CN108360483A - 一种无人保洁船垃圾传输系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人保洁船垃圾传输系统及方法。本系统包括了垃圾输送管、铰刀、转轴、转轴电动机、喷淋装置、抽水泵、垃圾滤网等装置；解决了一般水泵对于水面漂浮物垃圾自动化清除难、易堵塞的问题，提高了水面保洁效率，通过工作人员远程操控无人保洁船来清除水面垃圾，使水域保持洁净，恢复、维护水环境和水域健康。本发明具有运行费用低、结构简单、投资节省、操作方便、经济和社会效益显著等优点，在城市化快速发展和能源、水环境危机的背景下极具研究推广价值。

Description

一种无人保洁船垃圾传输系统及方法
技术领域
本发明属于水环境治理领域，特别涉及一种无人保洁船垃圾传输系统及方法。
背景技术
水环境是自然生态环境的重要组成部分，但伴随着工农业发展与城市化进程的加快，水环境恶化已成为不争的事实。各级政府及其相关职能部门也已经把水环境改善与修复列入了议事日程，并在实践中不断探索改善和修复水环境的良方。平原地区地势低平，水体流动性差，自净能力弱，容易形成死水，长期以往，会对当地的水生态环境、河道通航、居民宜居适应性、工农业发展等造成非常严重的负面影响。马路需要定期清扫、保养和修补，河流、湖泊等水域与马路一样，也需要定期打扫，维护水环境清洁。如何清除水面垃圾，目前采用得较多的是人工打捞的方法，它是水体清洁的一种传统方法，是通过清洁工手动打捞水中垃圾，达到改善水环境的目的。这种方法是目前水体清洁的主要方法，但运行成本高，清洁效率低，清洁工劳动强度大，作业时间长，受天气影响大，如果清洁工在清洁过程中不慎落水，后果不堪设想。因此，迫切需要寻找更多的、经济实用的水域保洁技术。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种无人保洁船垃圾传输系统及方法。本发明所采用的具体技术方案如下：
无人保洁船垃圾传输系统，该系统设置于无人保洁船上，该系统包括：进水口、过滤网、进水管、抽水泵、输水管、垃圾输送管、转轴、转轴电动机、固定支架、铰刀、上挡板、下软板、喷淋装置、垃圾滤网；无人保洁船的船体侧壁上开有进水口，进水口内侧连通进水管和垃圾输送管，进水管首端安装有过滤网，末端连接抽水泵，过滤网低于进水口高度；垃圾输送管安装在进水口上方，顶部设置内侧开口并安装有上挡板；下软板安装在上挡板下方，用于承接由铰刀输送过来的垃圾；抽水泵另一端接有输水管，输水管与吊装在上挡板下方的喷淋装置相连，转轴安设在垃圾输送管的轴心位置，螺旋形的铰刀均布在转轴上，且铰刀从进水管与垃圾输送管的交汇区域延伸至上挡板下方，铰刀与垃圾输送管构成轴向输送机构；转轴电动机连接转轴并通过固定支架安装在上挡板上方；下软板的下方设有用于承接垃圾的垃圾滤网。
作为优选，所述的垃圾滤网比过滤网的孔径小且孔径大小可调节。过滤网的孔径可通过更换滤网调节，也可以采用多层滤网叠加的方式进行调节，或者采用其他的调节方法。
作为优选，所述的垃圾输送管成对对称布置在无人保洁船两侧，两侧上挡板间距大于垃圾滤网宽度，使垃圾滤网能自由地从船体上卸除。
作为优选，所述的垃圾滤网两侧布置有若干对垃圾输送管，且由一个转轴电动机通过传动杆将动力输送至所有垃圾输送管中的转轴，且每对垃圾输送管中的转轴的转动方向相反。
作为优选，所述的垃圾滤网通过伸缩杆固定于承重浮箱上，承重浮箱浮于竖井内，且竖井通过连通管连通船体外部的水体；伸缩杆与伸缩杆驱动装置相连；垃圾滤网和承重浮箱均与一条垂直固定于竖井中央的竖轴构成滑动副，以限制两者仅能够垂直发生位移；承重浮箱下方的竖井中设有压力传感器。
作为优选，船体上的耗电设备均通过电线连接至配电单元进行供电。
作为优选，无人保洁船船体上还设有控制装置，所述的抽水泵、转轴电动机、压力传感器、伸缩杆驱动装置均通过数据线与控制装置相连。
