可遠程自控移動的人工生態系統技術方案

本發明專利技術涉及一種可遠程自控移動的人工生態系統，包含動力系統、檢測系統、定位系統，可根據需要自由選取用于檢測不同目標物的檢測器；動力系統和定位系統結合，可以實現人工生態系統的任意方向行駛；wifi控制模塊與接收模塊連接，同時在手機上安裝app，可以實現在任何有網絡信號的地方控制，從而實現遠距離控制人工生態系統移動。同時多功能遙控式可移動人工生態系統上GPS定位系統，能夠實時向手機發送人工生態系統的地理位置與周圍環境影像，可以隨時掌握水周圍環境情況及明顯的水面水質變化。適用于自然河流、城市河道、湖泊等天然水體的水質深度凈化和在實驗室條件下的模擬試驗。

An Artificial Ecosystem with Remote Automation and Mobility

The invention relates to an artificial ecosystem which can be remotely and automatically controlled to move, including a power system, a detection system and a positioning system, and can freely select detectors for detecting different objects according to needs; a combination of a power system and a positioning system can realize any direction of the artificial ecosystem; a WiFi control module is connected with a receiving module, and an app is installed on a mobile phone. In order to control the movement of artificial ecosystem at any place where there are network signals, remote control of the movement of artificial ecosystem can be realized. At the same time, the multi-functional remote-controlled mobile artificial ecosystem GPS positioning system can send real-time geographic location and surrounding environment images of the artificial ecosystem to mobile phones, and can grasp the surrounding environment and obvious water quality changes at any time. It is suitable for deep water purification of natural rivers, urban rivers, lakes and other natural water bodies and simulation tests under laboratory conditions.

