一種新型捕藻船的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型捕藻船，主要由六個部分組成：船體單元、捕藻單元、脫藻單元、儲藻單元、檢測單元及供能單元。該新型捕藻船采用濾斗鏈來打撈藻水，用鏈?zhǔn)絺鲃拥姆绞絹韨鬏斣逅?，并通過篩網(wǎng)進(jìn)行藻水一級分離，實(shí)現(xiàn)高效的藍(lán)藻捕集。與現(xiàn)有的捕藻船相比，具有節(jié)能環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡單、適用性強(qiáng)以及效率高等特點(diǎn)。
【專利說明】一種新型捕藻船

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型捕藻船，特別是涉及一種具備自動檢測、自動捕集藍(lán)藻技術(shù)的捕藻船。

【背景技術(shù)】
[0002]對于藍(lán)藻爆發(fā)的嚴(yán)峻現(xiàn)狀，國內(nèi)外開展了相關(guān)研究，并制定了各種各樣的治理方案，主要從物理、化學(xué)和生物三個方面進(jìn)行治理。其中物理方法形式繁多，實(shí)際中普遍采用的是機(jī)械清除的方法，并已研制出分離型捕藻船、吸取型捕藻船及綜合型捕藻船治理藍(lán)藻，但這些捕藻船的能耗較大并且自動化程度低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供了一種新型藍(lán)藻捕集船從而降低能耗，提高自動化程度。
[0004]為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:所述新型捕藻船包括船體單元、捕藻單元、脫藻單元、儲藻單元、檢測單元和供能單元，其中船體單元優(yōu)選對稱尖首雙體船，捕藻單元包括彎板鏈、鏈輪、同步帶輪組、濾斗、調(diào)節(jié)板以及電機(jī)，脫藻單元包括氣泵和排氣管，儲藻單元采用抽屜式儲藻箱，檢測單元包括壓力傳感器、超聲波傳感器、限位傳感器、攝像頭以及濃度傳感器，供能單元包括太陽能電池板、蓄電逆變組件以及甲烷發(fā)動機(jī)。
[0005]所述船體單元采用雙體船；所述雙體船優(yōu)選尖首雙體船；所述尖首雙體船優(yōu)選對稱型尖首雙體船；所述對稱型尖首雙體船，其前端自動形成喇叭形入口 ；兩個船體各裝有一個螺旋槳，以實(shí)現(xiàn)船體前進(jìn)、后退以及轉(zhuǎn)彎運(yùn)動。
[0006]所述捕藻單元設(shè)置在雙體船中間及甲板上；所述捕藻單元包括彎板鏈、鏈輪、同步帶輪組、濾斗、調(diào)節(jié)板以及電機(jī)；所述彎板鏈由前后兩對鏈輪帶動；所述鏈輪由同步帶輪組帶動；所述同步帶輪組由電機(jī)帶動；所述濾斗由不銹鋼篩網(wǎng)及支架組成，并且固定在彎板鏈上，隨彎板鏈不斷地循環(huán)轉(zhuǎn)動，以實(shí)現(xiàn)捕藻，并采用不銹鋼篩網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)藻水一級分離；所述調(diào)節(jié)板共有三個孔，其中一個孔與軸承采用過盈配合，另外一個孔與軸承采用間隙配合，調(diào)節(jié)板中間鉆有一個孔，可以裝全螺紋螺柱，用于調(diào)節(jié)濾斗鏈的吃水深度；所述電機(jī)安裝在甲板上，為整個捕藻單元提供動力。
