[发明专利]太阳能控藻机

说明书

技术领域

本发明涉及到河流湖泊水体水质污染控制与监测领域，特别涉及到藻类的污染控制与监测领域。

背景技术

对于大中型水库湖泊而言，由于水体在库区的水力停留时间较长，在一定的光照、温度等外部条件下，再加上水体本底氮、磷浓度高，藻类容易形成大规模爆发趋势。藻类生长需要进行光合作用，光照越充分生长速度越快。由于水库水体流动性不强，藻类容易在水流缓慢的区域富集并稳定生长，形成藻爆发的趋势。

采用常规方法去除大面积水库水体藻类爆发存在较大困难。在野外环境下，设备的能源供应和维护存在较大困难，现场供电条件不足，设备不能长期在线运行，在藻类容易爆发的季节采用人工定期清藻的方式存在时间的滞后性，难以达到控制藻类爆发的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一套控制水体藻类爆发的系统和方法，既可以实现对水质参数的远程测量又可以控制藻类爆发。为破坏藻类的生长环境，本系统采用太阳能作为动力源，通过太阳能转化成水体动能和超声波振子的机械能，通过水泵驱动水体形成微循环系统，避免水体存在死水区域，达到控制藻类爆发的目的；同时配置四路水质参数采集通道对敏感的水质参数进行采集和远程传送，便于在无人值守的情况下远端监控中心及时了解到实际水质状况，做出相应的科学决策，避免人工取样监测的时间滞后性，从而有效掌握控制藻类爆发的时机。

一方面，本发明提供一套控制水体藻类爆发的系统，该系统包括以下四部分：电源部分、控制主板部分、外围设备部分、固定装置部分。如附图1所示。

电源部分由太阳能电池板、充电控制器、胶体蓄电池组成。太阳能电池板起到将光能转换成电能的作用，将藻类生长进行光合作用必须的光能转换成电能。充电控制器起到控制电流的流向和保持充电稳定性的作用，当阳光充足的时候，电池板的电能供给蓄电池和后续的机电设备；当阳光不充足的时候，自动切断电池板供电电路，防止电流倒灌到电池板并损坏电池板的正常功能，同时在电流过大时自动调节充电电量防止对蓄电池的损坏。胶体蓄电池起到保存电量的作用，将太阳能电池板的电能进行储存，供给后续的机电设备和主控电路板工作，保证系统在阴雨天仍可连续工作。

控制主板部分由16位微处理器为中央处理器，外围由时钟定时功能、32兆位数据存储功能、四通道数据采集功能、GPS定位功能、GPRS远程通讯功能、机电设备控制功能、超声波振子驱动功能七个功能模块组成，形成太阳能控藻机的核心工作模块。如附图2所示。

时钟定时功能主要起到定时开启机电设备(包括水泵、超声波振子和水质探头)功能，电路如附图3所示。

数据存储功能起到保存重要工作参数和采集的水质数据存储功能，电路如附图4所示。

四通道数据采集功能提供中央处理器和水质探头的RS232通讯功能，中央处理器内置异步通讯端口个数有限，难以满足实际水质参数采集需要，因此需要扩充通讯端口，具体电路如附图5所示。

GPS定位功能提供设备的位置信息，便于在野外无人值守的情况下跟踪设备的位置信息，方便运行维护，电路如附图6所示。

GPRS远程通讯模块提供远程数据传送功能，将设备采集的水质参数发送到远端监控中心，同时实时接收远端监控中心的指令，更改设备的运行工作参数。电路如附图7所示。

机电设备控制功能提供水泵开关控制功能，由于单片机的端口驱动能力有限，难以带动水泵等大功率设备，因此需要采用9013三极管对单片机管脚输出电流进行放大，驱动继电器线圈吸含或断开，从而达到控制水泵等大功率设备的目的。电路如图8所示。

超声波振子驱动功能采用中央处理器输出特定频率方波，通过功率放大电路驱动超声波振子进行振动，电路如图9所示。

外围设备包括水泵、超声波振子和水质参数探头。水泵采用24v直流供电，主要作用是提供水体循环和压力喷射作用；超声波振子主要作用是利用超声波对藻细胞壁的穿透作用达到藻的灭活，超声波振子的谐振频率根据研究采用40kHz的谐振频率；水质参数探头根据具体水质需要可以灵活配置，常用的为五参数一体的水质探头，采集的水质指标为：溶解氧、PH、电导率、浊度和温度。