【技術實現步驟摘要】
可遠程自控移動的人工生態系統
本專利技術涉及一種水處理技術，特別涉及一種可遠程自控移動的人工生態系統。
技術介紹
如今，自然河流和城市河道污染備受人們關注，污染不僅影響了景觀環境，甚至還危及到人們的健康和大自然的和諧，景觀水體具有重要的景觀和生態價值，可以起到美化環境，改善小氣候和調節生態環境的作用。但大多數城市景觀水體為滯留或流動性較差的封閉緩流水體，自凈能力差。人類活動的影響或雨水徑流所攜帶的污染物進入水體后極易造成水體富營養化，水質惡化，嚴重影響了景觀水體的生態景觀功能。目前景觀治理和生態修復是城市景觀水體綜合整治的重要目標。人工浮島是利用水生植物及微生物凈化水體的一種無污染、投資少、見效快的水體原位生態修復技術。由于人工浮島植物在凈化水質的同時還可以美化環境，因此近年來被廣泛應用于天然景觀河道與湖泊水體的治理，其凈水原理主要是利用植物對氮磷等營養元素的吸收和根系微生物對污染物的降解來達到凈化水質的目的。但是到目前為止，關于生態浮島的研究只關注于植物的選取而未對浮島進行技術上的創新，比如浮島材料的選擇、浮島的移動與固定等。
技術實現思路
本專利技術是針對目前水環境修復與保護存在的問題，提出了一種可遠程自控移動的人工生態系統，實現人工生態系統的智能化、功能化。本專利技術的技術方案為：一種可遠程自控移動的人工生態系統，包括動力系統、檢測系統和定位系統，動力系統包括接收模塊、發射模塊、wifi信號接收控制器、電源、電機及螺旋槳；檢測系統為安裝在與水體直接接觸區域的可按時自動檢測水質的檢測器裝置；定位系統包括GPS定位器及與定位器關聯的手機客戶端；水面移動載體上GPS定位器信號送至手機客戶端，手機客戶端輸出行駛路線到wifi信號接收控制器，wifi信號接收控制器將接收信號送至發射模塊，發射模塊將信號發出；水面移動載體上接收模塊接收信號后輸出驅動信號到電機，電機轉動控制螺旋槳正反轉，即控制水面移動載體移動，到達所需測試水域；檢測系統置于水面移動載體上采集測試水域水質信號或治理水質信號通過檢測系統可遠程自控移動的人工生態系統發回手機客戶端。所述水面移動載體上有數個陣列排布的植物栽種孔，挺水植物固定在水面移動載體上，同時讓根部通過植物栽種孔扎入水中。所述檢測系統包括水質檢測器惡和其上安裝的安裝GPRS模塊，GPRS模塊將傳感器模擬量數據采集轉換成數字量傳輸到手機客戶端。本專利技術的有益效果在于：本專利技術可遠程自控移動的人工生態系統，是一種智能的、可遠程操控的、具有水質凈化、自動檢測功能和定位功能的多功能移動式人工生態系統裝置；本裝置包含動力系統、檢測系統、定位系統，組裝時可根據需要自由選取用于檢測不同目標物的檢測器；本裝置與手機app(移動控制app，GPS定位)關聯，app均為全中文界面，系統界面簡潔，操作簡單，適用于高、中、低文化水平人群。適用于自然河流、城市河道、湖泊等天然水體的水質深度凈化和在實驗室條件下的模擬試驗。附圖說明圖1為本專利技術實驗模擬河道所使用的可遠程自控移動的人工生態系統俯視圖；圖2為本專利技術實驗模擬河道所使用的可遠程自控移動的人工生態系統主視圖；圖3為本專利技術系統中遙控式動力裝置示意圖；圖4為本專利技術系統中發射裝置電路連接示意圖；圖5為本專利技術實施方案中室內模擬河道的俯視圖。具體實施方式可遠程自控移動的人工生態系統主要包括動力系統、檢測系統和定位系統，動力系統包括接收模塊、發射模塊、wifi信號接收控制器、電源、電機、轉動軸及螺旋槳；檢測系統是安裝在與水體直接接觸區域的可按時自動檢測水質的檢測器裝置，檢測器裝置可根據水質監測與治理需求搭載不同的水質檢測器(如溶解氧、電導率、TP、COD等)；定位系統包括GPS定位器及能夠讓研究人員在手機上查看人工生態系統在水體表面的具體位置，與定位器關聯的app軟件，app軟件具有實景定位功能，能夠在地圖上看到水體表面及周圍建筑環境的三維電子地圖，幫助操作人員更準確、更快速地掌握人工生態系統的位置與狀態。本專利技術中實景定位功能指的是能夠顯示整個區域的GPS衛星地圖，即衛星地圖，又稱“衛星遙感圖像或是衛星影像”，顧名思義，是借助衛星為媒介，向用戶真實反饋地球地表面貌的圖像，且衛星地圖上看到的地表面貌是真實而實時的，分辨率最高可達0.6米，因此應用于湖泊河流中浮島的實時定位是完全可行的。該功能的實現不需要攝像頭，信息采集來自于衛星傳輸，只需下載手機app百度地圖，或其他地圖軟件，與購買的GPS定位器進行連接，便可實現上述功能。