[0007]所述脫藻單元由氣泵以及排氣管組成；所述氣泵安裝在甲板上，用于提供壓縮空氣；所述排氣管的一端與氣泵連接，排氣管的另一端上開有多個排氣孔，在濾斗不銹鋼篩網(wǎng)運(yùn)動到所述儲藻箱上方并處于水平位置或處于水平位置以下時，通過所述排氣孔從濾斗不銹鋼篩網(wǎng)的上方往下吹氣，采用反吹的方式吹落粘附在濾斗不銹鋼篩網(wǎng)上的藍(lán)藻，使藍(lán)藻落入所述儲藻箱內(nèi)。
[0008]所述儲藻單元采用抽屜式儲藻箱，其底部裝有滑輪，可以在滑軌上運(yùn)動，便于更換儲藻箱。
[0009]所述檢測單元包括壓力傳感器、超聲波傳感器、限位傳感器、攝像頭、濃度傳感器；所述攝像頭安裝在攝像頭支架上，可以隨支架旋轉(zhuǎn)，用于拍攝水華湖面；所述攝像頭支架安裝在雙體船前部；所述壓力傳感器布置在抽屜式儲藻箱的滑槽上，用于測量藍(lán)藻水的質(zhì)量；所述超聲波傳感器用于布置在船體前端，用于測量水華區(qū)域與船的距離；所述限位傳感器用于控制濾斗鏈與水面的夾角；所述濃度傳感器用于測量水華區(qū)域藍(lán)藻的濃度。
[0010]所述供能單元由太陽能電池板以及甲烷發(fā)動機(jī)組成；所述太陽能電池板布置在船體箱體的斜面上，利于太陽能電池收集能量；所述甲烷發(fā)動機(jī)布置在船艙內(nèi)，燃料采用藍(lán)藻發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷。
[0011]捕藻單元、脫藻單元、儲藻單元、檢測單元及供能單元全部安裝在船體單元上，當(dāng)檢測單元檢測到藍(lán)藻的位置，然后經(jīng)過捕藻單元進(jìn)行捕藻，當(dāng)檢測單元檢測到捕藻單元中的濾斗達(dá)到設(shè)定區(qū)域時，啟動脫藻單元進(jìn)行脫藻，將藍(lán)藻吹入儲藻單元，當(dāng)檢測單元檢測到儲藻單元的藍(lán)藻達(dá)到設(shè)定質(zhì)量時，停止捕藻單元，捕藻船駛向出發(fā)點(diǎn)。
[0012]本發(fā)明的具體工作流程是:被固定在雙體船前部的攝像頭拍攝湖面照片，通過控制器的分析，判斷出藍(lán)藻爆發(fā)區(qū)域?？刂破靼l(fā)送指令給螺旋槳，捕藻船向藍(lán)藻爆發(fā)區(qū)域前進(jìn)，到達(dá)指定區(qū)域后，接著采用濃度傳感器測量藍(lán)藻的濃度，由濃度傳感器測得的數(shù)據(jù)經(jīng)控制器處理后傳遞給調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)濾斗鏈的角度及運(yùn)轉(zhuǎn)速度，以獲得最佳捕藻效率。此時，由限位器控制濾斗鏈的角度。隨著濾斗鏈不斷地循環(huán)，藍(lán)藻被捕集上來，并在傳送的過程中實(shí)現(xiàn)藻水一級分離，在濾斗達(dá)到設(shè)定區(qū)域時，氣槽吹出壓縮氣體反吹濾斗，將捕集上來的藍(lán)藻吹到儲藻箱中，儲藻箱底部的壓力傳感器可以檢測捕撈到的藍(lán)藻的質(zhì)量，當(dāng)質(zhì)量達(dá)到預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值時，濾斗鏈停止工作，濾斗離開水面，捕藻船駛向出發(fā)點(diǎn)，更換儲藻箱后，繼續(xù)工作。
[0013]本發(fā)明具有的特點(diǎn):
(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):采用雙體船，適合在水華湖面上運(yùn)行，利于捕藻；采用流線型外形，降低風(fēng)阻，節(jié)能經(jīng)濟(jì)。
