CN103434617B - 太阳能小型水域遥控清污船 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太阳能小型水域遥控清污船，包括船体和控制系统，船体上设置有打捞装置、垃圾仓、推进转向机构、供电系统和视频采集系统，控制系统包括船体控制部分和远程遥控部分，船体控制部分安装在船体上，远程遥控部分设置在船体控制工作站内，船体控制部分和远程遥控部分通过无线传输方式进行信号传输，进而对船体及设置在其上的装置进行远程控制。本发明基于无线遥控技术进行远程控制，操作简单，机动性好，控制性强，不会造成二次污染，工作效率较高，十分适用于公园或景区小面积水域内水面垃圾的清理工作。

Description

太阳能小型水域遥控清污船

技术领域

本发明涉及一种水面清污船，特别是一种太阳能小型水域遥控清污船，适用于公园或景区小面积水域内水面垃圾的清理工作。

背景技术

现有的水面垃圾清理船主要有燃料动力的大型船舶和依靠人力的小型打捞船，其中燃料动力的大型船舶大多只适用于大面积开放性水域，由于其体积大、排水量大、机动性差，不适合景区小面积水域内的垃圾清理工作，并且由于这些船舶以内燃机为动力，在清除了水面垃圾的同时，其废气排放和噪声又对环境造成了危害。而依靠人力的小型打捞船存在工作环境恶劣、工作效率低以及安全性较差等诸多问题，控制性不强。

本发明针对性地解决景区小面积水域，以及不适合现有大型垃圾收集船工作的水面（如小型水库、港区等）垃圾清理问题。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种太阳能小型水域遥控清污船，基于无线遥控技术进行远程控制，操作简单，机动性好，控制性强，不会造成二次污染，工作效率较高，十分适用于公园或景区小面积水域内水面垃圾的清理工作。

本发明提供的技术方案是：一种太阳能小型水域遥控清污船，包括船体和控制系统，所述船体上设置有打捞装置、垃圾仓、推进转向机构、供电系统和视频采集系统，打捞装置包括减速电机、传送带和两组同步轮，传送带上等距设置有开孔钩臂，垃圾仓为上端开口的立方体，推进转向机构包括电机和舵机，供电系统包括蓄电池和太阳能电池板，视频采集系统包括摄像头；所述控制系统包括船体控制部分和远程遥控部分，船体控制部分安装在船体上，远程遥控部分设置在船体控制工作站内，船体控制部分和远程遥控部分通过无线传输方式进行信号传输，进而对船体及设置在其上的装置进行远程控制。

作为本发明的一种优选方式，船体采用双船体结构，通过连接板连接，同时船身切面为梯形状，上宽大于下宽，这种结构可以在提供相同浮力的情况下获得更大的上层空间，且其稳定性明显优于单体船，同时具有承受较大风浪的能力，还具有良好的操纵性，以及具有阻力峰不明显、装载量大等特点。

作为本发明的另一个优选方式，打捞装置设在船体前端，传送带倾斜设置，并通过同步轮组一和同步轮组二带动，减速电机设在较高的同步轮组二处并输出动力带动其转动，进一步带动传送带转动，从而带动钩臂向上运转作业；传送带两侧还分别设有侧板，侧板前端分别设置有向外的开口侧板，增大了清污面积。

优选地，传送带上等距设置有七个钩臂，确保水面上的垃圾被快速打捞。

同时，垃圾仓对称地固定于双船体上，进一步增加船体的稳定性。

作为本发明的又一个优选方式，推进转向机构中，电机采用高速防水无刷电机，作为推进的动力源，置于电机仓内，电机通过联轴器与螺旋浆轴连接，电机转动带动螺旋桨运转；作为转向机构的舵机置于舵机支撑架上，进一步与船舵连接，舵机带动船舵偏转。其中船舵的转角为左右各40°。

作为本发明的又一个优选方式，供电系统中，蓄电池选择可充电蓄电池，为打捞装置和推进转向结构供电，太阳能电池板进行辅助供电，既利用了太阳能，又增加了供电系统的供电稳定性，防止太阳能不足时清污船无法工作的状况出现。

本发明的另一个优选方式是视频采集系统中，摄像头用于实时采集船体周围视频信息供远程遥控操作者参考，为船体的进一步行进提供依据；其运动方向有两个自由度，分别为上下方向和左右方向。

本发明的再一个优选方式是控制系统中，船体控制部分包括图像信号发射模块、信号接收模块和主控模块，远程遥控部分包括遥控装置、图像信号接收模块和信号发射模块，遥控装置采用高频率遥控装置，图像信号接收模块和信号发射模块集成在遥控装置上，遥控装置上还设有液晶显示器；采集记录的视频信息通过图像信号发射模块发送到图像信号接收模块中，并在液晶显示器上显示；遥控装置共设有三个信号通道，通道一用于视频信号的控制，通道二和通道三分别通过信号发射模块发送推进和转向的命令信号，信号接收模块对命令信号进行接收后，主控模块控制电机的转速和舵机的偏转。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

