一种生态浮岛及其使用方法

专利主权项内容

1.一种生态浮岛，其特征在于：该浮岛包括载体(5)、浮体(6)、电源系统、中控系统、控制单元、通讯单元、导航单元、动力单元(1, 2, 3, 4)和监测系统；其中，载体设置于浮体上；电源系统、中控系统、控制单元、通讯单元、导航单元、动力单元和监测系统均设置于载体上；控制单元、监测系统分别与中控系统相连接；中控系统通过通讯单元分别与环境监视站、地面控制站远程通信连接；控制单元与导航单元数据信号连接；控制单元还与动力单元控制连接；电源系统分别电连接中控系统、控制单元、通讯单元、导航单元、动力单元和监测系统；电源系统包括光伏面板、锂电池、电源管理系统；光伏面板搭设在浮体以及载体的四周位置处；所述光伏面板与锂电池相连接，所述电源管理系统与锂电池相连接；所述电源管理系统设置于防水密封外壳中；所述电源管理系统通过电源线与中控系统电连接；所述动力单元设置于载体底部四周的外周面上；所述动力单元包括电调和喷泵，所述电调分别与控制单元和喷泵相连接，用于控制浮岛进行前后运动、左右运动和定点旋转运动；或者所述动力单元包括电调和涵道风扇，所述电调分别与控制单元和涵道风扇相连接用于控制浮岛进行前后运动、左右运动和定点旋转运动，通过气流带动浮岛进行前后运动、左右运动和定点旋转运动移动；所述载体为方形结构；所述动力单元分别设置于载体底部的四个边角处；任意两对角处喷泵的喷射角度或者涵道风扇的气流喷射方向相互平行且不共线，四个喷泵的输出线或者涵道风扇的气流喷射输出线在载体平面的投影不与载体中心位置的焦点相交；每个喷泵的动力输出方向或涵道风扇的气流喷射方向为朝向载体内侧或则朝向载体外侧；所述控制单元包括三个输入控制通道，分别为前进/后退通道、左/右平移通道、左/右旋转通道，每个输入控制通道通过PWM方波脉冲进行信号传输；通过三个通道的叠加，实现多种运动模式的融合控制；所述控制单元根据导航单元实时获取的浮岛姿态和位置数据，控制动力单元的运动方向、速度及浮岛的运动位置；所述控制单元还包括两通道串级PID控制器，其中一个通道串级PID控制器控制位置，另一个串级PID控制器通道控制方向，分别调节位置和方向；所述控制单元的控制方式分为三种控制模式，分别为手动模式、定向模式、自动模式，其中，所述手动模式工作时不使用上述两个通道串级PID控制器，浮岛接收三个输入控制通道指令向动力单元输出浮岛运动方向、速度及浮岛的运动位置指令；所述定向模式工作时仅使用控制方向的串级PID控制器，浮岛接收三个输入控制通道指令向动力单元输出浮岛运动方向、速度及浮岛的运动位置指令，在平移过程中保持方向不变；所述自动模式同时使用控制位置和方向的串级PID控制器，接收位置指令，由控制单元解算，控制浮岛到达指定位置；所述监测系统包括环境传感器和视频采集器，所述环境传感器包括光照强度传感器、温度传感器、硝氮浓度传感器、氨氮浓度传感器、ORP浓度传感器、pH值检测器；所述视频采集器包括多个摄像头分别对浮岛周围以及浮岛上的植被进行定时监拍；所述光照强度传感器、温度传感器、硝氮浓度传感器、氨氮浓度传感器、ORP浓度传感器、pH值检测器、摄像头均与中控系统数据信号相连接用于将实时监测的相应值发送至中控系统；中控系统将接收到的实时监测值及图像数据进行数据转换后通过通讯单元上传至服务器并发送至环境监视站和地面控制站；所述通讯单元选用4G透传模块，利用移动通讯网络在中控系统和服务器间传递信息；所述电源系统的输出电压包括48V的动力电压以及5V设备电压，所述5V设备电压分别为监测系统、中控系统、控制单元独立供电；所述48V的动力电压为运动单元独立供电；所述导航单元包括卫星定位设备和惯性测量设备；所述控制单元通过UART、SPI接口分别与卫星定位设备、惯性测量设备连接，实现浮岛姿态和位置信息的获取，并以PWM控制方式对电调、喷泵/涵道风扇进行调控；所述的一种生态浮岛的使用方法包括如下步骤：1)将生态浮岛设置于待生态修复的水域中；2)光照强度传感器、温度传感器、硝氮浓度传感器、氨氮浓度传感器、ORP浓度传感器、pH值检测器、摄像头实时监测待生态修复水域的相应值及图像，并将实时监测的相应值及图像发送至中控系统；3)中控系统将接收到的实时监测值及图像数据进行数据转换后通过通讯单元上传至服务器并发送至环境监视站和地面控制站，环境监视站和地面控制站根据获取的实时相应值及图像发送浮岛运动指令；4)控制单元根据导航单元发送的浮岛姿态和位置信息，启动动力单元，并通过手动模式、定向模式、自动模式三种模式中的任一种，选择控制动力单元中需要开启或关闭的喷泵或涵道风扇使浮岛前进/后退、左/右平移、左/右旋转运动至期望位置。。来源：马 克 数 据 网