[0014](2)混合動力:采用太陽能、沼氣等清潔可再生能源給捕藻船提供動力。太陽能通過太陽能電池膜轉(zhuǎn)化為電能，而沼氣來自于捕集上來的藍(lán)藻發(fā)酵而成，節(jié)能經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
[0015](3)新型捕藻方式:采用濾斗鏈打撈藻水，用鏈?zhǔn)絺鲃拥姆绞竭\(yùn)輸藻水，并通過篩網(wǎng)實(shí)現(xiàn)藻水一級分離，能耗大大降低。
[0016](4)全自動捕集:船上不需要操作人員，自動識別捕藻區(qū)域，自動調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)全自動捕集。
[0017](5)協(xié)同工作:多艘捕藻船一起工作，互不干擾，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模捕藻，提高捕藻效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為新型捕藻船的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為捕藻單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為新型捕藻船的工作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示,本發(fā)明包括船體單元、捕藻單元、脫藻單元、儲藻單元、檢測單元及供能單元。供能單元由太陽能電池板14以及甲烷發(fā)動機(jī)15組成；太陽能電池板14布置在船體的斜面上，利于太陽能電池收集能量；甲烷發(fā)動機(jī)15布置在船艙內(nèi)，燃料采用藍(lán)藻發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷。
[0022]安裝在捕藻船前端攝像頭座13上的攝像頭12拍攝水華湖面并用超聲波傳感器11測量水華區(qū)域的距離。在捕藻船到達(dá)水華區(qū)域后，采用濃度傳感器測量藍(lán)藻的濃度，調(diào)整調(diào)節(jié)板6的角度，同時采用限位傳感器控制濾斗鏈與水面的夾角，以獲得最佳的吃水深度。調(diào)節(jié)好鏈輪3的轉(zhuǎn)速后，捕藻船以緩慢的速度前行，雙體船1的前端呈喇叭形入口。濾斗鏈上的濾斗5捕集湖面上的藍(lán)藻，隨著濾斗鏈的運(yùn)行，濾斗5中的藻水實(shí)現(xiàn)了藻水一級分離，接著濾斗5被傳遞到藍(lán)藻脫附區(qū)域。此時，帶有多個排氣孔的排氣管9將壓縮空氣直接吹到濾斗5的背面，實(shí)現(xiàn)藍(lán)藻脫附過程。所述排氣管通過連接管與氣泵8相連。濾斗5完成脫附后便離開脫附區(qū)域繼續(xù)捕藻，脫附的藍(lán)藻直接掉落到了抽屜式儲藻箱10中。所述抽屜式儲藻箱10布置在排氣管9的正下方。在抽屜式儲藻箱10的滑槽上布置著壓力傳感器，用于檢測抽屜式儲藻箱10中藻水的質(zhì)量。當(dāng)藻水質(zhì)量達(dá)到設(shè)定值時，濾斗鏈停止工作，離開水面，捕藻船返回岸邊更換抽屜式儲藻箱10。
