CN110725291A - 电站水库垃圾自动清理装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于水利工程设备技术领域，尤其涉及一种电站水库垃圾自动清理装置，适用于抽水蓄能电站上、下水库及常规水电湖面等区域。本发明是由多个浮体之间通过挂网绳索相连接构成，两端的两个浮体上均连接有动力驱动装置、传感器和控制器，每个浮体上均连接有太阳能发电装置，太阳能发电装置下连接防水锂电池和控制器；拦网连接在挂网绳索上。本发明对水电站水库水体零污染，有效降低人工劳动强度，实现24小时自动清理功能，适用范围包括抽水蓄能电站上、下水库及常规水电湖面等区域，并且不仅局限在水电行业，对自然景区等难以人工清理的湖面也有深远的应用前景和实用价值，能显著提高大面积水面清理效果。

Description

电站水库垃圾自动清理装置

技术领域

本发明属于水利工程设备技术领域，尤其涉及一种电站水库垃圾自动清理装置，适用于抽水蓄能电站上、下水库及常规水电湖面等区域。

背景技术

国内外水电站库区水面清理一直是一项费时费力工程，尤其在抽水蓄能电站中，由于其上下水库中的水与外界流动性相对较差，很容易产生水体漂浮物，进而水质很容易受到污染。受湖面大小以及水库地域因素影响，人工清理费时费力，而且水电站工作时水库水位的上升或下降也给工人带来安全隐患。因此创新改造一种电站水库垃圾自动清理装置，可常年在水面自动开展清理工作。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种电站水库垃圾自动清理装置，目的是为了解决现有水电站库区水面人工清理不足，费时费力，清理效果不佳，并且具有一定安全隐患的问题。

为了实现上述发明目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

电站水库垃圾自动清理装置，是由多个浮体之间通过挂网绳索相连接构成，两端的两个浮体上均连接有动力驱动装置、传感器和控制器，每个浮体上均连接有太阳能发电装置，太阳能发电装置下连接防水锂电池和控制器；拦网连接在挂网绳索上。

所述拦网下面连接有配重块，配重块上设有连接挂钩，通过挂钩与拦网相连接。

所述两端的两个浮体的一端固定连接有连接环，中间部分的浮体的两端分别固定连接有连接环，连接环之间连接挂网绳索；所述连接环的一端带有螺纹，与浮体上的螺纹槽相连；连接环的另一端为圆形圈，与挂网绳索相连。

所述动力驱动装置为水泵反向驱动器。

所述浮体上表面通过焊接方式固定连接有太阳能发电装置，所述太阳能发电装置为太阳能电池板。

所述太能电池分别对称布置有两块，两块太阳能电池板呈︿型安装在防水锂电池上面，相对设置，中间连接处均向上倾斜15°；太阳能电池板为动力驱动装置及传感器提供持续能源。

所述浮体采用硬质环保塑料或PE塑料制成。

所述述拦网网孔直径为10-20 毫米，拦网向水底延伸长度0.2m-1m之间。

所述太阳能电池板将太阳能转化为电能，将电信号传递给控制器；控制器发出指令，将电能储存到防水锂电池中，为装置提供能源；所述控制器用来识别传感器发来的信号，并反馈控制整个装置运行；在无光照时，当传感器感应到水面垃圾时，将信号传给控制器，控制器发出指令使整个装置向对应方向运动，同时控制防水锂电池放电，为动力驱动装置提供能源；当传感器检测到水下拦网围住的垃圾之后，控制器控制动力驱动装置使整个装置自动返回岸边；传感器探测水面垃圾及漂浮物，将信号传递给控制器，进一步反馈发出指令，进而实现自动清理。

电站水库垃圾自动清理方法，包括以下步骤：

通过挂网绳索将各个浮体相连，每个浮体和挂网绳索下均布置连接有水下拦网，水下拦网下端设有配重；动力驱动装置为水泵反向驱动器，通过水泵反向驱动器来完成动力驱动，自动清理装置在动力驱动装置的带动下移动；传感器检测到水面垃圾后，通过反馈将传感器采集的信号传递给控制器，经控制器自动控制整个自动清理装置的运动；

把整个自动清理装置放入水中，使其自由漂浮水面，通过防水锂电池提供能源启动装置后，由遥控器操作使其游到水面中央，形成包围水面垃圾趋势，及时反馈水面垃圾情况；同时启动太阳能发电装置，做能源的持续补充；

