)，具體涉及一種藍(lán)藻圍捕收集裝置及其圍捕收集方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，由于工業(yè)迅速發(fā)展，人口劇增，城市化的加快，環(huán)境被嚴(yán)重污染，我國(guó)許多水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度加劇，引起藍(lán)藻的大量繁殖，某些水體甚至發(fā)生嚴(yán)重的藍(lán)藻水華，直接影響了水體的質(zhì)量和可利用度，并危害著生物的生成。大量發(fā)生的水華藍(lán)藻一方面嚴(yán)重污染環(huán)境、危害飲水水源。
[0003]為減輕這些的污染，消除藍(lán)藻異味，有必要對(duì)大量爆發(fā)的藍(lán)藻水華進(jìn)行有效地收集清除。采用機(jī)械方法收集清除藍(lán)藻水華，既沒(méi)有化學(xué)和生物學(xué)方法那樣的不良影響，且能直接大量清除湖泊或水庫(kù)水面上的藍(lán)藻水華。因此，在藍(lán)藻水華大量發(fā)生季節(jié)，采用機(jī)械的方法對(duì)大量堆積的藍(lán)藻水華進(jìn)行有效地收集清除能防止其惡化增殖和二次污染，并由此降低水體營(yíng)養(yǎng)水平，從而可達(dá)到改善環(huán)境之目的，是十分必要的。
[0004]在收獲過(guò)程中怎樣盡可能降低所收集藍(lán)藻的含水量是提高收集效率、降低收集費(fèi)用的關(guān)鍵所在。關(guān)于這方面國(guó)內(nèi)外已有大量專(zhuān)利公開(kāi)。從收集水華藍(lán)藻的笫一步盡量使水華藍(lán)藻聚集，采用圍捕收集是提高收集效率一個(gè)很好方法，但由于圍捕水華藍(lán)藻的圍攔抗拉強(qiáng)度有限以及不能構(gòu)成有效圈圍藍(lán)藻形狀等問(wèn)題，使得現(xiàn)有的圍捕收集方法不能很好地得到采用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種可利用現(xiàn)有圍攔在湖泊和水庫(kù)中實(shí)現(xiàn)圍捕收集水華藍(lán)藻方法，從而能大大提高藍(lán)藻圍捕收集的效率，并且無(wú)需人工水面作業(yè)，極大地減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度和極大地減少安全事故的發(fā)生。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的一種藍(lán)藻圍捕收集裝置，包括收集船、若干段圍欄以及若干艘拖船；所述收集船船舷的一側(cè)設(shè)有拉力傳感器，船舷上相對(duì)的另一側(cè)設(shè)有收欄導(dǎo)向器，收集船上還安裝有收集藍(lán)藻系統(tǒng)；所述若干段圍欄依次連接形成加長(zhǎng)收藻圍欄，加長(zhǎng)收藻圍欄中第一段圍欄的首端通過(guò)拉力傳感器連接于一艘拖船，加長(zhǎng)收藻圍欄中最后一段圍欄的尾端連接于收集船上的拉力傳感器；加長(zhǎng)收藻圍欄中每相鄰兩段圍欄之間均設(shè)有拖船；所述拖船與相應(yīng)圍欄的兩個(gè)連接處也設(shè)置有拉力傳感器。
[0007]進(jìn)一步的，所述拖船為無(wú)人駕駛拖船，拖船上安裝有推進(jìn)器、動(dòng)力系統(tǒng)、第二通信系統(tǒng)、第二定位系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；所述第二定位系統(tǒng)以及與拖船相連的拉力傳感器采集相應(yīng)拖船的位置信息和受力信息，并傳輸至控制系統(tǒng)，再經(jīng)由控制系統(tǒng)處理傳輸至第二通信系統(tǒng)和控制推進(jìn)器；所述收集船上還裝有航行系統(tǒng)、錨定系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、第一通信系統(tǒng)、第一定位系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述與收集船相連的拉力傳感器、傳感器系統(tǒng)和第一定位系統(tǒng)采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息并傳至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理并傳輸至第一通信系統(tǒng)和收欄導(dǎo)向器，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還與各個(gè)拖船的控制系統(tǒng)相互通信并且控制收欄導(dǎo)向器和收集藍(lán)藻系統(tǒng)運(yùn)作。
