(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211059551.6 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 中国长江三峡集团有限公司 地址 100038 北京市海淀区玉渊潭南路1号 申请人 河海大学 (72)发明人 戴会超　蒋定国　赵汗青　毛劲乔　 肖洋　戴杰　孟定华　翟然　杨洌　 陈彦宏　龚轶青　杨吉　 (74)专利代理 机构 北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 1 1250 专利代理师 王艺涵 (51)Int.Cl. C02F 1/36(2006.01) C02F 1/20(2006.01) G01D 21/02(2006.01)A01K 63/00(2017.01) A01K 63/04(2006.01) (54)发明名称 基于超声波空化的河流溶解气体过饱和调 控装置和方法 (57)摘要 本发明涉及水利工程技术领域， 具体涉及一 种基于超声波空化的河流溶解气体过饱和调控 装置和方法。 该装置包括： 超声波换器、 温控装 置、 实验管道， 实验管道包括进水阻隔管、 超声波 空化实验管以及出水阻隔管， 超声波换器安装在 超声波空化实验管上， 其中： 超声波换器， 用于发 射不同频率不同振幅 的超声波， 对 过饱和水体进 行脱气处理； 温控装置， 用于控制过饱和水体的 温度处于恒温状态； 进水阻隔管， 用于阻隔超声 波换器产生的超声波， 减少超声波对进水区域的 影响； 出水阻隔管， 用于阻隔超声波换器产生的 超声波， 减少超声波对出水区域的影响。 上述装 置， 可以使得过饱和水体中的气体减少， 保持水 体中生物的生命安全以及生物种类的多样性， 且 节约了成本 。 权利要求书3页 说明书16页 附图4页 CN 115417470 A 2022.12.02 CN 115417470 A 1.一种基于超声 波空化的河流溶解气体过饱和调控 装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 超声波换器、 温控装置、 实验管道， 所述实验管道包括进水阻隔管、 超声波空化实验管 以及出水阻隔管， 所述进水阻隔管一端安装在进水 口， 另一端与所述超声波空化实验管连 接， 所述超声波空化实验管 的另一端与所述出水阻隔管连接， 所述出水阻隔管 的另一端安 装在出水口； 所述超声 波换器安装在所述超声 波空化实验管 上， 其中： 所述超声 波换器， 用于发射 不同频率 不同振幅的超声 波， 对过饱和水体进行脱气处 理； 所述温控 装置， 用于控制所述过饱和水体的温度处于恒温状态； 所述进水阻隔管， 用于阻隔所述超声波换器产生的超声波， 减少所述超声波对进水区 域的影响； 所述出水阻隔管， 用于阻隔所述超声波换器产生的超声波， 减少所述超声波对出水区 域的影响。 2.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 所述进水阻隔管、 所述超声波空化实验管 以及所述出水阻隔管连接为预设形状， 且所述进水阻隔管、 所述超声波空化实验管以及所 述出水阻隔管的长度均可调节。 3.根据权利要求2所述的装置， 其特征在于， 所述进水阻隔管、 所述超声波空化实验管 以及所述出 水阻隔管 连接为预设曲率的 “S”形， 且， 所述进水阻隔管和所述出水阻隔管的长度均与所述超声波换器发出的超声波的频率 和振幅以及所述过饱和水体的水流 流速相关； 所述超声波空化实验管的长度与 所述超声波换器发出的超声波的频率和振幅、 所述水 流流速、 所述进水阻隔管的长度、 所述出 水阻隔管的长度以及所述实验管道的总长相关。 4.