一種智能柔性圍隔裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水體環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種全柔性圍隔，特別涉及一種智能柔 性圍隔裝置，適用于敏感性水域的自動(dòng)隔離保護(hù)，如湖泊及江河中的水源保護(hù)區(qū)、景觀水 域、碼頭等，應(yīng)對隨機(jī)性污染事件。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于水域流通性特征，外來污染包括漂移藍(lán)藻、垃圾雜物、污染水團(tuán)會(huì)對保護(hù)水域 產(chǎn)生威脅，各種圍欄（圍隔）技術(shù)應(yīng)用于阻隔外來污染，保護(hù)特定水域。工程應(yīng)用的圍隔 類型主要為固定式圍隔，其對外來污染具有一定的攔截效果，但同時(shí)具有阻滯水流、影響景 觀、妨礙水上交通、隔離水體生態(tài)等缺陷；并且由于固定式布設(shè)，無法應(yīng)對大風(fēng)浪、水位大變 幅等問題，而且其長期暴露在水面上受紫外線照射極易發(fā)生老化破損。而機(jī)動(dòng)式圍隔、沉浮 式圍隔等類型圍隔，雖然一定程度上克服了固定式圍隔的缺陷，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、動(dòng)作遲緩，難 以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化工程應(yīng)用。
[0003] 已知的柔性圍欄，如中國專利CN201310088489. 8、ZL 200710024370. 9所披露的， 圍隔類型主要為固定式柔性圍隔，通過透明帆布和不倒翁結(jié)構(gòu)浮筒或者棒狀浮體消除和緩 沖風(fēng)浪的沖擊力，這種結(jié)構(gòu)雖然能夠在一定程度上抵御風(fēng)浪侵?jǐn)_，但是并沒有克服妨礙水 上交通、隔離水體生態(tài)、影響景觀等缺陷，而且其長期暴露在水面上受紫外線照射極易發(fā)生 老化破損。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種智能柔性圍隔裝置，所述的智能柔性圍隔裝置能夠?qū)?時(shí)監(jiān)測水域環(huán)境特征，根據(jù)水環(huán)境質(zhì)量要求或水上交通狀況自動(dòng)控制圍隔的運(yùn)行狀態(tài)，對 敏感性水域進(jìn)行自動(dòng)隔離保護(hù)，應(yīng)對隨機(jī)性污染事件；并且能夠有效的規(guī)避風(fēng)浪的破壞和 長期光照引起的老化，提高使用壽命。
[0005] 為克服固定式圍隔阻隔水流、影響景觀的缺陷，有效規(guī)避風(fēng)浪的破壞和光照引起 的老化，智能控制的圍隔系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能根據(jù)水環(huán)境質(zhì)量要求或水上交通狀況自動(dòng)控制圍隔運(yùn) 行。所述的智能控制圍隔系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足以下技術(shù)要求：
[0006] (1)可以快速地上浮或下沉，對控制系統(tǒng)的指令響應(yīng)迅速，長度不限，能適應(yīng)水體 環(huán)境；
[0007] (2)基于水體環(huán)境質(zhì)量在線監(jiān)測的污染事件快速預(yù)警系統(tǒng)，反應(yīng)敏捷；
[0008] (3)圍隔自動(dòng)操控，安全可靠；
[0009] (4)整體協(xié)調(diào)，經(jīng)久耐用。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0011] -種智能柔性圍隔裝置，由可隱沒式柔性圍隔、污染事件預(yù)警系統(tǒng)和充氣浮體控 制系統(tǒng)組成；所述的可隱沒式柔性圍隔由連續(xù)帶狀充氣浮體、墻布、錨固裝置三部分縫合而 成，其中連續(xù)帶狀充氣浮體通過導(dǎo)氣管連接充氣浮體控制系統(tǒng)；充氣浮體控制系統(tǒng)包括充 氣裝置、儲氣設(shè)備、壓力傳感器和控氣閥，通過導(dǎo)氣管連接，儲氣設(shè)備上設(shè)置壓力傳感器；污 染事件預(yù)警系統(tǒng)包括環(huán)境傳感器和微機(jī)控制系統(tǒng)，微機(jī)控制系統(tǒng)接收環(huán)境傳感器和壓力傳 感器的信號輸入，并向充氣裝置和控氣閥輸出控制指令。
