抗位移式智能浮床、生态浮岛、系统及工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种抗位移式智能浮床、生态浮岛、系统及工作方法，属于浮床技术领域，其特征在于，至少包括：圆台空心结构的浮床本体，在所述浮床本体的上表面设有太阳能充电装置，在所述太阳能充电装置的顶端设有指示灯；与所述浮床本体下表面连接的平衡连接板；所述平衡连接板的四周设置有锁孔；安装于平衡连接板下表面的动力组件；设置于浮床本体内腔的PLC模块、用于浮床定位的GPS模块；pH值监测单元；其中：所述太阳能充电装置的电源输出端子分别与PLC模块、指示灯、动力组件、GPS模块和pH值监测单元的电源端子电连接。本申请通过控制动力组件使得浮岛抵消水流与风浪造成的位移，解决非外力固定的浮岛极易发生位移的问题。力固定的浮岛极易发生位移的问题。力固定的浮岛极易发生位移的问题。

【技术实现步骤摘要】
抗位移式智能浮床、生态浮岛、系统及工作方法


[0001]本专利技术属于浮床
，尤其是涉及一种抗位移式智能浮床、生态浮岛、系统及工作方法。

技术介绍

[0002]传统的河湖治理往往会改变生态环境的多样性，导致河流水质变差、生态功能退化。随着生态环境保护力度的加大，生态浮岛技术以其充分利用水域面积、载体材料来源广、浮床易于制作和搬运、净水效率高、不受水位限制且不会造成河道淤积等优点而日益受到青睐。
[0003]但是实践发现：生态浮岛技术在使用中仍存在一些问题和不足；比如锚固条件受岸坡和岸底基质限制，使用范围受限；单体面积较小，抗风雨效果不佳，自稳定效果较差；机械化操作水平底，管理养护成本大等，这些因素限制了生态浮岛对较大河湖的生态治理与景观营造。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的，就是要提供一种抗位移式智能浮床、生态浮岛、系统及工作方法，不但可以精确的抵消水流和风浪造成的浮床位移，从而自动保持浮床本身或以浮床为中心的生态浮岛在水中的相对位置，而且能够通过上位机远程调整浮床或生态浮岛在水中的位置，同时远程监测所在点位pH值变化情况以及浮床电池电量，其采用的技术方案如下：
[0005]本申请的第一目的是提供一种抗位移式智能浮床，包括：
[0006]圆台空心结构的浮床本体，在所述浮床本体的上表面设有太阳能充电装置，在所述太阳能充电装置的顶端设有指示灯；
[0007]与所述浮床本体下表面连接的平衡连接板；所述平衡连接板的四周设置有锁孔；
[0008]安装于平衡连接板下方的动力组件；
[0009]设置于浮床本体内腔的PLC模块、用于浮床定位的GPS模块；
[0010]pH值监测单元；其中：
[0011]所述太阳能充电装置的电源输出端子分别与PLC模块、指示灯、动力组件、GPS模块和pH值监测单元的电源端子电连接。
[0012]优选地：所述太阳能充电装置包括：多块光伏组件、位于浮床本体内部的电能控制模块与蓄电池，所述光伏组件依次通过汇流条、电能控制模块与蓄电池的充电端子连接。
[0013]优选地：所述动力组件包括安装于平衡连接板下表面的半球体；在所述半球体的外壁均匀设置有四组桨叶；每组桨叶连接一台直流电机；在所述半球体的内部设置有驱动电路模块；所述太阳能充电装置的电源输出端子驱动电路模块供电端子连接；所述PLC模块通过驱动电路模块与直流电机的控制端子连接。
[0014]优选地：所述平衡连接板为方形；所述锁孔位于平衡连接板的四个顶点和四条边缘的中部。
[0015]优选地：所述pH值监测单元包括pH值监测传感器。
[0016]本申请的第二目的是提供一种抗位移型生态浮岛，包括上述的抗位移式智能浮床；所述平衡连接板通过锁孔与植物浮床单元连接。
[0017]本申请的第三目的是提供一种抗位移式浮床系统，包括上述的抗位移式智能浮床；在所述浮床本体上设有与PLC模块通信用的无线通讯模块，上位机通过无线通讯模块与PLC模块进行数据交互。
[0018]本申请的第四目的是提供一种抗位移式智能浮床的工作方法，基于上述的抗位移式智能浮床实现；至少包括：
[0019]S1、上位机读取智能浮床定位与电量信息；
[0020]S2、可视化显示：上位机通过可视化地图显示智能浮床的定位信息，该定位信息包括：经度、纬度、速度、方位角以及浮床中蓄电池的剩余电量百分比，对于剩余电量小于等于15％的浮岛，上位机用红色标出电量低的浮岛，并进行语音报警，提示工作人员及时处理；
[0021]S3、将电能充足的浮床和普通植物浮床单元拼接成的生态浮岛置于水域边缘；
[0022]S4、参数设置：根据生态浮岛上植物的特性设置pH值上下限报警阈值、数据采样周期；
[0023]S5、操控浮岛至目标水域：
[0024]S6、浮岛切换至抗位移漂浮模式：浮岛到达指定位置后，通过上位机向该浮岛发送模式切换指令，PLC模块将GPS模块当前定位的经、纬度作为自身原点坐标，并进行存储；此模式下GPS模块以周期T2＝0.1秒更新经度、纬度、速度、方位角、磁偏角信息并反馈给PLC模块，PLC模块以周期T3对定位数据进行比对，其中为实现比对防抖，T3＝T2/5＝0.02秒；当判定发生位移时，PLC模块分析出浮床自身在水中的相对位移与状态，并计算出符合四个桨叶各自转速的精确PWM方波，PWM方波经过驱动电路模块放大后传输到四台直流电机，进而控制四个旋叶不同转速与启停状态，使生态浮岛抵消风浪和水流所造成的相对位移，从而保持整个浮岛在水平面上的相对静止状态，进入抗位移漂浮模式；之后PLC以周期T3＝0.02秒无限重复比对的过程，直至上位机向该浮岛的无线通讯模块发送模式切换指令，则浮岛切换回普通模式；