作为优选，所述的垃圾输送管向船身中轴线方向倾斜，转轴始终位于垃圾输送管轴心位置。
作为优选，所述的吃水控制线略高于河面。
本发明的另一目的在于提供一种使用上述的无人保洁船垃圾传输系统的垃圾传输方法，其具体为：开始进行水面保洁时，打开抽水泵和转轴电动机，转轴电动机带动安装在转轴上的铰刀旋转，河水连同垃圾在抽水泵的作用下从进水口吸入进水管，垃圾被进水管前的过滤网拦截，随后铰刀将垃圾向上卷入垃圾输送管中，垃圾到达顶部后被上挡板挡住，沿下软板落入垃圾滤网中，过滤后的河水经过输水管通过喷淋装置，将下软板上的垃圾冲落到垃圾滤网上，随着垃圾滤网上的垃圾增多，此时承重浮箱会下沉，当压力传感器受到触碰时，无人保洁船会立刻发出超载警报，并控制抽水泵和转轴电动机停止工作，本次河面保洁工作完成，无人保洁船返航，伸缩杆驱动装置控制伸缩杆抬起垃圾滤网，更换新的垃圾滤网或者将原垃圾滤网中的垃圾倾倒后放回，重新进行下一次保洁工作。
本发明通过结合物联网技术、自动化控制技术和无人驾驶技术，打造一套无人保洁船垃圾传输系统，解决了水面漂浮垃圾自动化清理难、易堵塞的问题，它能有效地改善水库、湖泊和平原地区的河流水质，增加水环境容量，使水域保持洁净，恢复、维护水环境和水域健康，并且对水域生态和航运影响小。本发明具有运行费用低、结构简单、投资节省、操作方便、经济和社会效益显著等优点，在城市化快速发展和能源、水环境危机的背景下极具研究推广价值。
附图说明
图1是一种无人保洁船垃圾传输系统前视示意图；
图2是一种无人保洁船垃圾传输系统俯视示意图；
图3是一种无人保洁船垃圾传输系统局部放大示意图。
图1～3中附图标记分别为：无人保洁船1、进水口2、过滤网3、进水管4、配电单元5、抽水泵6、输水管7、垃圾输送管8、转轴9、转轴电动机10、固定支架11、铰刀12、上挡板13、下软板14、喷淋装置15、垃圾滤网16、竖轴17、伸缩杆18、承重浮箱19、竖井20、连通管21、压力传感器22、数据线23、电线24、吃水控制线25、竖井水面26、河面27和伸缩杆驱动装置28。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
如图1、2、3所示，一种无人保洁船垃圾传输系统，该系统设置于无人保洁船1上，该系统包括：进水口2、过滤网3、进水管4、抽水泵6、输水管7、垃圾输送管8、转轴9、转轴电动机10、固定支架11、铰刀12、上挡板13、下软板14、喷淋装置15、垃圾滤网16。无人保洁船1的船体侧壁上开有进水口2，进水口2内侧连通进水管4和垃圾输送管8，三者形成一个交汇区域。进水管4首端安装有过滤网3，末端连接抽水泵6，过滤网3略低于进水口2高度，使得进入的垃圾能够被阻拦在交汇区域中。垃圾输送管8安装在进水口2上方，顶部设置内侧开口并安装有上挡板13；下软板14安装在上挡板13下方，上挡板13与下软板14分别位于垃圾输送管8的内侧开口上下位置，下软板14用于承接由铰刀12输送过来的垃圾。抽水泵6另一端接有输水管7，输水管7与吊装在上挡板13下方的喷淋装置15相连，转轴9安设在垃圾输送管8的轴心位置，螺旋形的铰刀12均布在转轴9上，且铰刀12从进水管4与垃圾输送管8的交汇区域延伸至上挡板13下方，铰刀12与垃圾输送管8构成轴向输送机构，能够将垃圾从交汇区域向上输送至上挡板13处，然后在上挡板13的阻拦下落到下软板14上；转轴电动机10连接转轴9并通过固定支架11安装在上挡板13上方。下软板14的下方设有用于承接垃圾的垃圾滤网16，下软板14上承接的垃圾在喷淋装置15的喷淋下落入垃圾滤网16中，从而实现水面垃圾的收集。
为了保证垃圾的收集效果，垃圾滤网16应该比过滤网3的孔径小且孔径大小可调节。