[0012] 所述連續(xù)帶狀充氣浮體由帶狀充氣浮體單元組成，所述的帶狀充氣浮體單元包括 氣帶，由柔性氣密性材料制作；相鄰帶狀充氣浮體單元通過大管徑接口相連接，可組成長度 不限的柔性快速充/放氣浮體。連續(xù)帶狀充氣浮體的兩端嵌裝端蓋，端蓋上裝有控氣閥和 導(dǎo)氣管接口，實(shí)現(xiàn)充氣和放氣；
[0013] 以墻布包裹所述的帶狀充氣浮體單元，在墻布縫合處包裹上綱繩；圍隔的上綱繩 配重，使水上部分自身比重大于水，在浮體氣帶排氣下沉過程中起作用。
[0014] 本發(fā)明采用的可隱沒式柔性圍隔，除連續(xù)帶狀充氣浮體外，圍隔主體結(jié)構(gòu)和布設(shè) 方式采用發(fā)明專利"全封閉式柔性深水圍隔"(ZL200710024370. 9)的技術(shù)方案，即主體結(jié)構(gòu) 由連續(xù)帶狀充氣浮體、墻布、錨固裝置三部分縫合而成，采用彈性方式布設(shè)。
[0015] 本發(fā)明中可隱沒式柔性圍隔結(jié)構(gòu)采用彈性方式布設(shè)，垂直方向和水平方向均保持 一定的松弛度，以應(yīng)對風(fēng)浪的揉搓；浮體單元可以組建無限長度的柔性連續(xù)帶狀充氣浮體； 通過充氣浮體控制系統(tǒng)給浮體充/放氣，可以在數(shù)分鐘內(nèi)將數(shù)千米長度的全封閉柔性圍隔 浮現(xiàn)于水面，用以隔離外來污染水團(tuán)，排出浮體中的空氣可以使圍隔迅速沉匿于水底，便于 水流交換和躲避風(fēng)浪。結(jié)合下文描述的污染事件預(yù)警系統(tǒng)和充氣浮體控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)柔性 圍隔的智能控制。
[0016] 充氣浮體控氣系統(tǒng)由充氣裝置、儲氣設(shè)備、壓力傳感器和控氣閥組成，根據(jù)壓力傳 感器提供的信號，通過微機(jī)控制系統(tǒng)操控智能圍隔的浮沉。當(dāng)充氣浮體控制系統(tǒng)指示為啟 動(dòng)狀態(tài)，控氣閥切換到通氣狀態(tài)，由充氣裝置給儲氣設(shè)備供氣。一旦儲氣設(shè)備中壓力傳感器 監(jiān)測數(shù)據(jù)低于設(shè)定氣壓限值，微機(jī)控制系統(tǒng)啟動(dòng)充氣裝置給儲氣設(shè)備供氣，反之，充氣裝置 停止工作。警報(bào)解除后，微機(jī)控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程操控控氣閥，充氣浮體放氣。
[0017] 所述的儲氣設(shè)備的氣壓限值為維持充氣浮體運(yùn)行的最低氣壓值（P。)，通過下式得 到：
[0019] 其中，Lffft為連續(xù)帶狀充氣浮體的總長度，Φ為連續(xù)帶狀充氣浮體的直徑，P ffft為 連續(xù)帶狀充氣浮體的運(yùn)行氣壓，為儲氣設(shè)備體積。
[0020] 本發(fā)明中污染事件快速預(yù)警系統(tǒng)包括環(huán)境傳感器和微機(jī)控制系統(tǒng)。
[0021] 所述環(huán)境傳感器包括氣象監(jiān)測儀器、水文監(jiān)測探頭、水質(zhì)監(jiān)測探頭以及其它特種 監(jiān)測儀器中的一種或多種。可根據(jù)水域保護(hù)目標(biāo)設(shè)置環(huán)境傳感器類型，例如針對漂移藍(lán)藻， 設(shè)置風(fēng)速風(fēng)向儀、波浪儀和葉綠素監(jiān)測探頭等；針對污染水團(tuán)，設(shè)置風(fēng)速風(fēng)向儀、波浪儀和 相應(yīng)的水質(zhì)監(jiān)測探頭等；針對垃圾雜物，設(shè)置風(fēng)速風(fēng)向儀、波浪儀和濁度儀等。
[0022] 所述的微機(jī)控制系統(tǒng)中，根據(jù)水域保護(hù)目標(biāo)設(shè)定環(huán)境參數(shù)限值和預(yù)后時(shí)間。環(huán)境 傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送至微機(jī)控制系統(tǒng)。當(dāng)環(huán)境傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)高于環(huán)境參數(shù)限值，微 機(jī)控制系統(tǒng)即時(shí)發(fā)出預(yù)警，啟動(dòng)充氣浮體。預(yù)后時(shí)間是指預(yù)測污染事件發(fā)生的持續(xù)時(shí)間，通 過預(yù)后時(shí)間的設(shè)置可避免污染水團(tuán)脈沖式迀移造成瞬時(shí)監(jiān)測值波動(dòng)，微機(jī)控制系統(tǒng)頻繁發(fā) 出不同指令。當(dāng)預(yù)后時(shí)間結(jié)束，環(huán)境傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)低于環(huán)境參數(shù)限值，則警報(bào)解除，充氣 浮體放氣。
