[发明专利]一种自供电的全方位集成式超声除藻装置及其工作方法

说明书

本发明公开了一种自供电的全方位集成式超声除藻装置及其工作方法，包括太阳能供电驱动控制一体化模块、承载装置、连接装置、超声探头模块以及水质检测装置；所述供电驱动一体化模块由光伏发电系统、具有内腔的多边形锥形外壳、超声探头驱动系统和储电装置组成，所述超声探头模块由箱体、变截面兰杰文压电换能器和一个环形构件组成；所述变截面兰杰文压电换能器包含法兰盘、发射端、配重块、预紧螺栓、四片带中心圆孔的圆形压电陶瓷片组成。通过太阳能日间发电输入到驱动系统和储电系统，实现本发明装置全方位的超声除藻功能。本发明装置基于可循环能源，具有绿色除藻、无污染、辐射范围广、除藻效果好等优点。

技术领域

本发明属于生态除藻技术领域，具体涉及一种自供电的全方位集成式超声除藻装置及其工作方法。

背景技术

水体富营养化现象的出现，使得湖泊、池塘以及水库等缓流水体中的水生植物和浮游植物利用水中的营养物质迅速繁殖，导致水中的溶解氧含量降低，造成水质恶化，水体中氧气含量减少从而影响水生生物甚至另其死亡，进而影响水体生态系统。采用无污染的方法来抑制水体富营养化对于治理水体污染具有重要意义。目前，多个国际机构或生物实验室已经通过相关实验证明利用超声技术可以抑制水体中的藻类的生长和繁殖，从而改变水华现象，实现对水体的清洁和去污。国外一些企业已经开发了控制藻类生长和繁殖的超声设备，并实现了商业化。对于大面积的湖泊或者水库，要抑制全水面的蓝藻生长，需要设置多个超声发生装置。因此，若能实现自供电的超声发生装置对于长期抑制水体中的藻类具有重要的意义。荷兰LG Sonic公司研制了可覆盖直径500米范围的基于太阳能供电的超声除藻装置，包含三个超声探头实现水域中的声场辐射，每个换能器要承担120°的超声辐射任务，对于此类传统超声探头必然存在一定的死角无法全方位辐射声波进行除藻作业。再加之超声波在水中传播的非线性以及衰减特性，理论上的水域中的超声波辐射角度随着水体范围的扩大衰减严重。

为了实现全方位大面积除藻及防止装置过于复杂，本发明提出了太阳能发电并储电的自供电方案对360°全方位辐射超声波的探头进行供电，实现全方位、全天候的高效超声除藻，避免了除藻作业中由于存在辐射死角而引起的除藻不彻底以及夜间出现断电或者无电供应情况的发生而影响超声除藻效果。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自供电的全方位集成式超声除藻装置及其工作方法，以解决现有技术中传统超声除藻装置辐射方向单一，辐射范围存在死角的问题，本发明基于多种振动模式提出了驻波、驻波与行波协同除藻的自供电方案来对超声探头进行供电，实现全天候、全方位的高效超声除藻方案。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种自供电的全方位集成式超声除藻装置，包括：太阳能供电驱动控制一体化模块、承载装置、连接装置、超声探头模块和水质检测装置；

所述太阳能供电驱动控制一体化模块包括光伏发电系统、具有内腔的多边形锥形外壳、超声波发生器和储电装置；

所述光伏发电系统设置在多边形锥形外壳的表面，用于吸收不同角度的太阳能，从而转化为电能存储到储电装置；

所述储电装置对太阳能供电驱动一体化模块、超声探头模块以及水质检测装置进行不间断供电；超声波发生器实现对超声探头模块的驱动控制；

所述超声波发生器和储电装置设置在多边形锥形外壳的腔体内部；

所述承载装置包括：浮箱、环形框、支撑梁；

所述支撑梁的两端分别与所述环形框的内侧和所述连接装置的柱面相连；所述浮箱固定在支撑梁的上表面；

所述超声探头模块包括：一个箱体、四个变截面兰杰文压电换能器和一个环形构件，四个变截面兰杰文压电换能器通过环形构件连接，箱体与四个变截面兰杰文压电换能器之间通过法兰盘固定；