另外，如图2所示，垃圾输送管8可成对对称布置在无人保洁船1两侧，两侧上挡板13间距大于垃圾滤网16宽度，使垃圾滤网16能自由地从竖轴17上取下并从船体上卸除。垃圾滤网16可以是圆形、方形等形状，只要能够实现垃圾过滤收集即可。垃圾滤网16两侧可以同时布置有多对垃圾输送管8，且可以由一个转轴电动机10通过传动杆将动力输送至所有垃圾输送管8中的转轴9，实现垃圾的同步输送，并且每对垃圾输送管8中的转轴9的转动方向相反，以防止船身偏转。
为了实现垃圾收集重量的感应，防止因为超载导致船体吃水过深影响稳定性和安全性，本实施例中将垃圾滤网16通过伸缩杆18固定于承重浮箱19上，伸缩杆18与伸缩杆驱动装置28相连。承重浮箱19浮于竖井20内，竖井20为开设于船体上的一个空槽，且竖井20通过连通管21连通船体外部的水体，使得竖井20中的竖井水面26始终与河面27保持一致。垃圾滤网16和承重浮箱19均与一条垂直固定于竖井20中央的竖轴17构成滑动副，两者仅能够沿竖轴17垂直发生位移，而不能水平移动。承重浮箱19下方的竖井20中设有压力传感器22，压力传感器22的设置高度需要根据设定的最大垃圾载荷进行调整。
无人保洁船1船体上的耗电设备，例如抽水泵6、转轴电动机10、伸缩杆驱动装置28等均通过电线24连接至配电单元5进行供电。另外，船体上还设有控制装置，可以采用单片机、PLC、计算机等实现。抽水泵6、转轴电动机10、压力传感器22、伸缩杆驱动装置28均通过数据线23与控制装置相连，当压力传感器22感应到承重浮箱19触碰到传感器时，表明垃圾滤网16中的垃圾达到最大载荷，此时可通过控制装置控制抽水泵6、转轴电动机10停止工作。
为了使垃圾能够顺利落入垃圾滤网16中，两侧的垃圾输送管8均可向船身中轴线方向倾斜，转轴9应始终位于垃圾输送管8轴心位置，使得垃圾轴向输送顺畅。
为了保证水面上的垃圾能够被顺利收集，吃水控制线25应保持略高于河面27。
使用上述的无人保洁船垃圾传输系统的垃圾传输方法，其具体过程为：
开始进行水面保洁时，打开抽水泵6和转轴电动机10，转轴电动机10带动安装在转轴9上的铰刀12旋转，河水连同垃圾在抽水泵6的作用下从进水口2吸入进水管4，垃圾被进水管4前的过滤网3拦截，随后铰刀12将垃圾向上卷入垃圾输送管8中，垃圾到达顶部后被上挡板13挡住，沿下软板14落入垃圾滤网16中，过滤后的河水经过输水管7通过喷淋装置15，将下软板14上的垃圾冲落到垃圾滤网16上，垃圾滤网16和承重浮箱19在竖井20中沿竖轴17下沉，并将多余的水从连通管21排出，使竖井水面26和河面27保持一致；当垃圾滤网16上的垃圾超过承重浮箱19的核定载重，此时承重浮箱19会下沉到一定水位，触碰到下方的压力传感器22，无人保洁船1会立刻发出超载警报，并控制抽水泵6和转轴电动机10停止工作，本次河面保洁工作完成，无人保洁船1返航，伸缩杆驱动装置28控制伸缩杆18抬起垃圾滤网16，更换新的垃圾滤网16或者将原垃圾滤网16中的垃圾倾倒后放回，重新进行下一次保洁工作。
本发明以太阳能电池板作为主要供电方式，同时安装自备电源作为辅助供电方式，通过配电单元5向用电设备供电，具有低碳环保、清洁高效的特点。
本发明既适用于水库湖泊等开阔水域，也适用于河流等狭长水域。本发明可以在低成本的前提下清理水体表面垃圾，显著提升河流湖泊水质，增加当地的水资源承载能力，产生巨大的经济社会效益。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。如无人保洁船的船身两侧可以布置一个或多个垃圾输送管，垃圾滤网可以制作成圆形或方形。