CN104590500A - 一种水上智能化的多功能清污装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水上智能化的多功能清污装置，其特征在于：包括：漂浮仓（1）、设置于所述漂浮仓（1）前部的打捞单元（2）、设置于所述漂浮仓（1）外部两侧的曝气单元（3）、自动控制单元（5）和设置于所述漂浮仓（1）顶部的动力提供单元（4）。本发明提供的一种水上智能化的多功能清污装置，智能化清除水面漂浮物，同时具有曝气功能，还运用太阳能供能，绿色环保、经济适用，具有良好的推广价值和应用前景。

Description

一种水上智能化的多功能清污装置

技术领域

本发明涉及一种水上智能化的多功能清污装置，属于水上清洁环保技术领域。

背景技术

据统计，全国70%以上的湖泊已受到不同程度的污染，造成了严重的生态破坏。目前针对于江、湖面固体漂浮废弃物的打捞，由机械化大型船舶完成。然而，对于小型河道流域、城市、高校和公园里的小型湖或人工湖的漂浮物却没有较好的处理办法。

目前，水上清污主要由人工打捞船和大型专业清污船两种设计方案，前者费时费工，效率低，而后者成本高，维护难，较适合大型水库。故有必要针对小型水面清污工作量大、效率低，快速自动清污设备短缺的现状，设计出一种装置，因此，本发明提出一种水上智能化的多功能清污装置，可在解决上述问题（即高效、简便、低成本地清理水面上常见的漂浮物）的同时，还能够向水中曝气，以提升水体自我净化的能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种自动化程度高，省时省力，成本低，易维护检修，可智能清理小型水体水面漂浮物的多功能清污装置；进一步地，本发明提供一种能够向水中曝气，以提升水体自我净化能力的水上智能化的多功能清污装置；更进一步地，本发明提供一种利用太阳能供能，节约能源的水上智能化的多功能清污装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种水上智能化的多功能清污装置，其特征在于：包括：漂浮仓、设置于所述漂浮仓前部的打捞单元、设置于所述漂浮仓外部两侧的曝气单元、自动控制单元和设置于所述漂浮仓顶部的动力提供单元；所述自动控制单元包括若干位于所述打捞单元前端中部的第一传感器、若干位于所述漂浮仓左右两侧面的第二传感器、若干位于所述打捞单元前端两侧的第三传感器和位于所述漂浮仓内部的单片机，所述单片机分别与所述第一传感器、第二传感器和第三传感器电连接，所述单片机还通过电机与螺旋桨相连，所述螺旋桨的叶片用于搅水以推动所述漂浮仓在水面上运行。

所述动力提供单元包括太阳能电池板和电路连接线，所述太阳能电池板由支撑架固定于所述清污装置的顶端，所述电路连接线连接所述太阳能电池板和电机。

所述打捞单元包括弧形打捞装置，所述弧形打捞装置为具有向上弧度的方形框架，所述方形框架为不锈钢刀刺网，所述弧度位于左右两侧，所述弧度的最低点均与支架的底端活动连接，所述支架的顶端与所述太阳能电池板的边框固定连接，所述弧形打捞装置的后面设置有垃圾箱，所述垃圾箱的后面与所述漂浮仓的前面相连接，所述弧形打捞装置与所述垃圾箱活动连接；所述垃圾箱顶端敞口；所述支撑架固定于所述垃圾箱的顶端。

所述曝气单元包括用于将所述曝气单元固定于所述漂浮仓外部两侧底端的轴承、在所述轴承上旋转的滚轮和设置于所述滚轮上的旋转轴，所述旋转轴的侧面与所述滚轮的侧面呈360°旋转式连接，所述旋转轴为一面开口的圆柱体，所述圆柱体的另一面上设施有若干利于水和空气的充分接触的小孔。

本发明采用表面曝气法的原理，利用本发明前进的动力工作，从而保证水体内微生物在有充足溶解氧的条件下，增强对水中有机物的氧化分解作用，从而提升水体自我净化能力。

所述活动连接包括铰链连接；所述弧形打捞装置可顺时针转40~60°，漂浮物垃圾便依靠自身重力滑落至所述垃圾箱。

所述曝气单元的个数为2个，对称位于所述漂浮仓的左右两侧面；所述旋转轴的个数为4个，分别位于所述滚轮的上、下、左、右。

本发明依靠前进时与水之间的相互作用，带动曝气单元旋转。

所述360°旋转式连接包括利用固定杆穿过所述滚轮和旋转轴的侧面后将所述固定杆的两端锚固。

所述单片机和电机均有2个，所述单片机分别与所述电机相连，所述单片机的型号为51单片机。

采用单片机实现对本发明的各种转化控制，包含前进、后退、转向及打捞。并且自动控制单元与电机驱动分开供电，保证单片机的稳定运行。

所述漂浮仓的两侧还挂有救生圈，所述救生圈有2个，所述救生圈对称位于所述漂浮仓的中部。

所述第一传感器、第二传感器和第三传感器的个数均为2个，所述第一传感器包括前端传感器和后端传感器，所述前端传感器置于弧形打捞装置的最前端中部，所述后端传感器位于所述前端传感器的后方；所述第三传感器位于所述弧形打捞装置前端的左右两侧；所述第一传感器、第二传感器和第三传感器均包括红外传感器。

