[發明專利]抗位移式智能浮床、生態浮島、系統及工作方法

在審

• 申請號: 202110844728.2
• 申請日: 2021-07-26
• 公開（公告）號: CN113402032A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 宋金;樊亮;任喜龍;田偉;胡月楠;呂紅波;任東紅;趙文婧;許偉;張宗亮
• 申請（專利權）人: 中水北方勘測設計研究有限責任公司
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

1.一種抗位移式智能浮床，其特征在于，至少包括：

圓臺空心結構的浮床本體，在所述浮床本體的上表面設有太陽能充電裝置，在所述太陽能充電裝置的頂端設有指示燈；

與所述浮床本體下表面連接的平衡連接板；所述平衡連接板的四周設置有鎖孔；

安裝于平衡連接板下方的動力組件；

設置于浮床本體內腔的PLC模塊、用于浮床定位的GPS模塊；

pH值監測單元；其中：

所述太陽能充電裝置的電源輸出端子分別與PLC模塊、指示燈、動力組件、GPS模塊和pH值監測單元的電源端子電連接。

2.根據權利要求1所述的抗位移式智能浮床，其特征在于：所述太陽能充電裝置包括：多塊光伏組件、位于浮床本體內部的電能控制模塊與蓄電池，所述光伏組件依次通過匯流條、電能控制模塊與蓄電池的充電端子連接。

3.根據權利要求1所述的抗位移式智能浮床，其特征在于：所述動力組件包括安裝于平衡連接板下表面的半球體；在所述半球體的外壁均勻設置有四組槳葉；每組槳葉連接一臺直流電機；在所述半球體的內部設置有驅動電路模塊；所述太陽能充電裝置的電源輸出端子與驅動電路模塊供電端子連接；所述PLC模塊通過驅動電路模塊與直流電機的控制端子連接。

4.根據權利要求1所述的抗位移式智能浮床，其特征在于：所述平衡連接板為方形；所述鎖孔位于平衡連接板的四個頂點和四條邊緣的中部。

5.根據權利要求1所述的抗位移式智能浮床，其特征在于：所述pH值監測單元包括pH值監測傳感器。

6.一種抗位移型生態浮島，其特征在于：包括權利要求4所述的抗位移式智能浮床；所述平衡連接板通過鎖孔與植物浮床單元連接。

7.一種抗位移式智能浮床系統，其特征在于：包括權利要求1-5任一項所述的抗位移式智能浮床；在所述浮床本體上設有與PLC模塊通信用的無線通訊模塊，上位機通過無線通訊模塊與PLC模塊進行數據交互。

8.一種抗位移式智能浮床的工作方法，其特征在于，基于權利要求1-5任一項所述的抗位移式智能浮床實現；至少包括：

S1、上位機讀取智能浮床定位與電量信息；

S2、可視化顯示：上位機通過可視化地圖顯示智能浮床的定位信息，該定位信息包括：經度、緯度、速度、方位角以及浮床中蓄電池的剩余電量百分比，對于剩余電量小于等于15％的浮島，上位機用紅色標出電量低的浮島，并進行語音報警，提示工作人員及時處理；

S3、將電能充足的浮床和普通植物浮床單元拼接成的生態浮島置于水域邊緣；

S4、參數設置：根據生態浮島上植物的特性設置pH值上下限報警閾值、數據采樣周期；

S5、操控浮島至目標水域：

S6、浮島切換至抗位移漂浮模式：浮島到達指定位置后，通過上位機向該浮島發送模式切換指令，PLC模塊將GPS模塊當前定位的經、緯度作為自身原點坐標，并進行存儲；此模式下GPS模塊以周期T₂＝0.1秒更新經度、緯度、速度、方位角、磁偏角信息并反饋給PLC模塊，PLC模塊以周期T₃對定位數據進行比對，其中為實現比對防抖，T₃＝T₂/5＝0.02秒；當判定發生位移時，PLC模塊分析出浮床自身在水中的相對位移與狀態，并計算出符合四個槳葉各自轉速的精確PWM方波，PWM方波經過驅動電路模塊放大后傳輸到四臺直流電機，進而控制四個旋葉不同轉速與啟停狀態，使生態浮島抵消風浪和水流所造成的相對位移，從而保持整個浮島在水平面上的相對靜止狀態，進入抗位移漂浮模式；之后PLC以周期T₃＝0.02秒無限重復比對的過程，直至上位機向該浮島的無線通訊模塊發送模式切換指令，則浮島切換回普通模式；

S7、pH值監測：浮島進入抗位移式漂浮模式后，PLC模塊啟動pH值監測模塊，持續監測該區域pH值是否超出閾值，并存儲每個采樣點的pH值數據；上位機顯示某一周期內水體pH值曲線。