CN107521629B - 一种清除水面漂浮物的自动船 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种清除水面漂浮物的自动船，包括双体船、打捞组件、传动组件、收集组件、控制组件、双船体驱动组件、动力电机和供电组件；所述打捞组件位于所述双体船的两侧、用于收集打捞水面上的漂浮物；所述传动组件设置在所述双体船船头的中间位置、用于将打捞组件收集的漂浮物传送至收集组件；所述收集组件位于所述双体船中间且紧靠传动组件、用于接收传动组件传送的漂浮物；所述控制组件用于控制打捞组件、传动组件和动力电机的工作；所述动力电机用于向双船体驱动组件、打捞组件和传动组件提供动力；所述供电组件用于向各个组件进行供电。

Description

一种清除水面漂浮物的自动船

技术领域

本发明属于河流水体清污机械技术领域、环保领域，具体涉及一种清除水面漂浮物自动船。

背景技术

河道中大量的落叶、浮萍等不仅会严重影响水域景观，更会滋生有害的病毒细菌以及微生物，加剧水体污染。浮萍、蓝藻等水生漂浮植物在大量的繁殖后，如不及时打捞会造成水体缺氧，影响其他水中植物的获取光照，导致水体的自净功能下降，严重的威胁了水生动植物的生存。然而在当前河道漂浮物的治理过程中，大部分采用人工驾船清除的办法，不仅费时费力，低效率，同时对一些封闭式的河道、湖泊并不能达到良好的清理效果。

针对这一问题，当前许多研究者考虑到将打捞漂浮物设备嵌入到船体当中，只需人工驾驶，无需手动进行清除，虽然改造后的打捞船从一定程度上提高了水面漂浮物的清除效率，但由于船体较大无法实现小型河道的清除工作，能源消耗大，清理成本高，并不能被广泛使用；另外一部分小型的水面漂浮物打捞设备虽然缩小设备体积，提高了灵活性，但续航时间有限，无法完成全自动搜寻水面漂浮物，仍需要定期进行人工的二次回收所打捞的漂浮物。

现有的水面漂浮物打捞设备绝大多存在以下问题：

1、一些漂浮物打捞船主要针对大型水域，设备体积大，造成灵活性不强，受环境影响较大，无法实现在小型且复杂河道中的打捞工作；

2、大部分的水面漂浮物打捞设备仅能够满足收集的需求，还需要人工定期将储存在装置内部的漂浮物进行回收；

3、大部分水面漂浮物打捞装置不能实现全自动、全方位移动与电力供给，仍需要在人工操作的条件下开展清扫工作。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种清除水面漂浮物自动船，可高效收集水面漂浮的树叶、浮萍、水草、腐木等漂浮物，且适应各种类型河流湖泊，占地面积小、续航能力强，自动化、灵活性强、无需再次回收。

为解决上述技术问题，本发明提供一种清除水面漂浮物的自动船，包括双体船、打捞组件、传动组件、收集组件、控制组件、双船体驱动组件、动力电机和供电组件；所述打捞组件位于所述双体船的两侧、用于收集打捞水面上的漂浮物；所述传动组件设置在所述双体船船头的中间位置、用于将打捞组件收集的漂浮物传送至收集组件；所述收集组件位于所述双体船中间且紧靠传动组件、用于接收传动组件传送的漂浮物；所述控制组件用于控制打捞组件、传动组件和动力电机的工作；所述动力电机用于向双船体驱动组件、打捞组件和传动组件提供动力；所述供电组件用于向各个组件进行供电；

所述打捞组件包括固定所述双体船两侧且与双体船长度相等的打捞基座，所述打捞基座内设有打捞履带，所述打捞履带由所述动力电机通过打捞电路带动打捞履带工作，所述打捞基座上前侧面和外侧面上设有横向凹槽、上表面设有与所述横向凹槽相通的纵向凹槽，所述打捞履带上设有若干个打捞板，所述打捞板包括把手和刮板，所述把手的一端与所述刮板的一侧边缘处固定相连、另一端穿过横向凹槽通过设置在所述把手端部和打捞履带上的金属环相扣与所述打捞履带固定相连；所述打捞基座内前端于所述横向凹槽和所述纵向凹槽相交处的正下方设有传感器弹片，所述传感器弹片包括光传感器、弹片和弹片电路，所述弹片与所述弹片电路电连接，所述光传感器和所述弹片电路均与所述控制组件相连；