采用太阳能为本发明提供能量，本发明后体左右两侧各放置一个电机，每个电机各附带一个有连杆连接的螺旋桨。本发明通过螺旋桨的正传与反转实现前进与后退。

当本发明前面两侧的第三传感器或侧面的第二传感器接收到返回的信号时，螺旋桨将实现本发明的转弯，避免本发明碰撞受损。例如：当左边第三传感器或第二传感器接收到信号时，右边螺旋桨将停止工作，而左边螺旋桨继续转动，从而实现转弯。当左右第三传感器或第二传感器同时接受到返回信号时，左右两个电机将实现反转，从而螺旋桨反转，实现装置后退。

人工控制打捞即当遇到垃圾时，人工操作使打捞单元工作。智能模式的实现，是通过装在打捞网前端的两个红外第一传感器来实现，当其中任一个传感器接收到信号，打捞装置将进行打捞。两个第一传感器在安装时，采用前后放置的方法可以使垃圾可以顺利地被打捞。

打捞单元采用杠杆原理，弧形设置最多只需要向上转约50度，漂浮物依靠自身重力滑落到垃圾箱，大大减小电机的工作量。

自动控制单元采用51单片机实现装置智能化控制。自动控制单元布局合理，线路精密，40位单片机卡座可兼容51系列及STC所有系列单片机。关于接口：单片机 IO 口与电源和GND采用三位一排的方式排列，有效解决了常用三位引线传感器电源输入的问题，还预留很多扩展插口。程序下载，本控制板是 TTL 接口直接引出，十分方便。该“清洁工船”采用双电池组供电，即一组给单片机控制板供电，一组给电机驱动供电。所以必须都打开两个供电开关，才能操作船。当打开这两个开关后，指示灯会亮。 按一下遥控器“1”键，船会进入提示模式，此时蜂鸣器响，提示船马上就要工作了。再按下“3”键后，船进入自动模式。

本发明对比已有技术具有以下创新点：

1、本发明实现了智能化控制，使手动与自动控制相结合，本发明能够自动打捞垃圾，在一些复杂水域也能实现手动控制打捞；

2、本发明两侧设有可旋转曝气单元，该曝气单元自身并不需要动力供给，只依靠本发明前进时与水之间的相互作用，就能带动曝气单元工作。曝气单元数量可根据需要增减，曝气方式也可更改为射流式曝气。

3、目前针对小型流域的固体漂浮物打捞主要是人工打捞，机械化程度普及低，而本发明针对小型流域固体漂浮物打捞具有较强的实用性。

本发明提供的一种水上智能化的多功能清污装置，以流速较缓的小型河道、人工湖、渔产养殖等小型流域的固体漂浮物为处理载体。对于小型河道、人工湖泊景观方面，在清污的同时，通过曝气单元增加水体自扰动现象，提高水体的自净能力；对于渔产养殖方面，本发明既能够清理水面的漂浮物，又能通过曝气向水中掺入空气，增加水中含氧量，能够满足渔业养殖需求。本发明操作简单，能够替代传统的多人同时进行的打捞工作，有效的减少打捞时的人员配置，降低人工费用，另外，本发明结构简单，运用太阳能供能，绿色环保、经济适用，具有良好的推广价值和应用前景。本发明提供的一种水上智能化的多功能清污装置，智能化清除水面漂浮物，同时具有曝气功能，还运用太阳能供能，绿色环保、经济适用，具有良好的推广价值和应用前景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中的右视图；

图3为本发明中打捞单元的结构示意图；

图4为本发明中曝气单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

实施例1：

如图1~4所示，一种水上智能化的多功能清污装置，其特征在于：包括：漂浮仓1、设置于所述漂浮仓1前部的打捞单元2、设置于所述漂浮仓1外部两侧的曝气单元3、自动控制单元5和设置于所述漂浮仓1顶部的动力提供单元4；所述自动控制单元5包括若干位于所述打捞单元2前端中部的第一传感器、若干位于所述漂浮仓1左右两侧面的第二传感器7、若干位于所述打捞单元2前端两侧的第三传感器6和位于所述漂浮仓1内部的单片机8，所述单片机8分别与所述第一传感器、第二传感器7和第三传感器6电连接，所述单片机8还通过电机与螺旋桨9相连，所述螺旋桨9的叶片用于搅水以推动所述漂浮仓1在水面上运行。