一种基于超声波空化的河流溶解气体过饱和调控系统， 其特征在于， 包括： 水体自循 环组件、 水体制备组件、 权利要求 1‑3任一项所述的基于超声波空化的河流溶解气 体过饱和 调控装置以及检验组件， 所述水体制备组件的出水口与所述基于超声波空化的河流溶解气 体过饱和调控装置的进水口连接， 所述基于超声波空化的河流溶解气 体过饱和调控装置的 出水口与所述检验组件连接， 所述检验组件的另一端与所述水体自循环组件的进水口连 接， 所述水体自循环组件的出 水口与所述水体制备组件的进水口连接； 其中： 所述水体制备组件， 用于生成过饱和水体； 所述水体自循环组件， 用于实现所述过饱和水体 循环； 所述基于超声波空化的河流溶解气体过饱和调控装置， 用于控制所述过饱和水体的温 度处于恒温状态下， 发射 不同频率 不同振幅的超声 波， 对所述过饱和水体进行脱气处 理； 所述检验组件， 用于检验所述基于超声波空化的河流溶解气体过饱和调控装置对所述 过饱和水体进行脱气处 理的效果。 5.根据权利要求4所述的系统， 其特征在于， 所述水体制备组件： 包括： 总溶解气体测定 仪、 空压机和搅拌器， 其中： 所述总溶解气体测定 仪， 用于测量所述过饱和水体中的气体含量； 所述空压 机， 通过橡胶管与水箱内水体连通并密封， 抽取待饱和水体； 所述搅拌器， 用于对所述待饱和水体进行搅拌， 以使气体更快融于所述待饱和水体中， 生成所述过饱和水体， 加快 所述过饱和水体生成速率。 6.根据权利要求4所述的系统， 其特征在于， 所述水体自循环组件包括： 循环水泵、 循环权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115417470 A 2管道和流 量计， 其中： 所述循环水泵与所述循环管道连接， 用于实现所述基于超声波空化的河流溶解气体过 饱和调控系统中所述过饱和水体的循环流动； 所述循环水泵出水管道设有止逆阀， 防止所述循环水泵关闭时所述过饱和水体反向流 动至所述循环水泵 泵体内； 所述流量计， 用于测定所述过饱和水体的水流 流量。 7.根据权利要求4所述的系统， 其特征在于， 所述检验组件为生物指示组件， 所述生物 指示组件 包括养殖 水箱、 拍摄组件以及处 理组件， 其中： 所述养殖 水箱， 用于盛放实验鱼； 所述拍摄组件， 用于拍摄所述实验鱼的图像以及视频数据， 并将所述图像和视频数据 传输至所述处 理组件； 处理组件， 用于对所述图像和视频数据进行识别， 根据识别结果确定所述实验鱼患气 泡病的等级， 以检验所述基于超声波空化的河流溶解气 体过饱和调控装置对所述过饱和水 体进行脱气处 理的效果。 8.根据权利要求7所述的系统， 其特征在于， 所述基于超声波空化的河流溶解气体过饱 和调控系统， 还包括： 量测组件， 所述量测组件与所述处理组件连接， 所述测量组件包括PH 测量计、 溶解氧仪、 水中盐度检测仪和温度计中的至少一种； 其中： 所述PH测量计， 用于测量经所述基于超声波空化的河流溶解气体过饱和调控装置处理 后的过饱和水体的PH值； 所述溶解氧仪， 用于测量经所述基于超声波空化的河流溶解气体过饱和调控装置处理 后的过饱和水体的溶解氧浓度； 所述水中盐度检测仪， 用于测量经所述基于超声波空化的河流溶解气体过饱和调控装 置处理后的过饱和水体的E C指标值； 所述温度计， 用于测量经所述基于超声波空化的河流溶解气体过饱和调控装置处理后 的过饱和水体的温度； 所述处理组件， 用于对所述图像和视频数据进行识别， 根据识别结果以及测量组件上 传的各项指标参数值， 确定所述实验鱼患气泡病的等级， 以检验所述基于超声波空化的河 流溶解气体过饱和调控 装置对所述过饱和水体进行脱气处 理的效果。 9.一种基于超声波空化的河流溶解气体过饱和调控方法， 其特征在于， 应用于权利要 求1‑3任一项所述的基于超声波空化的河流溶解气 体过饱和调控装置或/和权利要求4 ‑8任 一项所述的基于超声 波空化的河流溶解气体过饱和调控系统， 包括： 获取所述过饱和水体对应的气体过饱和度与超声波的频率之间的第一函数以及所述 气体过饱和度与所述超声 波的振幅之间的第二 函数； 对所述第一函数和所述第 二函数进行分析， 确定所述气体过饱和度达到最优时对应的 所述超声 波的最优频率以及最优 振幅； 发射所述最优频率以及所述最优振幅对应的超声波， 对所述过饱和水体进行脱气处 理。 10.根据权利要求9所述的方法， 其特征在于， 所述获取气体过饱和度与超声波频率之 间的第一 函数以及气体过饱和度与超声 波振幅之间的第二 函数， 包括：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115417470 A 3