一种智能移动式水下曝气系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能移动式水下曝气系统及方法，属于曝气领域。包括置于水中的曝气平台、升降机构、推动系统、以及具有检测和控制功能的控制系统，其中控制系统包括智能控制系统。本系统将曝气头与空气喷气推进装置结合，在推动整个系统进行移动时充氧，可以在全水域移动充氧，使充氧效率和服务面积大幅度提高。充氧效率比固定式充氧平台提高2倍以上，服务面积提高5倍以上。还可自动调节曝气平台的高度，实现曝气深度的自由控制、曝气平台移动路径、充氧系统启停和对水体自动检测。

【技术实现步骤摘要】
一种智能移动式水下曝气系统及方法
本专利技术涉及曝气领域，具体涉及一种智能移动式水下曝气系统及方法。
技术介绍
我国是一个环境污染很严重的国家。污染水域面积大、富营养物质含量很高、污染形式多样化。有大量的江河、湖泊、塘堰、黑臭水沟、鱼塘，以及近年出现的大型养殖场的废水池等，而这些水域大部分处于富营养状态。要解决江河、湖泊的富营养问题，提高水质的重要措施之一就向水中充氧。我国现有的充氧设备和技术包括叶轮式增氧机、鼓风机-微孔布气管曝气系统，纯氧-微孔布气管曝气系统，叶轮吸气推流式曝气器和水下射流曝气器等。这些充氧技术和设备难于实现河流、湖泊、塘堰、河沟等自然水体的大功率、高效、低成本充氧问题。叶轮式增氧机是一种机械增氧方式，通过搅动溅起水花，增大接触面积增氧。但是由于增氧机不是直接将空气充入水中，而是将大部分电能转化为机械能，间接充氧，使得充氧效率不高。鼓风机-微孔布气管曝气系统，由于其充氧效率高，充氧量大，是国内外在污水处理中广泛使用的充氧技术。它由鼓风机、布气管道、曝气头组成。但该系统中曝气管的安装需要分工序操作，同时还需要另外建设曝气池，单独安装管路系统，通常需要单独建设曝气池。尤其是在自然形成的水域，由于地面不平、地形复杂，水位变化很大，系统造价成本很高，使用范围受到局限，很难将这种曝气系统安装在天然水域里。叶轮吸气推流式曝气器是通过叶轮机械转动吸入空气充氧。这种负压吸入空气本质上还是机械充氧，吸入空气量和曝气量有限，并且该设备只能在水体表面吸氧，曝气深度很浅，因此氧溶解率很低。水下射流曝气器是用潜水泵将水吸入增压从泵体高速推出后，利用设置在出水导管上的水射器将空气吸入，气-水混合液经水力混合切割后进入水体。但是水泵容易被堵。水泵一旦被堵塞或出现其他故障时,须将设备吊出水面进行维修，维修较麻烦。同样，由于射流吸气量非常有限，也无法实现大容量水体充氧。申请号CN201721126005.4公开的高速空气动力曝气船，采用风机提供空气源，通过两根喷气管在水下喷气曝气。该设计由于没有曝气头，风量高度集中，风管周围的空气浓度非常高，空气与水体接触面很小，因此曝气效果很差。此外，该专利在管道上有挡板，这种挡板转向不灵活，并且不能倒退。该系统没有方向控制装置，曝气船无法转向。申请号201521103484.9公开的空气充氧船虽然能进行水下曝气，但该设备依靠人工驾驶，通过机械叶轮推进，运行和管理成本高，能耗高。综上所述，现有的传统曝气装置曝气无法实现深度充氧，充氧效率很低。移动式充氧专利技术技术曝气面积小，曝气量小。尤其是功能单一、需要人工驾驶和操作，无法做到更加高效的全水域充氧和水体和鱼群等实时监测。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种既能够进行高效、大容量充氧曝气，又能利用箱式浮力装置和空气推力使曝气平台智能移动水下曝气，同时实现水体和鱼群检测功能的智能移动式水下曝气系统。为了实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种智能移动式水下曝气系统，包括置于水中的曝气平台、与曝气平台连接并带动所述曝气平台升降的升降机构、与升降机构上方连接的箱式浮力装置、推动所述曝气平台移动和转向的推动系统、以及具有水体检测和控制功能的控制系统；其中，所述曝气平台包括用于引入外部气体且设置在水面上的风机、与风机连接的曝气管道系统、至少一个与曝气管道系统连接且将空气充入水体中的曝气头、以及用于支撑曝气管道系统的平台支架；所述曝气头、曝气管道系统和平台支架为一体化结构，且一体化结构整体位于水下使空气与水体直接接触，实现高效曝气充氧；其中，所述推动系统包括与所述曝气平台连接的空气喷气推进装置；其中，所述控制系统设置在所述箱式浮力装置上方，所述控制系统包括：控制曝气平台智能运行和路线行驶的智能控制系统、和动力装置；所述动力装置为所述风机的运行和升降机构的升降提供电能；所述动力装置还为所述智能控制系统提供电能。进一步的，所述曝气管道系统和空气喷气推进装置分布在水下；所述风机、控制系统通过箱式浮力装置利用水的浮力分布于水面上；所述智能控制系统通过所述升降机构来控制所述曝气平台的升降；所述智能控制系统还控制所述风机的进气量、空气喷气推进装置的气流强度和转向。进一步的，所述智能控制系统包括控制器、卫星导航系统和水体检测装置，所述卫星导航系统、水体检测装置与所述控制器电信号连接；所述水体检测装置至少包括溶解氧传感器和声纳传感器。进一步的，所述空气喷气推进装置至少为一个，所述空气喷气推进装置设置在所述曝气平台的侧面和/或底部。进一步的，所述空气喷气推进装置包括驱动装置和空气连接管；所述空气连接管的一端与所述曝气管道系统相通；所述空气连接管的另一端依次连接有喷气导管和喷气加速管。