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种无人保洁船垃圾传输系统，其特征在于，该系统设置于无人保洁船(1)上，该系统包括：进水口(2)、过滤网(3)、进水管(4)、抽水泵(6)、输水管(7)、垃圾输送管(8)、转轴(9)、转轴电动机(10)、固定支架(11)、铰刀(12)、上挡板(13)、下软板(14)、喷淋装置(15)、垃圾滤网(16)；无人保洁船(1)的船体侧壁上开有进水口(2)，进水口(2)内侧连通进水管(4)和垃圾输送管(8)，进水管(4)首端安装有过滤网(3)，末端连接抽水泵(6)，过滤网(3)低于进水口(2)高度；垃圾输送管(8)安装在进水口(2)上方，顶部设置内侧开口并安装有上挡板(13)；下软板(14)安装在上挡板(13)下方，用于承接由铰刀(12)输送过来的垃圾；抽水泵(6)另一端接有输水管(7)，输水管(7)与吊装在上挡板(13)下方的喷淋装置(15)相连，转轴(9)安设在垃圾输送管(8)的轴心位置，螺旋形的铰刀(12)均布在转轴(9)上，且铰刀(12)从进水管(4)与垃圾输送管(8)的交汇区域延伸至上挡板(13)下方，铰刀(12)与垃圾输送管(8)构成轴向输送机构；转轴电动机(10)连接转轴(9)并通过固定支架(11)安装在上挡板(13)上方；下软板(14)的下方设有用于承接垃圾的垃圾滤网(16)。
2.如权利要求1所述的无人保洁船垃圾传输系统，其特征在于所述的垃圾滤网(16)比过滤网(3)的孔径小且孔径大小可调节。
3.如权利要求1所述的无人保洁船垃圾传输系统，其特征在于所述的垃圾输送管(8)成对对称布置在无人保洁船(1)两侧，两侧上挡板(13)间距大于垃圾滤网(16)宽度，使垃圾滤网(16)能自由地从船体上卸除。
4.如权利要求1所述的无人保洁船垃圾传输系统，其特征在于所述的垃圾滤网(16)两侧布置有若干对垃圾输送管(8)，且由一个转轴电动机(10)通过传动杆将动力输送至所有垃圾输送管(8)中的转轴(9)，且每对垃圾输送管(8)中的转轴(9)的转动方向相反。
5.如权利要求1所述的无人保洁船垃圾传输系统，其特征在于所述的垃圾滤网(16)通过伸缩杆(18)固定于承重浮箱(19)上，承重浮箱(19)浮于竖井(20)内，且竖井(20)通过连通管(21)连通船体外部的水体；伸缩杆(18)与伸缩杆驱动装置(28)相连；垃圾滤网(16)和承重浮箱(19)均与一条垂直固定于竖井(20)中央的竖轴(17)构成滑动副，以限制两者仅能够垂直发生位移；承重浮箱(19)下方的竖井(20)中设有压力传感器(22)。
6.如权利要求1所述的无人保洁船垃圾传输系统，其特征在于船体上的耗电设备均通过电线(24)连接至配电单元(5)进行供电。
7.如权利要求5所述的无人保洁船垃圾传输系统，其特征在于无人保洁船(1)船体上还设有控制装置，所述的抽水泵(6)、转轴电动机(10)、压力传感器(22)、伸缩杆驱动装置(28)均通过数据线(23)与控制装置相连。
8.如权利要求1所述的无人保洁船垃圾传输系统，其特征在于所述的垃圾输送管(8)向船身中轴线方向倾斜，转轴(9)始终位于垃圾输送管(8)轴心位置。
9.如权利要求1所述的无人保洁船垃圾传输系统，其特征在于所述的吃水控制线(25)略高于河面(27)。
10.一种使用如权利要求5所述的无人保洁船垃圾传输系统的垃圾传输方法，其特征在于开始进行水面保洁时，打开抽水泵(6)和转轴电动机(10)，转轴电动机(10)带动安装在转轴(9)上的铰刀(12)旋转，河水连同垃圾在抽水泵(6)的作用下从进水口(2)吸入进水管(4)，垃圾被进水管(4)前的过滤网(3)拦截，随后铰刀(12)将垃圾向上卷入垃圾输送管(8)中，垃圾到达顶部后被上挡板(13)挡住，沿下软板(14)落入垃圾滤网(16)中，过滤后的河水经过输水管(7)通过喷淋装置(15)，将下软板(14)上的垃圾冲落到垃圾滤网(16)上，随着垃圾滤网(16)上的垃圾增多，此时承重浮箱(19)会下沉，当压力传感器(22)受到触碰时，无人保洁船(1)会立刻发出超载警报，并控制抽水泵(6)和转轴电动机(10)停止工作，本次河面保洁工作完成，无人保洁船(1)返航，伸缩杆驱动装置(28)控制伸缩杆(18)抬起垃圾滤网(16)，更换新的垃圾滤网(16)或者将原垃圾滤网(16)中的垃圾倾倒后放回，重新进行下一次保洁工作。
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