如圖1和2所示實驗模擬河道所使用的可遠程自控移動的人工生態系統俯視圖和主視圖，在一塊長方形亞克力浮板4上有數個陣列排布的植物栽種孔3，設置植物栽種孔3是為了將挺水植物固定在亞克力板4上，同時讓根部通過植物栽種孔3扎入水中。長方形亞克力浮板4下方有數個亞克力浮球5，保證長方形亞克力浮板4浮在水面上，長方形亞克力浮板4尾部上面有亞克力控制盒1，亞克力控制盒1內有斜置的動力裝置承載板6，兩個電機2固定在動力裝置承載板6上，通過轉動軸7伸出亞克力控制盒1，轉動軸7尾部接螺旋槳8。如圖3所示系統中遙控式動力裝置示意圖，亞克力控制盒1內除了電機2還有接收電路板9、GPS定位器10、電源(5V)11。如圖4所示系統中發射裝置電路連接示意圖，包括電源、發射板、wifi信號接收控制器，wifi信號接收控制器接收手機發出的指令送發射板，發射板將信號發出給亞克力控制盒1內接收電路板9；接收電路板9接收信號后輸出驅動信號到電機，電機2轉動控制螺旋槳8正反轉，即控制漂浮在水上的長方形亞克力浮板4移動，到達所需測試水域。在實驗室模擬水質凈化平臺中，如圖5所示，搭建的試驗平臺為一個環形的儲水裝置，包括固定臺、水槽和擋板、水流推進器、速度測試儀、加熱管、進水管、出水管、采樣管、排污管、防水燈管、曝氣頭、電動驅動以及取樣蠕動泵，模擬城市河流的水動力條件。在實驗室具體實施過程中，在平臺底部鋪設底泥，注入河水(上海市楊浦區海安路橋段)，在本專利技術所述的可遠程控制的浮動式生態浮島(圖1、圖2)上種上植物(旱傘草、菖蒲等)，馴化3天，待植物生長穩定后投加目標藥物，濃度為10μg/L，本試驗的目的是研究水生植物對城市河流中微污染物的去除效果。采樣時間為0,0.5,1,2,5,10,15天，每次250mL水樣和10mL混合沉積樣，并在5、10、15天時采集植物樣品，探究模擬實驗中常規水質指標(氨氮、總磷、COD、TOC)的變化以及藥物在水相、沉積相、植物相中的存在情況。浮動式浮島每天在9:00和21：00分別移動一次，由手機app遠程控制，此操作的目的是均勻水生植物的凈化水域，提高凈水效率。在實驗室具體實施過程中，由于是室內模擬試驗，試驗裝置總長度為2m，而GPS定位系統的室內精度>1.5m，故室內試驗不采用GPS定位系統。在實驗室具體實施過程中，不使用水質實時監測功能。在具體實施過程中，所使用的生態浮島為市場上常見的高密度聚乙烯材質的浮島拼接板(330×330×65mm)拼接而成，高密度聚乙烯材料具有強度高,經久耐用,對生態無毒性,而且重量輕,浮力大,抗腐蝕,耐堿、海水、化學品、油漬侵蝕等優點,拼接面積和形狀根據實際需要而定。在具體實施過程中，動力裝置的實際大小和比例根據浮島的大小和載本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種可遠程自控移動的人工生態系統，其特征在于，包括動力系統、檢測系統和定位系統，動力系統包括接收模塊、發射模塊、wifi信號接收控制器、電源、電機及螺旋槳；檢測系統為安裝在與水體直接接觸區域的可按時自動檢測水質的檢測器裝置；定位系統包括GPS定位器及與定位器關聯的手機客戶端；水面移動載體上GPS定位器信號送至手機客戶端，手機客戶端輸出行駛路線到wifi信號接收控制器，wifi信號接收控制器將接收信號送至發射模塊，發射模塊將信號發出；水面移動載體上接收模塊接收信號后輸出驅動信號到電機，電機轉動控制螺旋槳正反轉，即控制水面移動載體移動，到達所需測試水域；檢測系統置于水面移動載體上采集測試水域水質信號或治理水質信號通過檢測系統可遠程自控移動的人工生態系統發回手機客戶端。

【技術特征摘要】
1.一種可遠程自控移動的人工生態系統，其特征在于，包括動力系統、檢測系統和定位系統，動力系統包括接收模塊、發射模塊、wifi信號接收控制器、電源、電機及螺旋槳；檢測系統為安裝在與水體直接接觸區域的可按時自動檢測水質的檢測器裝置；定位系統包括GPS定位器及與定位器關聯的手機客戶端；水面移動載體上GPS定位器信號送至手機客戶端，手機客戶端輸出行駛路線到wifi信號接收控制器，wifi信號接收控制器將接收信號送至發射模塊，發射模塊將信號發出；水面移動載體上接收模塊接收信號后輸出驅動信號到電機，電機轉動控制螺旋槳正反轉，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周海東，劉曉靜，陳曉萌，王瑾雅丹，
申請(專利權)人：上海理工大學，
類型：發明
國別省市：上海,31