传感器感应到水面垃圾后，将电信号第一时间传递给控制器，控制器控制动力驱动装置，形成浮体包围垃圾的趋势，通过水下及水面形成的Ｕ型拦网将垃圾拦截在内侧，包围水面垃圾；水面垃圾被圈在各个浮体内侧；

当垃圾多到所需程度，待传感器信号传递到控制器后，控制器控制水泵反向驱动器，自动清理装置游动到指定位置，打捞垃圾后，自动清理装置通过控制器控制自行返回水面中央，进行下一周期清理工作。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益技术效果：

本发明对水电站水库水体零污染，有效降低人工劳动强度，实现24小时自动清理功能，适用范围包括抽水蓄能电站上、下水库及常规水电湖面等区域，并且不仅局限在水电行业，对自然景区等难以人工清理的湖面也有深远的应用前景和实用价值，能显著提高大面积水面清理效果。

附图说明

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

图1是本发明水面工作俯视示意结构示意图；

图2是本发明收集垃圾返回示意图；

图3是本发明结构示意图。

图中：动力驱动装置1，浮体2，太阳能电池板3，连接环4，挂网绳索5，水面垃圾6，拦网7，配重块8，防水锂电池9，传感器10，控制器11。

具体实施方式

本发明是一种电站水库垃圾自动清理装置，是采用一种将浮体、水下拦网、太阳能发电装置、动力驱动装置和传感器等组合起来的装置。具体是由多个浮体2之间通过挂网绳索5相连接构成，两端的两个浮体2上均连接有动力驱动装置1、传感器10和控制器11，每个浮体2上均连接有太阳能发电装置，太阳能发电装置下面连接防水锂电池9，拦网7连接在挂网绳索5上。

如图1所示，图1是本发明水面工作俯视示意结构示意图。本发明具体是由多个浮体2之间通过挂网绳索5相连接构成，其中两端的浮体2的一端固定连接有连接环4，浮体2通过连接环4与挂网绳索5相连接，挂网绳索5的另一端再连接另一个浮体2上的连接环4。中间部分的浮体2的两端分别固定连接有连接环4，浮体2通过连接环4与挂网绳索5相连接。

其中所述两端的两个浮体2上连接有动力驱动装置1及传感器10，提供持续能源。所述动力驱动装置1为水泵反向驱动器，为尽量减小环境污染，采用水泵反向驱动器来实现整个自动清理装置自由运动。

所述浮体2上表面通过焊接方式固定连接有太阳能发电装置，所述太阳能发电装置为太阳能电池板3，太阳能电池板是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，从理论上说是一组半导体光电二极管。在阳光充足的情况下，这一组半导体光电二极管内部形成新的空穴-电子对，在p-n结电场作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流，有光即发电，无光则不发电，进而实现太阳能发电装置的自动启动。在光照充足的条件下，太阳能电池板3将太阳能转化为电能，此时电信号传递给控制器11，控制器11发出指令，将电能储存到防水锂电池9中，为装置提供能源。夜晚或者阴天时，当传感器10感应到水面垃圾6时，控制器11一是发出指令使整个自动清理装置向对应方向运动，二是控制防水锂电池9放电，为动力驱动装置1提供能源。

所述每个浮体2上面均连接有一个太阳能电池板3，为动力驱动装置1及传感器10提供持续能源。所述浮体2采用硬质环保塑料或PE塑料，浮体2通过挂网绳索5彼此相连并与动力驱动装置1连接起来，如图1所示，可实现U型位置自由变换。动力驱动装置1安装在首末两个浮体2上，在传感器10感应到水面垃圾6后，两个动力驱动装置发出前进动作，通过绳索拉动其余浮体向前运动，整个自动清理装置形成U型，便于将水面垃圾围在其中。如图2所示，图2是本发明收集垃圾返回示意图。

如图3所示，图3是本发明结构示意图。所述太能电池板3分别对称布置有两块，每块太能电池板3以倾角15°设置，两块太能电池板相对，中间连接处均向上倾斜15°，保证各浮体游动到任何位置，都能有太阳光照射到太阳能电池板上，