[0023]如圖2所示，捕藻單元包括彎板鏈2、調(diào)節(jié)板6、鏈輪3及同步帶輪組4。濾斗5等間距的布置在彎板鏈上構(gòu)成了濾斗鏈，濾斗5的一個側(cè)面固定有篩網(wǎng)。濾斗鏈由上下兩組鏈輪3帶動,鏈輪3則由同步帶輪組4帶動。同步帶輪組4由電機(jī)7帶動。濾斗鏈通過軸承固定在調(diào)節(jié)板上，因此調(diào)節(jié)板可以調(diào)節(jié)濾斗鏈與水面的角度。含有大量水的藻水被濾斗5捕集上來后，在濾斗5上升的過程中，由于篩網(wǎng)的孔徑要比藍(lán)藻大且藍(lán)藻本身具有較大的粘性，于是藻水中的部分水從篩網(wǎng)流出，藍(lán)藻仍然留在濾斗5中，即實(shí)現(xiàn)藻水一級分離。濾斗運(yùn)動到脫附區(qū)域，在排氣管噴出的壓縮空氣的作用下，藍(lán)藻脫附后落入抽屜式儲藻箱10內(nèi)。
[0024]如圖3所示是多個新型捕藻船協(xié)同工作的工作流程，單個新型捕藻船的工作過程前文已經(jīng)提及。多個新型捕藻船的協(xié)同工作是在單個新型捕藻船的基礎(chǔ)上建立的。使用超聲波傳感器及藍(lán)牙通訊可以實(shí)現(xiàn)船體與船體之間的信息交換，采用一定的算法便可以實(shí)現(xiàn)多個捕藻船的協(xié)同工作。
[0025]為了充分地闡釋上述實(shí)施方式，下面就新型捕藻船的兩個主要設(shè)備:雙體船、濾斗鏈，作進(jìn)一步說明。
[0026]1.雙體船
如圖1所示，雙體船1呈對稱布置且其采用了尖首船體，這是為了形成喇叭形入口，有利于增大藍(lán)藻捕撈區(qū)域藻水的濃度，提高捕撈效率。雙體船1的尾部有兩個螺旋槳16，可以控制船體的運(yùn)動。藻水對船體具有腐蝕作用和粘附作用，因此在船體表面涂上了防腐蝕、防粘附的涂料。
[0027]2.濾斗鏈
濾斗鏈的結(jié)構(gòu)如圖2所示，多個濾斗5等間距的固定在彎板鏈上就組成了濾斗鏈。濾斗5的形狀呈三棱柱狀，為了脫去藻水中的部分水，濾斗5的一個側(cè)面固定了一張篩網(wǎng)，其孔徑比藍(lán)藻小。由于在藍(lán)藻的捕撈過程中增加了藻水分離的過程，與直接用泵抽取藻水相t匕，節(jié)約了能耗，也就降低了后續(xù)處理過程的資源消耗。此外，藍(lán)藻的密度要比水小，這就意味中相同載重量的雙體船，采用濾斗鏈捕藻可以捕集到更多的藍(lán)藻。為了減輕船體自身的重量，彎板鏈及鏈輪可以采用輕質(zhì)、耐腐蝕、高強(qiáng)度的材料。濾斗鏈的吃水深度及運(yùn)轉(zhuǎn)速度都可以根據(jù)水華的情況進(jìn)行實(shí)時調(diào)節(jié)以獲得最佳捕藻效率。
[0028]此外，本發(fā)明上述【具體實(shí)施方式】中所涉及的雙體船為對稱尖首雙體船，僅為優(yōu)選實(shí)施例，具體實(shí)施時可以采用非對稱雙體船等其他類型的雙體船。
[0029]同時，本發(fā)明上述【具體實(shí)施方式】中涉及的濾斗為三棱柱形狀，僅為優(yōu)選實(shí)施例，具體實(shí)施時可以采用曲面柱體等形狀。
[0030]上述【具體實(shí)施方式】用來解釋說明本發(fā)明，僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種新型捕藻船，其特征在于該新型捕藻船設(shè)有船體，捕藻單元、脫藻單元、儲藻單元、檢測單元及供能單元均布置在船體上；所述捕藻單元采用濾斗進(jìn)行捕藻；所述檢測單元采用攝像頭拍攝水華湖面，采用壓力傳感器測量藻水的質(zhì)量，采用超聲波傳感器測量水華區(qū)域與船的距離，采用限位傳感器控制濾斗鏈與水面的夾角，采用濃度傳感器測量水華區(qū)域藍(lán)藻的濃度。
2.如權(quán)利要求1所述的一種新型捕藻船，其特征在于所述船體單元采用雙體船；所述雙體船優(yōu)選尖首雙體船；所述尖首雙體船優(yōu)選對稱型尖首雙體船；所述對稱型尖首雙體船，其前端形成喇叭形入口。
