即时监测并宏观调控的生态浮床单元

技术领域

本发明涉及一种生态浮床单元，具体来说，是一种即时监测并宏观调控的 生态浮床单元，属于生态浮床技术领域。

背景技术

生态浮床技术是按照自然界的规律，人工把水生植物或部分陆生植物和农 作物，种植到设有浮床的富营养化水体的水面，通过植物根部的吸收、吸附作 用和物种竞争机理，削减富营养化水体中的氮、磷及有机物质，从而达到净化 水质的效果。生态浮床一般由浮床架构、水生植物浮床、水下固定装置、水生 植物和PC水管5部分组成。生态浮床的形状多种多样，一般以四边形居多，也 有六边形、三角形、圆形等，易于制作和搬运。生态浮床具有多种功能，主要 包括：通过水生植物根部的吸附、吸收作用和物种间的竞争机理,削减富营养化 水体中的氮、磷等有机物质，控制藻类生长，从而达到水体清澈，水质净化的 生态效果；具有消波护岸作用，保证水利设施的安全；扩大了陆生植物的生长 领域。生态浮床技术较其他水体修复技术有明显的优越性：充分利用我国广阔 的水域面积，将景观设计与水体修复相结合；可选作的浮床植物的种类较多， 载体材料来源广，成本低，多用抗氧化材质，无污染，耐腐蚀，经久耐用；生 态浮床管理方便，只需要定期清理维护，极大程度上减少了人工资源，降低了 维护成本和设备的运行费保养费。目前，生态浮床技术均是针对单一的生态浮 床功能而设定的，没有涉及人为控制方面，从而使得生态浮床一旦使用，基本 上靠自身的能力发挥其作用，比如净化水质、扩展地面植物的种植面积。人们 无法直观的获知生态浮床发挥作用的情况，也无法根据生态浮床的实际情况对 其作出适应性调整，所以，很多时候生态浮床发挥一段时间后，就会滞留在设 置水域中，成为水域垃圾，造成二次污染，或破坏水域景观质量的完整性。而 且，公知的生态浮床集成化管理不到位，大大降低了其应有的功能。因此如何 研究出一种能够集成化管理和监视生态浮床自身运行情况的生态浮床单元成为 本领域有待解决的一大技术难题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：现有的生态浮床，缺乏人为检测和控制手 段，人们无法直观的获知生态浮床发挥作用的情况，也无法根据生态浮床的实 际情况对其作出适应性调整，导致水域垃圾的形成，造成二次污染。

本发明采取以下技术方案：

一种即时监测并宏观调控的生态浮床单元，包括浮床框体1、浮床床体2、 浮床基质3、浮床植物4、太阳能光电板5，太阳能光伏支架6、数据芯片7、数 据采集装置8；所述浮床床体2固定在浮床框体1内部，浮床基质3固定在浮床 床体2上，浮床植物4种植在浮床基质3上；太阳能光电板5为所述数据芯片7、 数据采集装置8提供电源；所述数据芯片7设置在浮床床体2内部，并通过数 据传输线9连接数据采集装置8，所述数据采集装置8采集生态浮床单元中不同 方位水体的氮、磷、COD等污染物的含量，并通过数据芯片7处理传输给远端的 监控中心；所述远端监控中心根据污染数据，调整水体周围水闸的开闭，进行 宏观调控：调整水流流向和流速，同时判断生态浮床单元的有效性。

进一步的，所述浮床框体1由纵向木条10、横向木条11和竖向木条19构 成，浮床框体1下方内部嵌有浮床床体2，每根竖向木条19的下端面中央钻设 置一个用以拴系铁丝或亚麻绳从而将浮床床体2固定在浮床框体1下方中央的 底端绳拴14；太阳能光伏支架7支撑太阳能光电板5、大小与太阳能光电板5 相适配、将太阳能光电板5固定在浮床框体1上的支架，与浮床框体1之间通 过螺栓连接，或将太阳能光电板5用铆钉铆定在浮床框体1的上面。

进一步的，太阳能光电板5长度为500-2500mm、宽度为300-1060mm、高度 为200-1530mm，固定于浮床床体2中央，其下与数据采集装置8的数据芯片7 相连接，为数据芯片7的运行提供电能；数据芯片7内装有市售的无线信号发 射器。