（1）采用双船体结构，且船身切面为梯形状，增强了船体的稳定性和控制性，同时也增加了船体的上层空间；

（2）采用在传送带上等距设置钩臂的结构进行打捞，确保打捞的速度和效果：

（3）采用太阳能电池板辅助蓄电池供电的方式，既利用了太阳能，又增加了供电系统的供电稳定性，防止太阳能不足时清污船无法工作的状况出现；

（4）增加了视频采集功能，使得远程操作者可以有目的控制船体运动进行打捞，打捞效率高；

（5）采用远程遥控方式，实现打捞作业的自动化，降低了劳动强度，提高了打捞作业的安全性，操作方便，无二次污染。

附图说明

图1为本发明清污船的整体结构示意图；

图2为本发明清污船的前视图；

图3为本发明清污船的俯视图；

图4为本发明中船体的连接示意图；

图5为本发明中打捞装置的结构示意图；

图6为本发明中推进转向机构的结构示意图；

图7为本发明中支撑太阳能电池板的结构示意图；

图8为本发明中视频采集系统中摄像头结构示意图。

图中：1、船体，2、垃圾仓，3、侧板一，4、侧板二，5、轴承座组二，6、轴承座组一，7、轴一，8、同步轮组一，9、轴二，10、小齿轮，11、减速电机，12、大齿轮，13、开口侧板，14、传送带，15、船舵，16、太阳能电池板，17、钩臂，18、角钢架，19、摄像头底座，20、转动轴，21、摄像头，22、螺旋桨轴，23、螺旋桨，24、铁丝一，25、舵脚二，26、铁丝二，27、舵机，28、舵机支撑架，29、连接板，30、电机仓，31、舵脚一，32、支撑柱，33、同步轮组二，34、支撑架。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步说明，本具体实施方式仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施方式做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

如图1、图2和图3所示，本发明提供的太阳能小型水域遥控清污船，包括船体和控制系统，其中船体上设置有打捞装置、垃圾仓、推进转向机构、供电系统和视频采集系统，其中垃圾仓为上端开口的立方体，对称地固定于船体上。

船体1采用双船体结构，船体之间通过连接板29连接起来，具体结构如图4所示；船身切面为梯形形状，上宽大于下宽。船体采用这种结构可以在提供相同浮力的情况下获得更大的上层空间，其宽度比单体船大得多，且稳定性明显优于单体船，同时具有承受较大风浪的能力，还具有良好的操纵性，以及阻力峰不明显、装载量大等特点。

打捞装置设在船体前端，其动力来源于一个减速电机11，传送带14通过同步轮组一8和同步轮组二33连接一起，两组同步轮分别由轴一7、轴二9固定连接，这两组同步轮组中每组有两个轮，轴一、轴二分别和轴承座组一6、轴承座组二5配合安装，具体传动方式是大齿轮12为主动轮，小齿轮10为从动轮，小齿轮和轴二配合固定；传送带倾斜设置，较高的一端与垃圾仓2的上端开口接近，在传送带上面等距安置有七个开孔钩臂17，减速电机设在较高的同步轮组二处，减速电机输出动力带动同步轮组二转动，从而传送带带动钩臂向上运转作业，具体结构如图5所示。传送带两侧还分别设有侧板一3和侧板二4，侧板前端分别设置有向外的开口侧板13，目的是为了增大清污面积；两组轴承座置于侧板一和侧板二上。

推进转向机构设在船尾底部，其中推进的动力来源于一个电机，该电机采用高速防水无刷电机，置于电机仓30内，通过联轴器与螺旋桨轴22连接，从而电机转动带动螺旋桨23运转，提供船体前进的动力；其转向的动力来源于舵机27，置于舵机支撑架28上，舵脚一31与舵脚二25通过铁丝一24和铁丝二26传动，舵脚二又与船舵15固定连接，从而舵机带动船舵偏转，具体结构如图6所示。其中船舵的转角为左右各40°。

供电系统包括蓄电池和太阳能电池板16，其中蓄电池选择12V可充电蓄电池，为打捞装置和推进转向结构供电，太阳能电池板进行辅助供电。太阳能电池板设置在船体后端，由四个支撑柱32固定支撑，太阳能电池板倾斜设置，具体结构如图7所示。

