[实用新型]一种蓝藻水华实时监控装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实时监控装置，尤其涉及一种应用于水环境保护的蓝藻水华实时监控装置，属于无线监控领域。

背景技术

随着全球经济的发展和人类活动影响的扩大，湖泊富营养化日趋严重。富营养化的水体极易导致蓝藻水华的暴发，这已成为世界性的水环境问题之一。蓝藻水华的暴发具有周期性，通过实时的监测预警并辅以有效的控制措施，可以防止蓝藻大量繁殖，减轻其带来的危害。

研究表明，影响蓝藻生长的主要环境条件为光照、水温、PH值、溶解氧、营养盐浓度、风浪扰动等。一旦环境形成，在营养物和空间尺度不受限制的初期，藻类会进入一个指数增长阶段，水华将在“一夜之间”全面暴发，导致难以控制的局面，以至于后期需要花费大量的人力物力进行打捞清理，因此对于蓝藻监测预警和控制的实时性显得尤为重要。

目前主要采用的监测方式有三种：人工现场观测、卫星遥感监测和水质自动在线监测。定期的人工现场视觉和味觉观测是一种有效且直观的监测方法，但监测周期长，对技术人员的经验要求高；卫星遥感监测技术具有宏观、动态等显著特点，但遥感图像的获取成本高，处理分析要求的技术含量高，通常应用于大型湖泊和水库；目前水质和气象参数自动检测仪均分别在水质自动监测站和自动气象站得到应用，然而受建站条件的限制，通常二者的分布位置和密度均不一致，导致采样数据不能准确反映同一片水域的环境因素，影响预测精度，并且由于各部门职责分工不同，各参数的获取对环保、水利和气象部门之间的合作提出了较高要求。

每个湖泊的水环境状况不同，在蓝藻水华发生机理并不清楚的情况下进行评价是比较困难的，这种局限性引起的预测准确率低下很可能导致暴发初期预警发布的滞后以及控制措施的拖延，延误了最佳控制时期。

蓝藻防治最有效、最科学的方法是采用生态治理，恢复水体的自净能力。完整的生态链可增强水体自身的修复能力：水生湿生植物及鱼类、贝类等水生动物不仅能消耗水中的有机污染，还能抑制藻类生长。然而这是一种长期的综合性治理，需要建立在外源污染得到控制且具备自净能力的基础上，对于已被污染的水体，其环境已经阻碍了水生动植物的正常生长，导致生物链的不完整，因此必须采用清除措施。

国内外对于蓝藻的清除方法已经有很多研究，主要有化学法、生物法、物理法等。其中化学法能够高效除藻，但是使用的化学药剂极易对水体造成二次污染，现在发达国家基本上已不再使用；生物法易造成引进的高等水生植物过度繁殖，对湖泊生物种群结构、航运、景观等带来不利影响；传统的物理方法有机械清除、过滤、曝气、遮光、挖掘底泥等，需要大型的机械设备和有经验的操作人员，对于大面积水体费时费力。

超声灭藻装置在国外得到了成功应用，国内部分高校也做了相关研究，但尚未进入产品化阶段。政府和环保部门主要致力于大型湖泊和重要水源地的保护和治理，而现有的超声灭藻装置依赖于电力的供应，布线不易，并受自身移动和有效作用范围的限制，目前主要被局限于小面积水体的蓝藻治理。

现有的超声除藻装置可化分为固定型和移动型。前者多将超声电源与换能器分离，二者通过防水的信号线连接，电源安装在陆地上，换能器通过标杆或绳索固定于水下，仅能对前方的扇形水域定向辐照，换能器的波束角和声功率决定有效辐照面的大小。为了扩大移动范围，也有人将整套超声灭藻装置安装在小型船舶上，由电缆或船载的发电机供电，这种方法依赖于长时间的人工操作，且设备体积大、成本高。

实用新型内容

本实用新型针对背景技术中对蓝藻的监测和除藻技术存在的缺陷，而提出一种监测精度高、除藻方式环保且布点灵活的蓝藻水华实时监控装置。

本实用新型的蓝藻水华实时监控装置，其结构包括：GPRS模块、处理器控制单元、射频通信单元、射频天线、执行器模块、传感器模块、电源监控电路及电源模块1和电源模块2，所述执行器模块包括超声电源、超声波换能器、电动气泵、水下曝气管、步进电机驱动器和步进电机，超声电源、电动气泵和步进电机驱动器的输出端分别对应连接超声波换能器、水下曝气管和步进电机的输入端，其中：电源模块1分别给GPRS模块、射频通信单元、处理器控制单元、传感器模块及执行器模块中的步进电机驱动器供电；电源模块2的输出端一路通过电源监控电路与处理器控制单元的输入端连接，另一路给执行模块中的超声电源和电动气泵供电；射频天线连接射频通信单元，射频通信单元、GPRS模块和传感器模块均与处理器控制单元双向相连；处理器控制单元的输出端分别与执行器模块中的超声电源、电动气泵和步进电机驱动器的输入端连接；超声波换能器与步进电机连接以完成全向旋转。