3.如權(quán)利要求1所述的一種新型捕藻船，其特征在于所述捕藻單元設(shè)置在雙體船中間及甲板上；所述捕藻單元包括彎板鏈、鏈輪、同步帶輪組、濾斗、調(diào)節(jié)板、電機(jī)；所述彎板鏈由前后兩對鏈輪帶動；所述彎板鏈優(yōu)選不銹鋼彎板鏈；所述鏈輪由同步帶輪組帶動；所述同步帶輪組由電機(jī)帶動；所述濾斗由不銹鋼篩網(wǎng)及支架組成，并固定在彎板鏈上，隨彎板鏈循環(huán)轉(zhuǎn)動，以實(shí)現(xiàn)捕藻，并利用不銹鋼篩網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)藻水一級分離；所述調(diào)節(jié)板有三個孔，其中第一個孔與軸承采用過盈配合，第二個孔與軸承采用間隙配合，第三個孔鉆在調(diào)節(jié)板中間，可以裝全螺紋螺柱，用于濾斗鏈的定位；所述主動電機(jī)安裝在甲板上，為捕藻單元提供動力。
4.如權(quán)利要求3所述的一種新型捕藻船，其特征在于所述脫藻單元由氣泵、排氣管組成；所述氣泵安裝在甲板上，用于提供壓縮空氣；所述排氣管的一端與氣泵連接，排氣管的另一端上開有多個排氣孔，在濾斗不銹鋼篩網(wǎng)運(yùn)動到所述儲藻單元的儲藻箱上方并處于水平位置或處于水平位置以下時，通過所述排氣孔從濾斗不銹鋼篩網(wǎng)的上方往下吹氣，采用反吹的方式吹落粘附在濾斗不銹鋼篩網(wǎng)上的藍(lán)藻，使藍(lán)藻落入所述儲藻箱內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種新型捕藻船，其特征在于所述儲藻單元采用抽屜式儲藻箱；所述抽屜式儲藻箱，底部裝有滑輪，可以在滑軌上運(yùn)動，便于更換儲藻箱。
6.如權(quán)利要求1所述的一種新型捕藻船，其特征在于所述檢測單元包括壓力傳感器、超聲波傳感器、限位傳感器、攝像頭、濃度傳感器；所述攝像頭安裝在攝像頭支架上，可以隨支架旋轉(zhuǎn)，用于拍攝水華湖面；所述攝像頭支架安裝在船體前端；所述壓力傳感器布置在儲藻單元的儲藻箱的滑槽上，用于測量藻水的質(zhì)量；所述超聲波傳感器布置在船體前端，用于測量水華區(qū)域與船的距離；所述限位傳感器用于控制濾斗鏈與水面的夾角；所述濃度傳感器用于測量水華區(qū)域藍(lán)藻的濃度。
7.如權(quán)利要求1所述的一種新型捕藻船，其特征在于所述供能單元由太陽能電池板以及甲烷發(fā)動機(jī)組成；所述太陽能電池板布置在船體的斜面上，利于太陽能電池收集能量；所述甲烷發(fā)動機(jī)布置在船艙內(nèi)，燃料采用藍(lán)藻發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷。
8.如權(quán)利要求1所述的一種新型捕藻船，其特征在于捕藻單元、脫藻單元、儲藻單元、檢測單元及供能單元全部安裝在船體單元上，當(dāng)檢測單元檢測到藍(lán)藻的位置時，然后經(jīng)過捕藻單元進(jìn)行捕藻，當(dāng)檢測單元檢測到捕藻單元中的濾斗達(dá)到設(shè)定區(qū)域時，啟動脫藻單元進(jìn)行脫藻，將藍(lán)藻吹入儲藻單元，當(dāng)檢測單元檢測到儲藻單元的藍(lán)藻達(dá)到設(shè)定質(zhì)量時，停止捕藻單元，捕藻船駛向出發(fā)點(diǎn)。
【文檔編號】B63H21/20GK104260839SQ201410489698
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】黃福艇, 盧建剛, 婁常緒, 胡玲雅, 姚連英, 劉鵬, 沈偉杰, 應(yīng)曉園, 諸丁一, 劉彤 申請人:浙江大學(xué)