[0008]進(jìn)一步的，所述收欄導(dǎo)向器包括取欄桿、固定座、左導(dǎo)向架、右導(dǎo)向架和控制器構(gòu)成，所述取欄桿一端與固定座通過(guò)銷(xiāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，取欄桿另一端的起吊環(huán)連接于收集船上吊機(jī)的吊鉤；所述右導(dǎo)向架與取欄桿上滑動(dòng)車(chē)通過(guò)銷(xiāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述固定座、左導(dǎo)向架通過(guò)螺釘固定連接收集船船舷，所述控制器控制取欄桿上的滑動(dòng)電機(jī)和收集船上的吊機(jī)，并與取欄桿上的左限位開(kāi)關(guān)、右限位開(kāi)關(guān)及齒輪箱上裝有的定位開(kāi)關(guān)連接，并與所述固定座上的水平限位開(kāi)關(guān)、垂直限位開(kāi)關(guān)連接，同時(shí)，控制器與收集船計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相互通信。
[0009]進(jìn)一步的，所述傳感器系統(tǒng)中集成有風(fēng)向傳感器、風(fēng)速傳感器、水流流向傳感器和水流流速傳感器。
[0010]本發(fā)明還公開(kāi)了一種藍(lán)藻圍捕收集裝置的圍捕收集方法，設(shè)定共有i艘拖船，而連接于加長(zhǎng)收藻圍欄中第一段圍欄首端的那艘拖船為第I拖船，加長(zhǎng)收藻圍欄中的其它拖船依次編號(hào)為第2拖船，...，第i拖船，i e N* ;具體包括以下步驟:
[0011](I)收集船帶動(dòng)加長(zhǎng)收藻圍攔駛向放置藍(lán)藻量積聚水域，并錨定收集船；
[0012](2)第I拖船以人工設(shè)定的圈圍藍(lán)藻軌跡航行；
[0013](3)當(dāng)?shù)贗拖船航行至設(shè)定中的圈圍藍(lán)藻軌跡所設(shè)定長(zhǎng)度位置處時(shí)，第2拖船按第I拖船的軌跡航行，然后第I拖船繼續(xù)以設(shè)定的圈圍藍(lán)藻軌跡向前航行，
[0014](4)重復(fù)步驟(3)，直至第i拖船駛到設(shè)定的圈圍藍(lán)藻軌跡地，此時(shí)第I拖船靠近收集船，此時(shí)控制收攔導(dǎo)向器將加長(zhǎng)收藻圍攔拉向其舷邊密貼，完成圈圍藍(lán)藻作業(yè)；
[0015](5)第I拖船以在一恒定航速下拉力為最小的航向行駛，其他拖船在設(shè)定$示法控制下駛向收集船，圍堵聚集藍(lán)藻，藍(lán)藻聚集至設(shè)定厚度時(shí)，收集船啟動(dòng)其收集藍(lán)藻系統(tǒng)收集藍(lán)藻；當(dāng)?shù)?拖船到達(dá)收集船后則緊貼收集船行駛，收攔導(dǎo)向器釋放收藻圍攔讓第2拖船駛過(guò)，收集船再次使用其收攔導(dǎo)向器將收藻圍攔拉向其舷邊密貼，第2拖船以一恒定航速下拉力為最小的航向行駛，第I拖船拖帶加長(zhǎng)收藻圍攔開(kāi)始進(jìn)行設(shè)定的下一區(qū)域圈圍藍(lán)藻作業(yè)航行；
[0016](6)重復(fù)步驟(5)，直至剩余圈圍的收藻圍攔圈長(zhǎng)度小于設(shè)定長(zhǎng)度，然后收集船停止收集藍(lán)藻系統(tǒng)作業(yè)，收攔導(dǎo)向器釋放收藻圍攔，完成一次圈圍收集藍(lán)藻作業(yè)。
[0017]在整個(gè)步驟(I)?步驟(6)的過(guò)程中，各個(gè)拖船利用相應(yīng)的拉力傳感器信號(hào)、定位系統(tǒng)信息、收集船發(fā)送的有關(guān)風(fēng)向、風(fēng)速、水流流向和流速傳感器信號(hào)以及其他拖船狀況信息調(diào)整其操作，并是各段圍欄不超過(guò)其抗拉強(qiáng)度；所述收集船控制和指揮拖船進(jìn)行作業(yè)。
[0018]其中，還可對(duì)收集船實(shí)施遠(yuǎn)程無(wú)人操作控制，且在所述第一定位系統(tǒng)和第二定位系統(tǒng)采用差分GPS技術(shù)。
[0019]有益效果:本發(fā)明應(yīng)用現(xiàn)代定位、通信及控制技術(shù)，采用多無(wú)人駕駛拖船協(xié)同拖帶收藻圍攔的方式，實(shí)現(xiàn)將現(xiàn)有抗拉強(qiáng)度不能滿足要求的圍攔組成能在湖泊和水庫(kù)中能有效圈圍藍(lán)藻形狀的圍攔，從而能大大提高了藍(lán)藻收集的效率。本發(fā)明收集藍(lán)藻作業(yè)無(wú)需人工水面作業(yè)，極大地減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度和極大地減少安全事故的發(fā)生。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明作業(yè)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明中拖船的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為本發(fā)明中收集船的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)框圖；