所述传动组件包括倾斜安装在双体船船头的传动格栅和驱动传动格栅的滚轴，所述动力电机通过传动电路带动滚轴工作，进而带动传动格栅循环传动，传动格栅在转动的过程带着刮板收集的水上垃圾进入收集组件；所述收集组件包括设置在双体船中间位置处的收集室；

所述双体船驱动组件包括安装在所述双体船两侧的螺旋桨和安装在所述双体船尾部的船舵，所述动力电机分别通过螺旋桨驱动电路和船舵驱动电路带动所述螺旋桨和船舵工作；

所述控制组件包括上位机、单片机和红外传感器，所述上位机通过无线通讯装置与所述单片机进行双向通讯，所述动力电机通过动力电机控制电路与所述单片机相连，所述传感器和红外传感器与所述单片机相连。

进一步，所述供电组件包括充电电池、电传感器、电量检测器和设置在岸边的自动充电桩，所述充电电池的充电接口为圆柱形结构，充电结构下部搭载所述电传感器和电量检测器，所述电传感器分别与所述电流检测器、单片机和上位机相连，所述自动充电桩通过自动充电桩控制电路与所述单片机相连；

进一步，在岸边设有自动堆肥组件，所述自动堆肥组件包括堆肥室和吸管，所述吸管的一端与所述堆肥室连通、用于将收集室内收集的漂浮物吸至堆肥室内，所述堆肥室的顶部安装有太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述堆肥室内的加热器相连。

进一步，所述堆肥室内还设有与所述单片机相连的温湿度传感器，所述单片机分别通过鼓风机控制电路和加投管控制电路控制所述鼓风机和加投管工作。

进一步，所述双体船的船体有圆柱形充气式橡胶气囊构成。

进一步，所述传动格栅与水平面的夹角为以20-45度。

进一步，所述控制组件还包括GPS导航模块，上位机通过GPS导航模块设定打捞路线，由单片机控制双体船沿着路线进行打捞，同时GPS导航模块将双体船的实际行驶路线发送给单片机，由单片机反馈给上位机，再由上位机向单片机发送调整航行方向指令。

本发明所达到的有益技术效果：

1、本申请在收集到水面漂浮物后对其进行后续堆肥处理，在微生物的作用下形成有机肥料，变废为宝，无需将漂浮物进行二次回收；

2、船体的前端及两侧均可收集水面漂浮物，完全覆盖整个河道表面，收集效率高，并且适应各种类型河流；

3、船体实现全自动化，控制单元内搭载GPS模块，可通过在地图上选取坐标点设定清除路线，船体可沿设定好的路线全自动清除选定区域内的水面漂浮物，大大减少了人工控制；同时供电组件具有自动充电功能，当船体电量过低时，船体到达岸坡边充电区域完成充电。

附图说明

图1本发明结构示意图；

图2本发明组成框图；

图3本发明俯视结构示意图；

图4本发明之打捞组件结构示意图。

其中：1双体船；2传动格栅；3刮板；4横向凹槽；5收集室；6控制组件；7无线通讯装置；8充电电池；9电传感器；10动力电机；12螺旋桨；13船舵；14打捞基座；15横向凹槽；16纵向凹槽；17打捞履带；18把手；19金属环；20光传感器；21弹片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。

如图1-4所示，本发明提供一种清除水面漂浮物的自动船，包括双体船1、打捞组件、传动组件、收集组件、控制组件、双船体驱动组件、动力电机10和供电组件；所述双体船1的船体有圆柱形充气式橡胶气囊构成，所述打捞组件位于所述双体船的两侧、用于收集打捞水面上的漂浮物；所述传动组件设置在所述双体船船头的中间位置、用于将打捞组件收集的漂浮物传送至收集组件；所述收集组件位于所述双体船中间且紧靠传动组件、用于接收传动组件传送的漂浮物；所述控制组件用于控制打捞组件、传动组件和动力电机的工作；所述动力电机用于向双船体驱动组件、打捞组件和传动组件提供动力；所述供电组件用于向各个组件进行供电；

所述打捞组件包括固定所述双体船1两侧且与双体船1长度相等的打捞基座14，所述打捞基座14内设有打捞履带17，所述打捞履带17由所述动力电机10通过打捞电路带动打捞履带17工作，所述打捞基座14上前侧面和外侧面上设有横向凹槽15、上表面设有与所述横向凹槽15相通的纵向凹槽16，所述打捞履带17上设有若干个打捞板，所述打捞板包括把手18和刮板3，所述把手18的一端与所述刮板3的一侧边缘处固定相连、另一端穿过横向凹槽15通过设置在所述把手18端部和打捞履带17上的金属环19相扣与所述打捞履带17固定相连；所述打捞基座14内前端于所述横向凹槽15和所述纵向凹槽16相交处的正下方设有传感器弹片，所述传感器弹片包括光传感器、弹片和弹片电路，所述弹片21与所述弹片电路电连接，所述光传感器20和所述弹片电路均与所述控制组件6相连；