视频采集系统包括摄像头21结构部分，设置在角钢架18上，用于实时采集船体周围视频信息。摄像头通过轴固定连接在支撑架34上，轴置于支撑架上的左右两孔中，摄像头底座19通过转动轴20与支撑架连接，具体结构如图8所示。摄像头的运动方向有两个自由度，分别为上下方向和左右方向。摄像头使用700线的高解析度，可清晰地辨别物体细节，画面细腻，并通过数字处理对暗的部份进行提升、过亮的部份进行抑制，从而有效的提高动态范围；还具有超宽白平衡范围及强光抑制功能，对高亮区域可实现抑制功能，并提升低电平信号，消除强光对摄像头成像的影响。

本发明中的控制系统包括船体控制部分和远程遥控部分，船体控制部分安装在船体上，远程遥控部分设置在船体控制工作站内，船体控制部分和远程遥控部分通过无线传输方式进行信号传输，进而对船体及设置在其上的装置进行远程控制。

其中船体控制部分包括图像信号发射模块、信号接收模块和主控模块，远程遥控部分包括遥控装置、图像信号接收模块和信号发射模块，遥控装置采用高频率遥控装置，图像信号接收模块和信号发射模块集成在遥控装置上，遥控装置上还设有液晶显示器，该显示器使用高清LCD液晶显示器；采集记录的视频信息通过图像信号发射模块发送到图像信号接收模块中，并在液晶显示器上显示，使船体传回的视频信息清晰地呈现在操作者面前，使得操作者在超视距的情况也可以准确的操作船体进行打捞工作；图像信号发射模块采用5.8GHZ无线视频传输模块，提供了8种发射频段供设定，功率高达500mW，可以和2.4G遥控装置共用，不会产生任何干扰，同时兼容PAL和NTSC制式的视频源，采用大规模集成电路，并集成微型风冷散热器，内置频率锁相环电路，发热量小，工作效率高，稳定性高，无温飘现象；图像信号接收模块与图像信号发射模块相配合，也支持8个频道的接收功能，且使用数字锁相环电路，无温飘现象，低杂波泄漏，保证视频质量。

遥控装置共设有三个信号通道，通道一用于视频信号的控制，通道二和通道三分别通过信号发射模块发送推进和转向的命令信号，信号接收模块对命令信号进行接收后，主控模块控制电机的转速和舵机的偏转，进而对船体的运行进行操控。

Claims (4)

1.一种太阳能小型水域遥控清污船，包括船体和控制系统，其特征在于：所述船体采用双船体结构，通过连接板连接，船身切面为梯形状，上宽大于下宽，船体上设置有打捞装置、垃圾仓、推进转向机构、供电系统和视频采集系统，所述打捞装置包括减速电机、传送带和两组同步轮，传送带上等距设置有开孔钩臂，打捞装置设在船体前端，传送带倾斜设置，并通过同步轮组一和同步轮组二带动，减速电机设在较高的同步轮组二处并输出动力带动其转动，进一步带动传送带转动，从而带动钩臂向上运转作业；传送带两侧还分别设有侧板，侧板前端分别设置有向外的开口侧板；垃圾仓为上端开口的立方体，对称的固定于双船体上，推进转向机构包括电机和舵机，所述电机采用高速防水无刷电机，置于电机仓内，电机通过联轴器与螺旋浆轴连接，电机转动带动螺旋桨运转，所述舵机置于舵机支撑架上，进一步与船舵连接，舵机带动船舵偏转，船舵的转角为左右各40°；供电系统包括蓄电池和太阳能电池板，视频采集系统包括摄像头；所述控制系统包括船体控制部分和远程遥控部分，船体控制部分安装在船体上，远程遥控部分设置在船体控制工作站内，船体控制部分和远程遥控部分通过无线传输方式进行信号传输，进而对船体及设置在其上的装置进行远程控制；所述船体控制部分包括图像信号发射模块、信号接收模块和主控模块，远程遥控部分包括遥控装置、图像信号接收模块和信号发射模块，遥控装置采用高频率遥控装置，图像信号接收模块和信号发射模块集成在遥控装置上，遥控装置上还设有液晶显示器；采集记录的视频信息通过图像信号发射模块发送到图像信号接收模块中，并在液晶显示器上显示；遥控装置共设有三个信号通道，通道一用于视频信号的控制，通道二和通道三分别通过信号发射模块发送推进和转向的命令信号，信号接收模块对命令信号进行接收后，主控模块控制电机的转速和舵机的偏转。

2.根据权利要求1所述的太阳能小型水域遥控清污船，其特征在于：传送带上等距设置有七个钩臂。

3.根据权利要求1所述的太阳能小型水域遥控清污船，其特征在于：供电系统中，蓄电池选择可充电蓄电池，为打捞装置和推进转向结构供电，太阳能电池板进行辅助供电。

4.根据权利要求1所述的太阳能小型水域遥控清污船，其特征在于：视频采集系统中，摄像头用于实时采集船体周围视频信息，其运动方向有两个自由度，分别为上下方向和左右方向。