[0023]圖4為本發(fā)明中拖船的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0025]如圖1?圖4所示，本發(fā)明的一種藍(lán)藻圍捕收集裝置，包括收集船1、若干段圍欄2以及若干艘拖船3 ;收集船I船舷的一側(cè)設(shè)有拉力傳感器4，船舷上相對(duì)的另一側(cè)設(shè)有收欄導(dǎo)向器5，收集船I上還安裝有收集藍(lán)藻系統(tǒng)6 ;若干段圍欄2依次連接形成加長(zhǎng)收藻圍欄，加長(zhǎng)收藻圍欄中第一段圍欄I的首端通過(guò)拉力傳感器4連接一艘拖船3，加長(zhǎng)收藻圍欄中最后一段圍欄2的尾端連接于收集船I上的拉力傳感器4 ;加長(zhǎng)收藻圍欄中每相鄰兩段圍欄2之間均設(shè)有拖船3 ;拖船3與相應(yīng)圍欄2的兩個(gè)連接處也設(shè)置有拉力傳感器。
[0026]下面通過(guò)以下實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0027]實(shí)施例1:
[0028]—種藍(lán)藻圍捕收集裝置，包括實(shí)施作業(yè)的一艘收集船1、四段現(xiàn)有的收藻圍攔2和四艘無(wú)人駕駛拖船3，無(wú)人駕駛拖船3與收藻圍攔2相互首尾相連組成加長(zhǎng)收藻圍攔，假設(shè)連接于加長(zhǎng)收藻圍欄中第一段圍欄2首端的那艘拖船為第I拖船3，其它拖船3依次編號(hào)為第2拖船，第3拖船和第4拖船。
[0029]收集船I包括航行系統(tǒng)、錨定系統(tǒng)、吊機(jī)、電力系統(tǒng)、第一定位系統(tǒng)14、收集藍(lán)藻系統(tǒng)6、傳感器系統(tǒng)、收欄導(dǎo)向器5、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)15和拉力傳感器4，傳感器系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)收集并傳輸風(fēng)向傳感器71、風(fēng)速傳感器72、水流流向傳感器73、水流流速傳感器74的信息，收欄導(dǎo)向器5對(duì)收藻圍攔進(jìn)行操作，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用于控制收集藍(lán)藻系統(tǒng)6、無(wú)人駕駛拖船3和收攔導(dǎo)向器5，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還與傳感器系統(tǒng)、拉力傳感器4和第一定位系統(tǒng)、第一通信系統(tǒng)16相連接。
[0030]收集船I的吊機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī)被用來(lái)協(xié)助收欄導(dǎo)向器5工作，收欄導(dǎo)向器的控制器有一連接收集船吊機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī)控制電柜的接口，
[0031]收集船I的航行系統(tǒng)和錨定系統(tǒng)為現(xiàn)有常規(guī)的系統(tǒng)，電力系統(tǒng)向收集船I所有用電設(shè)備和裝置供電，第一定位系統(tǒng)采用GPS系統(tǒng)，通訊系統(tǒng)采用工業(yè)級(jí)WIFI無(wú)線通信系統(tǒng)，收集藍(lán)藻系統(tǒng)6采用喇叭型吸藻器，風(fēng)向、風(fēng)速、水流流向、流速傳感器和拉力傳感器4采用現(xiàn)有的商品化的產(chǎn)品。
[0032]計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用工控機(jī)裝有對(duì)所連接和控制對(duì)象接收、處理、融合其信號(hào)、信息的程序、模塊，對(duì)所連接和控制對(duì)象進(jìn)行操作和控制的程序、算法、人機(jī)界面。
[0033]無(wú)人駕駛拖船3包括推進(jìn)器7、動(dòng)力系統(tǒng)8、第二定位系統(tǒng)9、第二通信系統(tǒng)10及控制系統(tǒng)11。
[0034]本實(shí)施例中，推進(jìn)器7采