进一步的，所述空气连接管与所述喷气导管之间设有控制喷气导管方向的旋转连接器；所述旋转连接器与所述驱动装置传动连接；所述智能控制系统控制所述驱动装置驱动运行。进一步的，所述升降机构为螺杆升降、液压伸缩、气动伸缩和电动伸缩中的任意一种。进一步的，所述曝气平台中，平台支架与所述升降机构固定连接，并通过升降机构的升降带动所述曝气平台的升降；所述曝气头为筛网曝气头，且所述筛网曝气头位于水下，气体从曝气头出并与水体直接接触实现曝气充氧。本专利技术还提出了一种使用智能移动式水下曝气系统的方法，包括：(1)将曝气平台整个置于水下，启动风机进行充氧；气体从曝气头和空气喷气推进装置分散曝气，在水底实现移动曝气充氧；(2)水体检测装置对水体溶氧量、PH值、悬浮物、重金属、水质的检测和分析，并将信号传送给智能控制系统；智能控制系统自动控制通过升降机构调节曝气深度、通过空气喷气推进装置控制曝气平台移动路径、充氧系统启停和对水体自动检测。进一步的，通过溶解氧传感器检测水体溶解氧浓度，并将信号传送给智能控制系统实现自动充氧和启停，做到既保证水体溶解氧充足，又节约能源的目的；通过声纳传感器及卫星导航系统控制曝气平台在特定水域和水下地貌特征进行智能巡逻曝气、水体检测和鱼群检测等。对规定水域进行智能充氧、溶解氧控制、平台自动升降、水体检测。还可对水体中溶解氧、水温、氮、磷、重金属、悬浮物、PH值、鱼群等参数进行实时检测。本专利技术智能移动式水下曝气系统及方法，其有益效果在于：(1)本专利技术采用多个筛网式曝气头分开曝气，避免了空气集中的现象，使空气分散在很宽的区域。能够实现水下大功率、高效充氧，解决现有的表面充氧、机械式充氧和风管充氧等低效充氧问题；与空气喷气推进装置中的喷气(曝气)综合运行，能够增大曝气面积和曝气效率。(2)空气喷气推进装置既能够充氧，用能够推动整个系统进行移动和转向时充氧，可以在全水域移动充氧，使充氧效率和服务面积大幅度提高。充氧效率比固定式充氧平台提高2倍以上，服务面积提高5倍以上。(3)增设了升降机构，通过智能控制系统的控制，自动调节曝气平台的高度，实现曝气深度的自由控制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能移动式水下曝气系统，其特征在于：包括置于水中的曝气平台、与曝气平台连接并带动所述曝气平台升降的升降机构、与升降机构上方连接的箱式浮力装置、推动所述曝气平台移动和转向的推动系统、以及具有水体检测和控制功能的控制系统；/n其中，所述曝气平台包括用于引入外部气体且设置在水面上的风机、与风机连接的曝气管道系统、至少一个与曝气管道系统连接且将空气充入水体中的曝气头、以及用于支撑曝气管道系统的平台支架；所述曝气头、曝气管道系统和平台支架为一体化结构，且一体化结构整体位于水下使空气与水体直接接触，实现高效曝气充氧；/n其中，所述推动系统包括与所述曝气平台连接的空气喷气推进装置；/n其中，所述控制系统设置在所述箱式浮力装置上方，所述控制系统包括：控制曝气平台智能运行和路线行驶的智能控制系统、和动力装置；所述动力装置为所述风机的运行和升降机构的升降提供电能；所述动力装置还为所述智能控制系统提供电能。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能移动式水下曝气系统，其特征在于：包括置于水中的曝气平台、与曝气平台连接并带动所述曝气平台升降的升降机构、与升降机构上方连接的箱式浮力装置、推动所述曝气平台移动和转向的推动系统、以及具有水体检测和控制功能的控制系统；
其中，所述曝气平台包括用于引入外部气体且设置在水面上的风机、与风机连接的曝气管道系统、至少一个与曝气管道系统连接且将空气充入水体中的曝气头、以及用于支撑曝气管道系统的平台支架；所述曝气头、曝气管道系统和平台支架为一体化结构，且一体化结构整体位于水下使空气与水体直接接触，实现高效曝气充氧；
其中，所述推动系统包括与所述曝气平台连接的空气喷气推进装置；
其中，所述控制系统设置在所述箱式浮力装置上方，所述控制系统包括：控制曝气平台智能运行和路线行驶的智能控制系统、和动力装置；所述动力装置为所述风机的运行和升降机构的升降提供电能；所述动力装置还为所述智能控制系统提供电能。


2.根据权利要求1所述智能移动式水下曝气系统，其特征在于：所述曝气管道系统和空气喷气推进装置分布在水下；所述风机、控制系统通过箱式浮力装置利用水的浮力分布于水面上；
所述智能控制系统通过所述升降机构来控制所述曝气平台的升降；所述智能控制系统还控制所述风机的进气量、空气喷气推进装置的气流强度和转向。


3.根据权利要求1所述智能移动式水下曝气系统，其特征在于：所述智能控制系统包括控制器、卫星导航系统和水体检测装置，所述卫星导航系统、水体检测装置与所述控制器电信号连接；
所述水体检测装置至少包括溶解氧传感器和声纳传感器。


4.根据权利要求1所述智能移动式水下曝气系统，其特征在于：所述空气喷气推进装置至少为一个，所述空气喷气推进装置设置在所述曝气平台的侧面和/或底部。


5...

【专利技术属性】
技术研发人员：单明，赖泽民，余南阳，马荣江，车韶伟，
申请(专利权)人：四川省天惠能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51