[0023] 本發(fā)明的智能柔性圍隔裝置，其運(yùn)行的原理是：當(dāng)環(huán)境傳感器發(fā)出預(yù)警信號，充氣 浮體自動(dòng)操控系統(tǒng)啟動(dòng)供氣模式，自近岸端以大流量低壓空氣（工作水深+Im水柱）充氣， 通過大管徑接口串聯(lián)的連續(xù)帶狀充氣浮體短時(shí)上浮至水面；預(yù)后階段，儲氣設(shè)備以氣壓限 值的低壓空氣維持充氣浮體運(yùn)行；警報(bào)解除后，操控系統(tǒng)啟動(dòng)放氣模式，通過連續(xù)帶狀充氣 浮體端蓋的控氣閥放氣。
[0024] 借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明的智能柔性圍隔裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0025] 具有可以快速充氣和放氣的連續(xù)帶狀充氣浮體，長度不限，能適應(yīng)水體環(huán)境；基于 水體環(huán)境質(zhì)量在線監(jiān)測的污染事件快速預(yù)警系統(tǒng)，反應(yīng)敏捷；充氣浮體控制系統(tǒng)，安全可 靠；整體協(xié)調(diào)，經(jīng)久耐用；所述的智能柔性圍隔裝置根據(jù)水環(huán)境質(zhì)量要求自動(dòng)控制圍隔運(yùn) 行，適于規(guī)模化、工程化應(yīng)用。本發(fā)明的智能圍隔克服了固定式圍隔阻隔水流、影響景觀的 缺陷，而且有效規(guī)避了風(fēng)浪的破壞和光照引起的老化，提高了保障率并延長了使用壽命。當(dāng) 帶狀充氣浮體出現(xiàn)破損漏氣問題，解開縫合繩，打開包裹的墻布，局部修補(bǔ)浮體，維護(hù)簡便、 成本低。
【附圖說明】
[0026] 圖1智能柔性圍隔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖2智能柔性圍隔放氣模式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下通過【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明的上述內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但本發(fā)明保護(hù) 的技術(shù)方案并不僅限于以下的實(shí)施例。本發(fā)明包含在上述技術(shù)思想下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技 術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0029] 申請人在太湖實(shí)驗(yàn)完成可隱沒智能藍(lán)藻防線，也即本發(fā)明的智能柔性圍隔裝置的 技術(shù)研發(fā)，開展了 IOOm規(guī)模的小試，利用一個(gè)功率35w的懦動(dòng)式氣栗就可以在10分鐘內(nèi)完 成小試模型的浮現(xiàn)或隱沒，在微風(fēng)條件下（風(fēng)速<3m/s)對水面漂浮藍(lán)藻實(shí)現(xiàn)了 100%的攔 截。
[0030] 在此基礎(chǔ)上，在巢湖研制中試（技術(shù)示范）工程300m，用一臺功率2kw的風(fēng)機(jī)操 控，10分鐘內(nèi)完成圍隔的浮現(xiàn)或隱沒，用一個(gè)功率35W的蠕動(dòng)式氣栗維持運(yùn)行，與藍(lán)藻觀測 預(yù)警系統(tǒng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，在微風(fēng)條件下（風(fēng)速<3m/s)對水面漂浮藍(lán)藻的攔截率接近 100%〇
[0031] 如圖1、圖2所示，本發(fā)明所述的一種智能柔性圍隔裝置，由可隱沒式柔性圍隔、污 染事件預(yù)警系統(tǒng)和充氣浮體控制系統(tǒng)組成。
[0032] (1)快速充/放氣的可隱沒式柔性圍隔
[0033] 可隱沒式柔性圍隔的主體結(jié)構(gòu)由連續(xù)帶狀充氣浮體、墻布、錨固裝置三部分縫合 而成，采用彈性方式布設(shè)。
[0034] 其中，連續(xù)帶狀充氣浮體由帶狀充氣浮體單元組成，所述的帶狀充氣浮體單元包 括氣帶，由柔性氣密性材料制作，兩端嵌裝大管徑接口，以不銹鋼箍與浮體單元固定；相鄰 帶狀充氣浮體單元通過大管徑接口相連接，可組成長度不限的柔性快速充/放氣浮體，即 所述