所述动力提供单元4包括太阳能电池板10和电路连接线11，所述太阳能电池板10由支撑架12固定于所述清污装置的顶端，所述电路连接线11连接所述太阳能电池板10和电机。

所述打捞单元2包括弧形打捞装置13，所述弧形打捞装置13为具有向上弧度的方形框架，所述方形框架为不锈钢刀刺网，所述弧度位于左右两侧，所述弧度的最低点均与支架14的底端活动连接，所述支架14的顶端与所述太阳能电池板10的边框固定连接，所述弧形打捞装置13的后面设置有垃圾箱15，所述垃圾箱15的后面与所述漂浮仓1的前面相连接，所述弧形打捞装置13与所述垃圾箱15活动连接；所述垃圾箱15顶端敞口；所述支撑架12固定于所述垃圾箱15的顶端。

所述旋转轴17为一面开口的圆柱体，所述圆柱体的另一面上设施有若干利于水和空气的充分接触的小孔18。

所述活动连接包括铰链连接；所述弧形打捞装置13可顺时针转40°，漂浮物垃圾便依靠自身重力滑落至所述垃圾箱15。

所述曝气单元3的个数为2个，对称位于所述漂浮仓1的左右两侧面；所述旋转轴17的个数为4个，分别位于所述滚轮19的上、下、左、右。

所述360°旋转式连接包括利用固定杆穿过所述滚轮19和旋转轴17的侧面后将所述固定杆的两端锚固。

所述单片机11和电机均有2个，所述单片机11分别与所述电机相连，所述单片机11的型号为51单片机。

所述漂浮仓1的两侧还挂有救生圈20，所述救生圈20有2个，所述救生圈20对称位于所述漂浮仓1的中部。

所述第一传感器、第二传感器7和第三传感器6的个数均为2个，所述第一传感器包括前端传感器和后端传感器，所述前端传感器置于弧形打捞装置13的最前端中部，所述后端传感器位于所述前端传感器的后方；所述第三传感器6位于所述弧形打捞装置13前端的左右两侧；所述第一传感器、第二传感器7和第三传感器6均包括红外传感器。

本发明提供的一种水上智能化的多功能清污装置的工作原理如下：

清污方面：

将本发明放置于流速较缓的小型河道、人工湖、渔产养殖等小型流域上，当遇见固体漂浮污染物时，可通过两种方式将污物打捞，第一：人工控制操作使打捞装置工作；第二：通过装在打捞网（即弧形打捞装置13）前端的两个红外第一传感器来实现，遇到固体漂浮污染物时，其中任一个第一传感器接收到信号，弧形打捞装置13将进行打捞。两个第一传感器在安装时，采用前后放置的方法可以使垃圾可以顺利地被打捞。打捞部分采用杠杆原理，弧形设计最多只需要向上转约50度，漂浮物依靠自身重力滑落到垃圾箱15，大大减小两个电机的工作量。

此外，曝气单元3借助本发明前进的动力运转，曝气单元3中的小孔18，有利于水和空气的充分接触，提高充氧效率，增加水体的自净能力。

供能方面：

采用太阳能为本发明提供能量，在支撑架12上设有一太阳能电池板10，通过电路连接线11与本发明后体左右两侧的两个电机连接，电机与螺旋桨9连接，本发明将太阳能转化为电能，带动螺旋桨9，通过螺旋桨9的正传与反转实现本发明的前进与后退。

自控运移方面：

当本发明前面两侧的第三传感器6接受到返回的信号时，螺旋桨9将实现转弯，避免本发明碰撞受损。例如：当左边的第三传感器6接收到信号时，右边螺旋桨9将停止工作，而左边螺旋桨9继续转动，从而实现转弯。当左右的第三传感器6同时接受到返回信号时，左右两个电机将实现反转，从而螺旋桨反转，实现装置后退。