进一步的，所述的浮床框体1是木质、长方体形的框架，长度为6-9米、 宽度为3-4米、高度为0.5-2.5米，由横截面为正方形的木条构成，木条横截 面正方形的边长为5-10厘米，木条共分3种：纵向木条10、横向木条11和竖 向木条19；长度方向的木条共2根，每根木条均由4-6根长度为1.5米的纵向 木条10在端部通过钢板螺栓连接12固定连接在一起；宽度方向的木条共6-10 根，每根木条均由2-3根长度为1.5米的横向木条11在端部通过销孔固定连接 在一起，两端顶面中央各有1个长方体形的销15，与相应位置处的孔16相啮合； 竖向木条19即在纵向木条10两端下方垂直纵向木条10设置的木条，同端的2 根竖向木条19下部通过横向木条11连接在一起；纵向木条10、横向木条11和 竖向木条19共同构成浮床框体1；纵向木条10和横向木条11之间、竖向木条 19和横向木条11之间均通过销孔13连接在一起。

更进一步的，所述的浮床床体2长方体形，长度为5.8-8.8米、宽度为 2.8-3.8米、高度为0.4-2.4米，由泡沫板构成，是浮床基质3的主要浮力发生 结构，上面均匀分布300-400个直径为100mm的盛装浮床基质3的孔洞，浮床 基质3为土壤、小石块或直径为3-8mm的玻璃球；浮床植物4是对污水处理能 力较好的挺水植物。

更进一步的，所述的钢板螺栓连接12由钢板18和固定螺栓17组成；钢板 18长方体形，长度为8-15厘米，宽度为4-8厘米，厚度为0.5-1厘米，中央为 两个纵向木条10相接处，中央到两端之间中间位置各有一个直径为1-2厘米的 圆孔，供固定螺栓17穿过并用钢板18将2根纵向木条10固定在一起。

更进一步的，所述的销孔连接13即木条端部上下各削掉一个长方体木块， 剩余部分即销15正好插入到另一个木条相连接处并与之大小相啮合的孔16中， 从而将两个木条连接在一起。

本发明的有益效果在于：

1)利用太阳能和数据芯片进行宏观调控的生态浮床单元利用太阳能光电板 太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能，为数据芯 片的运行提供电能，省去了蓄电池，既可大幅度降低造价，又具有更高的发电 效率和更好的环保性能。

2)数据采集装置采集生态浮床单元内不同部位的水体的氮、磷、COD等污 染物的含量，并通过其内部的无线信号发射器，利用互联网将采集到的数据发 送至网络终端，从而使管理者通过单位已有的区域平台，对数据群进行处理， 使管理者能够宏观地观察大区域的水质情况，并及时采取最优的措施来解决问 题，例如操控水体不同部位的闸门，调整水流的流速和流向，同时可以判断生 态浮床单元的有效性，确定生态单元是否需要维护、更新或拆除。

3)利用太阳能和数据芯片进行宏观调控的生态浮床单元所用装置制作简 单，可操作性强，成本低廉，效果明显。

4)浮床框体、浮床床体、浮床基质等结构设计优化，安装方便，可靠性佳， 使用寿命长。

5)实现了生态浮床集成化管理，利用太阳能和数据芯片对生态浮床进行宏 观调控，利用大数据信息处理技术，技术领先，具有广泛推广应用的前景。

附图说明

图1为本发明即时监测并宏观调控的生态浮床单元的生态浮床单元的剖面 图。

图2为本发明即时监测并宏观调控的生态浮床单元的生态浮床单元的平面 图。

图3为本发明即时监测并宏观调控的生态浮床单元的数据采集装置的示意 图。

图4为本发明即时监测并宏观调控的生态浮床单元的浮床框体结构示意图。

图中：1.浮床框体，2.浮床床体，3.浮床基质，4.浮床植物，5.太阳能光 电板，6.太阳能光伏支架，7.数据芯片，8.数据采集装置，9.数据传输线，10. 纵向木条，11.横向木条，12.钢板螺栓连接，13.销孔连接，14.底端绳拴，15. 销，16.孔，17.固定螺栓，18.钢板，19.竖向木条。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