所述传动组件包括倾斜安装在双体船船头的传动格栅2和驱动传动格栅的滚轴，所述传动格栅2与水平面的夹角为以20-45度，组成传动格栅2的格栅条长40cm、宽度为2cm，相邻两个格栅条之间的间距为5cm，所述动力电机10通过传动电路带动滚轴工作，进而带动传动格栅2循环传动，传动格栅2在转动的过程带着刮板收集的水上垃圾进入收集组件；所述收集组件包括设置在双体船1中间位置处的收集室5；

所述双体船1驱动组件包括安装在所述双体船1两侧的螺旋桨12和安装在所述双体船尾部的船舵13，所述动力电机10分别通过螺旋桨驱动电路和船舵驱动电路带动所述螺旋桨12和船舵13工作；

所述控制组件6包括上位机、单片机和红外传感器，所述上位机通过无线通讯装置7与所述单片机进行双向通讯，所述动力电机10通过动力电机控制电路与所述单片机相连，所述传感器和红外传感器与所述单片机相连。

所述供电组件包括充电电池8、电传感器9、电量检测器和设置在岸边的自动充电桩，所述充电电池的充电接口为圆柱形结构，充电结构下部搭载所述电传感器和电量检测器，所述电传感器分别与所述电流检测器、单片机和上位机相连，所述自动充电桩通过自动充电桩控制电路与所述单片机相连；

在岸边设有自动堆肥组件，所述自动堆肥组件包括堆肥室和吸管，所述吸管的一端与所述堆肥室连通、用于将收集室内收集的漂浮物吸至堆肥室内，所述堆肥室的顶部安装有太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述堆肥室内的加热器相连。所述堆肥室内还设有与所述单片机相连的温湿度传感器，所述单片机分别通过鼓风机控制电路和加投管控制电路控制所述鼓风机和加投管工作。

所述控制组件还包括GPS导航模块，上位机通过GPS导航模块设定打捞路线，由单片机控制双体船沿着路线进行打捞，同时GPS导航模块将双体船的实际行驶路线发送给单片机，由单片机反馈给上位机，再由上位机向单片机发送调整航行方向指令。

本发明工作原理：

上位机通过GPS导航模块设定打捞路线，并通过无线通讯装置向单片机发送工作指令，由单片机通过动力电机控制电路启动动力电机。动力电机通过螺旋桨驱动电路和船舵驱动电路控制螺旋桨和船舵工作，使双体船沿着设定的打捞路线移动，通过打捞电路启动打捞组件工作，通过传动电路启动传动组件工作。在打捞过程中，红外传感器采集船头区域范围内是否有漂浮物信息，并将采集到的信息发送给单片机，单片机将信息反馈给上位机，上位机比较漂浮物的位置和双体船的实际位置后，向单片机发送调整双体船航行方向指令，使双体船的移动朝向漂浮物，由刮板收集漂浮物至船头的传动格栅，再通过传动格栅将漂浮物送至收集室。刮板收集漂浮物至船头附近时，光传感器采集到刮板移动至横向凹槽和纵向凹槽相交处，即弹片正上方时，光传感器将信息发送至单片机，单片机通过弹片电路控制弹片向上弹起，将刮板上把手沿着金属环向上旋转90度，从而使刮板从横向凹槽转移到纵向凹槽，刮板沿着纵向凹槽移动到船尾处，由其自身的重力作用向下旋转90度，再回到横向凹槽上，如此反复，达到循环收集漂浮物的目的。

打捞结束靠岸后，设置在岸边的自动组件开始工作，先由吸管将收集室内的漂浮物转移至堆肥室，堆肥室顶部的太阳能电池板想加热器供电，加热器工作使堆肥室内的温度加热；同时设置堆肥室内的温湿度传感器采集堆肥室内的温湿度发送给单片机，由单片机通过鼓风机控制电路控制鼓风机工作，保持堆肥室内的温度保持在40-55℃；同时，单片机还通过加投管控制电路控制加投管向堆肥室内加投微生物，加速堆肥进程；充分堆肥后形成有机肥料进行后续利用，避免产生二次污染。供电组件中，电量检测器检测充电电池中的电量后，通过电传感器分别将电量信息传输给上位机；若电量不足，则上位机向单片机发送充电指令，单片机通过自动充电桩控制电路控制具有自动活动功能的自动充电桩将充电接头对接在充电电池的充电接口上，开始充电；电量检测器检测到充电已满时，再由电传感器将充电已满信息发送给单片机，单片机控制自动充电桩停止工作。