实施例2：

如图1~4所示，一种水上智能化的多功能清污装置，所述弧形打捞装置13可顺时针转60°，漂浮物垃圾便依靠自身重力滑落至所述垃圾箱15。

其余内容同实施例1。

实施例3：

如图1~4所示，一种水上智能化的多功能清污装置，所述弧形打捞装置13可顺时针转50°，漂浮物垃圾便依靠自身重力滑落至所述垃圾箱15。

其余内容同实施例1。

实施例4：

如图1~4所示，一种水上智能化的多功能清污装置，所述弧形打捞装置13可顺时针转45°，漂浮物垃圾便依靠自身重力滑落至所述垃圾箱15。

其余内容同实施例1。

实施例5：

如图1~4所示，一种水上智能化的多功能清污装置，所述弧形打捞装置13可顺时针转55°，漂浮物垃圾便依靠自身重力滑落至所述垃圾箱15。

其余内容同实施例1。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水上智能化的多功能清污装置，其特征在于：包括：漂浮仓（1）、设置于所述漂浮仓（1）前部的打捞单元（2）、设置于所述漂浮仓（1）外部两侧的曝气单元（3）、自动控制单元（5）和设置于所述漂浮仓（1）顶部的动力提供单元（4）；所述自动控制单元（5）包括若干位于所述打捞单元（2）前端中部的第一传感器、若干位于所述漂浮仓（1）左右两侧面的第二传感器（7）、若干位于所述打捞单元（2）前端两侧的第三传感器（6）和位于所述漂浮仓（1）内部的单片机（8），所述单片机（8）分别与所述第一传感器、第二传感器（7）和第三传感器（6）电连接，所述单片机（8）还通过电机与螺旋桨（9）相连，所述螺旋桨（9）的叶片用于搅水以推动所述漂浮仓（1）在水面上运行。

2.根据权利要求1所述的一种水上智能化的多功能清污装置，其特征在于：所述动力提供单元（4）包括太阳能电池板（10）和电路连接线（11），所述太阳能电池板（10）由支撑架（12）固定于所述清污装置的顶端，所述电路连接线（11）连接所述太阳能电池板（10）和电机。

3.根据权利要求2所述的一种水上智能化的多功能清污装置，其特征在于：所述打捞单元（2）包括弧形打捞装置（13），所述弧形打捞装置（13）为具有向上弧度的方形框架，所述方形框架为不锈钢刀刺网，所述弧度位于左右两侧，所述弧度的最低点均与支架（14）的底端活动连接，所述支架（14）的顶端与所述太阳能电池板（10）的边框固定连接，所述弧形打捞装置（13）的后面设置有垃圾箱（15），所述垃圾箱（15）的后面与所述漂浮仓（1）的前面相连接，所述弧形打捞装置（13）与所述垃圾箱（15）活动连接；所述垃圾箱（15）顶端敞口；所述支撑架（12）固定于所述垃圾箱（15）的顶端。

4.根据权利要求1所述的一种水上智能化的多功能清污装置，其特征在于：所述曝气单元（3）包括用于将所述曝气单元（3）固定于所述漂浮仓（1）外部两侧底端的轴承（16）、在所述轴承（16）上旋转的滚轮（19）和设置于所述滚轮（19）上的旋转轴（17），所述旋转轴（17）的侧面与所述滚轮（19）的侧面呈360°旋转式连接，所述旋转轴（17）为一面开口的圆柱体，所述圆柱体的另一面上设施有若干利于水和空气的充分接触的小孔（18）。

5.根据权利要求3所述的一种水上智能化的多功能清污装置，其特征在于：所述活动连接包括铰链连接；所述弧形打捞装置（13）可顺时针转40~60°，漂浮物垃圾便依靠自身重力滑落至所述垃圾箱（15）。

6.根据权利要求4所述的一种水上智能化的多功能清污装置，其特征在于：所述曝气单元（3）的个数为2个，对称位于所述漂浮仓（1）的左右两侧面；所述旋转轴（17）的个数为4个，分别位于所述滚轮（19）的上、下、左、右。

7.根据权利要求4所述的一种水上智能化的多功能清污装置，其特征在于：所述360°旋转式连接包括利用固定杆穿过所述滚轮（19）和旋转轴（17）的侧面后将所述固定杆的两端锚固。

8.根据权利要求1所述的一种水上智能化的多功能清污装置，其特征在于：所述单片机（11）和电机均有2个，所述单片机（11）分别与所述电机相连，所述单片机（11）的型号为51单片机。

9.根据权利要求1所述的一种水上智能化的多功能清污装置，其特征在于：所述漂浮仓（1）的两侧还挂有救生圈（20），所述救生圈（20）有2个，所述救生圈（20）对称位于所述漂浮仓（1）的中部。

10.根据权利要求3所述的一种水上智能化的多功能清污装置，其特征在于：所述第一传感器、第二传感器（7）和第三传感器（6）的个数均为2个，所述第一传感器包括前端传感器和后端传感器，所述前端传感器置于弧形打捞装置（13）的最前端中部，所述后端传感器位于所述前端传感器的后方；所述第三传感器（6）位于所述弧形打捞装置（13）前端的左右两侧；所述第一传感器、第二传感器（7）和第三传感器（6）均包括红外传感器。