本发明利用太阳能和数据芯片进行宏观调控的生态浮床单元由浮床框体1、 浮床床体2、浮床基质3、浮床植物4、太阳能光电板5、太阳能光伏支架6、数 据芯片7、数据采集装置8、数据传输线9、纵向木条10、横向木条11、钢板螺 栓连接12、销孔连接13、底端绳拴14、销15、孔16、固定螺栓17、钢板18、 竖向木条19组成。浮床框体1木质，长方体形框架，长度为6-9米、宽度为3-4 米、高度为0.5-2.5米，由横截面为正方形的木条构成，木条横截面正方形的 边长为5-10厘米，木条共分3种：纵向木条10、横向木条11和竖向木条19； 长度方向的木条共2根，每根木条均由4-6根长度为1.5米的纵向木条10在端 部通过钢板螺栓连接12固定连接在一起。钢板螺栓连接12由钢板18和固定螺 栓17组成。钢板18长方体形，长度为8-15厘米，宽度为4-8厘米，厚度为0.5-1 厘米，中央为两个纵向木条10相接处，中央到两端之间中间位置各有一个直径 为1-2厘米的圆孔，供固定螺栓17穿过并用钢板18将2根纵向木条10固定在 一起；宽度方向的木条共6-10根，每根木条均由2-3根长度为1.5米的横向木 条11在端部通过销孔连接13固定连接在一起，两端顶面中央各有1个长方体 形的销15，与相应位置处的孔16相啮合；竖向木条19即在纵向木条10两端下 方垂直纵向木条10设置的木条，同端的2根竖向木条19下部通过横向木条11 连接在一起；纵向木条10、横向木条11和竖向木条19共同构成浮床框体1。 销孔连接13即木条端部上下各削掉一个长方体木块，剩余部分即销15正好插 入到另一个木条相连接处并与之大小相啮合的孔16中，从而将两个木条连接在 一起；纵向木条10和横向木条11之间、竖向木条19和横向木条11之间均通 过销孔连接13连接在一起。浮床框体1内嵌浮床床体2，在浮床床体2嵌入浮 床框体1后，为了防止浮床床体2脱出，先在竖向木条19下端面中央钻1个直 径0.5-1厘米，深度为2-5厘米的圆孔，塞入市售的内有螺丝的塑料固套，将 上端中央嵌入螺杆的底端绳拴14旋紧固定在竖向木条19下端面中央；然后用 铁丝或亚麻绳在浮床床体2下表面交叉拴系在底端绳拴14，从而牢固地将浮床 床体2固定在浮床框体1下方中央，进而保护由泡沫塑料构成的容易受损的浮 床床体2。浮床床体2长方体形，长度为5.8-8.8米、宽度为2.8-3.8米、高度 为0.4-2.4米，由市售的泡沫板构成，是浮床基质3的主要浮力发生结构，上 面均匀分布300-400个直径为100mm的盛装浮床基质3的孔洞，浮床基质3为 土壤、小石块或直径为3-8mm的玻璃球，可种植浮床植物4。浮床植物4是对污 水处理能力较好的挺水植物，比如芦竹。太阳能光伏支架7是支撑太阳能光电 板5、大小与太阳能光电板5相适配、将太阳能光电板5固定在浮床框体1上的 支架，不锈钢质或铝合金质，与浮床框体1之间通过螺栓连接，或将太阳能光 电板5用铆钉铆定在浮床框体1的上面。太阳能光电板5是利用太阳电池半导 体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的构件，长度为 500-2500mm、宽度为300-1060mm、高度为200-1530mm，固定于浮床床体2中央， 其下通过数据传输线9与数据采集装置8的数据芯片7相连接，为数据芯片7 的运行提供电能。利用太阳能和数据芯片进行宏观调控的生态浮床单元采用太 阳能光电板5为数据芯片7的运行提供电能，省去了蓄电池，既可大幅度降低 造价，又具有更高的发电效率和更好的环保性能。数据采集装置8采用市售的 XZ-0107便携式污水检测分析设备，该设备的工作原理为应用微电脑散射光检测 浊度，光电子比色检测离子，消除了人为误差，因此测量分辨率大大提高。数 据采集装置8适用于水体的浊度、余氯、二氧化氯、PH、TDS浓度检测，以便控 制水的浊度、余氯、二氧化氯、PH、TDS达到规定的水质标准。数据采集装置8 内含多种不同的数据收集探针，通过数据传输线9向数据芯片7传输数据。数 据芯片7内装有市售的无线信号发射器，通过无线信号发射器，数据采集装置8 能够利用互联网将采集到的数据发送至网络终端，从而使管理者通过单位已有 的区域平台，对数据群进行处理，使管理者能够宏观地观察大区域的水质情况 并及时采取最优的措施来解决问题，例如操控水体不同部位的闸门，调整水流 的流速和流向，同时可以判断生态浮床单元的有效性，确定生态单元是否需要 维护、更新或拆除。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应了解，本发明保护范围不受上述实施例的限制，上述实施例和说 明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下， 本发明还会有各种变化，这些变化都落入要求保护的本发明范围内，本发明要 求保护范围由所附的权利要求书其等效物界定。