[0025]S7、pH值监测：浮岛进入抗位移式漂浮模式后，PLC模块启动pH值监测模块，持续监测该区域pH值是否超出阈值，并存储每个采样点的pH值数据；上位机显示某一周期内水体pH值曲线。
[0026]优选地，所述S1具体为：上位机向智能浮床发出请求回传的指令，智能浮床的GPS模块将其定位数据传输到PLC模块中，PLC模块通过数据分析和处理，将解析后的经度、纬度、速度、方位角、磁偏角信息与蓄电池剩余电量百分比通过无线通讯模块回传至上位机。
[0027]优选地，所述S5具体为：
[0028]通过上位机选择待工作的生态浮岛，输入目的地的地理坐标，并向该浮岛的无线通讯模块发送数据，PLC模块将接收到数据与GPS模块定位信息进行周期性比对，并根据比对结果通过驱动电路模块向四台直流电机分别输出适当频率的PWM方波进而控制与调整动力组件的运行状态，使浮岛到达水中的指定位置，此时GPS模块更新定位信息的时间间隔周期T1＝0.5秒；
[0029]或者由工作人员可通过上位机可视化界面中的虚拟摇杆手动操控浮岛到达目标
水域
[0030]采用本专利技术的技术方案，具有以下技术效果：
[0031]1.本申请通过GPS定位数据对浮床进行实时定位，并将位置信息发送给PLC模块，PLC模块处理GPS定位数据，判断自身在水中的相对位移，并通过输出端口向驱动电路模块输出PWM方波控制直流电机的运转，进而控制四个旋叶启停与转速，精确的抵消水流和风浪造成的浮床位移，实现浮床在非固定的情况下自动保持在水中的相对位置与稳定性。
[0032]2.只需要一个抗位移式浮床与数个普通植物浮床单元通过锁扣式连接即可以拼接成为抗位移型生态浮岛，使整个浮岛在水中非固定情况下，实现抗位移的功能，数个普通植物浮床单元共享一个抗位移型浮床单元也大幅节省了成本。
[0033]3.通过上位机设置控制浮床或所组成的生态浮岛在水中进行抗位移式漂浮的位置，也可以遥控浮床进行靠岸和离岸，同时上位机可以实时监测水体pH值，使浮岛上的水生植物管理与养护更加便捷。
附图说明
[0034]图1是本专利技术优选实施例的抗位移式智能浮床结构示意图。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗位移式智能浮床，其特征在于，至少包括：圆台空心结构的浮床本体，在所述浮床本体的上表面设有太阳能充电装置，在所述太阳能充电装置的顶端设有指示灯；与所述浮床本体下表面连接的平衡连接板；所述平衡连接板的四周设置有锁孔；安装于平衡连接板下方的动力组件；设置于浮床本体内腔的PLC模块、用于浮床定位的GPS模块；pH值监测单元；其中：所述太阳能充电装置的电源输出端子分别与PLC模块、指示灯、动力组件、GPS模块和pH值监测单元的电源端子电连接。2.根据权利要求1所述的抗位移式智能浮床，其特征在于：所述太阳能充电装置包括：多块光伏组件、位于浮床本体内部的电能控制模块与蓄电池，所述光伏组件依次通过汇流条、电能控制模块与蓄电池的充电端子连接。3.根据权利要求1所述的抗位移式智能浮床，其特征在于：所述动力组件包括安装于平衡连接板下表面的半球体；在所述半球体的外壁均匀设置有四组桨叶；每组桨叶连接一台直流电机；在所述半球体的内部设置有驱动电路模块；所述太阳能充电装置的电源输出端子与驱动电路模块供电端子连接；所述PLC模块通过驱动电路模块与直流电机的控制端子连接。4.根据权利要求1所述的抗位移式智能浮床，其特征在于：所述平衡连接板为方形；所述锁孔位于平衡连接板的四个顶点和四条边缘的中部。5.根据权利要求1所述的抗位移式智能浮床，其特征在于：所述pH值监测单元包括pH值监测传感器。6.一种抗位移型生态浮岛，其特征在于：包括权利要求4所述的抗位移式智能浮床；所述平衡连接板通过锁孔与植物浮床单元连接。7.一种抗位移式智能浮床系统，其特征在于：包括权利要求1
‑
5任一项所述的抗位移式智能浮床；在所述浮床本体上设有与PLC模块通信用的无线通讯模块，上位机通过无线通讯模块与PLC模块进行数据交互。8.一种抗位移式智能浮床的工作方法，其特征在于，基于权利要求1
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5任一项所述的抗位移式智能浮床实现；至少包括：S1、上位机读取智能浮床定位与电量信息；S2、可视化显示：上位机通过可视化地图显示智能浮床的定位信息，该定位信息包括：经度、纬度、速度、方位角以及浮床中蓄电池的剩余电量百分比，对于剩余电量小于等于15％的浮岛，上位机用红色标出电量低的浮岛，并进行语音报警，提示工作人员及时处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋金，樊亮，任喜龙，田伟，胡月楠，吕红波，任东红，赵文婧，许伟，张宗亮，
申请(专利权)人：中水北方勘测设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：