[发明专利]一种可实施网格化无人自动巡航的太阳能曝气机

说明书

一种可实施网格化无人自动巡航的太阳能曝气机，它包括呈120度角等边三角形对称布置的9个太阳能电池板组成太阳能电池阵列单元结构，中心桁架的中间位置安装有曝气驱动装置、蓄电池组、控制箱、北斗/GPS双模卫星地理位置信息控制器、发电/储能/逆变一体化控制器、无桨无舵矢量运动控制装置、水或岸多功能控制器(水基部分)和水/岸远程无线通讯装置(水基部分)安装在控制箱。中心桁架安装有风力发电机和收发天线。五合一组合式传感器安装在中心桁架下部。岸基部分安装在控制室。本发明无需外部供电，具有人工智能自主自动进行巡航曝气作业功能。

技术领域

本发明涉及一种曝气机，尤其涉及一种通过太阳能供电可进行网格化无人自动巡航的曝气机设备。

背景技术

现在环境问题日益突出，工业废水、生活废水、各种生产生活废弃物、空气颗粒物等污染物大量进入江河湖泊和海洋，严重影响水生态环境，尤其影响关乎民生的生活水质安全，威胁人类生命健康。

为了治理水污染，各种曝气装置应运而生，以达到净化水质的目的。传统的曝气装置是在固定在一个限定的空间范围内，通过连接市电网供电，用不同种类的曝气方式，将空气通送入水中，为水体补充溶解氧，净化水体。由于曝气机是固定式的，以现有的曝气方式处理的水域面积很有限。尤其是处理大面积水域时，就需要投资大量的曝气设备，大量的曝气设备运行会消耗大量的能源，增加治污成本。国家已经规划在2035年全部消除城市黑臭水体的治理水污染目标，这就要找到一种既节能又高效能对大的水域面积进行曝气作业的设备，传统曝气设备难以达到上述要求。本发明无疑是一项利用永不枯竭的太阳能供电，同时让曝气机在水面上能自主移动进行高效曝气作业的新的水污染治理技术手段。

本发明将太阳能(风光互补)供电、人工智能控制、卫星导航定位、水质自动传感分析、无桨无舵矢量运动控制和微纳米气泡曝气等技术有机的结合在一起，设计出一种全新的可自主巡航移动的太阳能曝气机。本发明提出了一种可实施网格化无人自动巡航的太阳能曝气机，包括太阳能电池板阵列、风力发电机、发电/储能/逆变一体化控制器、卫星地理位置信息控制器、无桨无舵矢量运动控制装置、曝气驱动装置、多参数组合式传感器、水/岸远程无线通讯装置和水/岸多功能控制器以及浮体和支架装置等组成。曝气机通过卫星地理位置信息控制器获取实时地理位置信息(经度、维度、高度等)；多功能控制器对作业水域进行网格化规划，定义作业水域安全边界和巡航路线；控制无桨无舵矢量运动装置和曝气驱动装置共同工作，利用曝气作业同时产生的水气流在水中形成的反作用力推动曝气机运动，利用随机态寻的路径规划算法和侧风自动纠偏算法等先进运动控制算法调整驱动装置运动状态；多参数(5种以上)组合式传感器自动采集水体水质理化参数并进行数字化处理，经水/岸远程无线通讯装置和水/岸多功能控制器将水质理化参数传送到控制室。上述整个过程无人工干预全自动进行，实现了对整个规定的治理水域的网格化自动巡航曝气作业。

经过检索已有几种移动式太阳能曝气装置的授权，但其设计都存在一定局限。例如，中国专利CN201610064692.5公开了一种移动式太阳能曝气机,包括漂浮架,和漂浮于水面的浮体，漂浮架下方设有三个以上分别与漂浮架相连的曝气系统,所有用于控制曝气系统工作的控制器，太阳能光伏系统，通过不同方向的曝气系统进行曝气,能够实现整个装置的移动。但该专利不具备自动巡航曝气作业的功能。例如，中国专利CN201521115269.0公开了一种可移动式旋流太阳能曝气装置,其特征在于设有太阳能发电系统、控制系统、鼓风机、曝气管道、至少2个旋流曝气器和艇；太阳能发电板置于艇顶部,控制系统包括太阳能发电控制系统和鼓风机控制系统,曝气管道置于艇底部,与旋流曝气器相连接,旋流曝气器布置在水体中,气体通过曝气管道进入旋流曝气器,气液混合流体呈射流状态扩散进入水体中，太阳能发电系统、控制系统、鼓风机、曝气管道、旋流曝气器均设置在艇上。该专利亦不具备自动采集水质参数和自动巡航曝气作业的功能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对太阳能曝气机提出的一套具有太阳能供电和人工智能技术支持的可实施网格化无人自动巡航曝气的水污染治理装置。