以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种清除水面漂浮物的自动船，其特征在于：包括双体船、打捞组件、传动组件、收集组件、控制组件、双船体驱动组件、动力电机和供电组件；所述打捞组件位于所述双体船的两侧、用于收集打捞水面上的漂浮物；所述传动组件设置在所述双体船船头的中间位置、用于将打捞组件收集的漂浮物传送至收集组件；所述收集组件位于所述双体船中间且紧靠传动组件、用于接收传动组件传送的漂浮物；所述控制组件用于控制打捞组件、传动组件和动力电机的工作；所述动力电机用于向双船体驱动组件、打捞组件和传动组件提供动力；所述供电组件用于向各个组件进行供电；

所述打捞组件包括固定所述双体船两侧且与双体船长度相等的打捞基座，所述打捞基座内设有打捞履带，所述打捞履带由所述动力电机通过打捞电路带动打捞履带工作，所述打捞基座上前侧面和外侧面上设有横向凹槽、上表面设有与所述横向凹槽相通的纵向凹槽，所述打捞履带上设有若干个打捞板，所述打捞板包括把手和刮板，所述把手的一端与所述刮板的一侧边缘处固定相连、另一端穿过横向凹槽通过设置在所述把手端部和打捞履带上的金属环相扣与所述打捞履带固定相连；所述打捞基座内前端于所述横向凹槽和所述纵向凹槽相交处的正下方设有传感器弹片，所述传感器弹片包括光传感器、弹片和弹片电路，所述弹片与所述弹片电路电连接，所述光传感器和所述弹片电路均与所述控制组件相连；

所述传动组件包括倾斜安装在双体船船头的传动格栅和驱动传动格栅的滚轴，所述动力电机通过传动电路带动滚轴工作，进而带动传动格栅循环传动，传动格栅在转动的过程带着刮板收集的水上垃圾进入收集组件；所述收集组件包括设置在双体船中间位置处的收集室；

所述双体船驱动组件包括安装在所述双体船两侧的螺旋桨和安装在所述双体船尾部的船舵，所述动力电机分别通过螺旋桨驱动电路和船舵驱动电路带动所述螺旋桨和船舵工作；

所述控制组件包括上位机、单片机和红外传感器，所述上位机通过无线通讯装置与所述单片机进行双向通讯，所述动力电机通过动力电机控制电路与所述单片机相连，所述红外传感器与所述单片机相连。

2.根据权利要求1所述的清除水面漂浮物的自动船，其特征在于：所述供电组件包括充电电池、电传感器、电量检测器和设置在岸边的自动充电桩，所述充电电池的充电接口为圆柱形结构，充电结构下部搭载所述电传感器和电量检测器，所述电传感器分别与所述电量检测器、单片机和上位机相连，所述自动充电桩通过自动充电桩控制电路与所述单片机相连。

3.根据权利要求1所述的清除水面漂浮物的自动船，其特征在于：在岸边设有自动堆肥组件，所述自动堆肥组件包括堆肥室和吸管，所述吸管的一端与所述堆肥室连通、用于将收集室内收集的漂浮物吸至堆肥室内，所述堆肥室的顶部安装有太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述堆肥室内的加热器相连。

4.根据权利要求3所述的清除水面漂浮物的自动船，其特征在于：所述堆肥室内还设有与所述单片机相连的温湿度传感器，所述单片机分别通过鼓风机控制电路和加投管控制电路控制所述鼓风机和加投管工作。

5.根据权利要求1所述的清除水面漂浮物的自动船，其特征在于：所述双体船的船体由圆柱形充气式橡胶气囊构成。

6.根据权利要求1所述的清除水面漂浮物的自动船，其特征在于：所述传动格栅与水平面的夹角为20-45度。

7.根据权利要求1所述的清除水面漂浮物的自动船，其特征在于：所述控制组件还包括GPS导航模块，上位机通过GPS导航模块设定打捞路线，由单片机控制双体船沿着路线进行打捞，同时GPS导航模块将双体船的实际行驶路线发送给单片机，由单片机反馈给上位机，再由上位机向单片机发送调整航行方向指令。