所述防水锂电池9通过固定螺栓安装在浮体上面，两块太阳能电池板3呈︿型安装在防水锂电池上面，起到一定保护作用。太阳能电池板两端电极输出为直流、低压，其发出的电能不能直接带动动力驱动装置工作，因此将太阳能电池板发出的电能通过复合变压器转化后将电能储存到防水锂电池中。在太阳光照充足时，太阳能电池板将光能转化为电能储存到防水锂电池中，在阴天或者晚上防水锂电池作为动力能源为动力驱动装置1供电，保障该装置24小时持续自动工作。

所述传感器10安装在两端的首末两个浮体上，传感器通过固定螺栓固定连接在两个浮体前端，便于其进行探测工作。用来探测水面垃圾，当传感器10检测到水面有漂浮物时，将信号传给控制器11，控制器发出指令，整个自动清理装置在动力驱动装置1的作用下自动将水面漂浮物围起来，当传感器10检测到水下拦网7围住的垃圾达到一定量之后，控制器控制动力驱动装置使整个装置自动返回岸边。传感器10主要探测水面垃圾6及漂浮物，将信号传递给控制器11，进一步反馈发出指令，进而实现自动清理。

所述控制器11安装在两端的首末两个浮体上，控制器通过固定螺栓固定连接在浮体上表面，与防水锂电池一同布置在太阳能电池板下面，可起到防高温、防雨雪等保护作用。控制器11用来识别传感器10发来的信号，并反馈进而控制整个自动清理装置运行。在光照充足时，控制器11发出储存电能的信号，将电能储存到防水锂电池9中；夜晚或者阴天时，当传感器10感应到水面垃圾6时，控制器11一是发出指令使整个自动清理装置向对应方向运动，二是控制防水锂电池放电，为动力驱动装置1提供能源。

所述连接环4为不锈钢环，用来连接浮体2与挂网绳索5，进而靠绳索连接其余浮体。

所述连接环4的一端带有螺纹，可螺旋拧紧到侧面带有螺纹槽的浮体2上；连接环4的另一端为圆形圈，与轻质挂网绳索5相连。将挂网绳索系在圆形圈上即可。

所述挂网绳索5为轻质绳索，可以选用高强度轻质纤维制成的绳索，其强度高、延伸性小、抗击性能好可漂浮水面。所述挂网绳索5系在连接环4上，可以是通过打渔人结方式连接，连接牢固不易拆开，可以防止各浮体脱落。

所述拦网7采用较密拦网，网孔直径为10-20 毫米，通常拦网7向水底延伸长度0.3m，也可以是向水底延伸长度0.2m-1m之间均在本发明的实施范围之内。拦网7不仅可以拦截水上垃圾，因为浮体具有一定高度，选用的高强度轻质纤维挂网绳索5漂浮在水面上，所以在整个装置前进过程中，拦网7也将水面垃圾6一并带走，还可以拦截水面浮藻及落叶等。拦网7挂在轻质挂网绳索5上，拦网7下面连接有配重块8，确保整个装置在运动时，拦网内垃圾不会漂到拦网外。为保证整个装置在运动过程中受力均匀，在每个浮体对应位置下面的拦网7的最低端挂上重量为1kg的混凝土压制配重块。配重块上设有连接挂钩，通过挂钩挂在拦网上相连接。

本发明是由传感器探测水面垃圾、浮藻，控制器控制水泵反向驱动器来实现整个清理装置的移动，进而通过水下拦网将水面垃圾集中起来，漂到岸边，定期进行清理。

本发明具体实施时，是通过以下操作来实现的：

1.通过轻质挂网绳索将各个浮体相连，每个浮体上安装太阳能电池板用来做补充后备能源；浮体和挂网绳索下均布置连接有0.3m水下拦网，水下拦网下端设有适当配重；动力驱动装置选用水泵反向驱动器，通过水泵反向驱动器来完成动力驱动的问题，水泵反向驱动器可灵活控制方向，整个自动清理装置在动力驱动装置的带动下缓慢移动；每个浮体上装有传感器，检测到水面垃圾6后，通过反馈将传感器采集的信号传递给控制器，经控制器自动控制整个自动清理装置的运动。

2.把整个自动清理装置放入水中，使其自由漂浮水面，通过防水锂电池提供能源启动装置后，先用遥控器操作使其游到湖面中央，形成包围水面垃圾趋势，便于清理水面垃圾并保证各个浮体上的传感器能够采集水面信号，及时反馈水面垃圾情况；同时启动太阳能发电装置，做能源的持续补充。

3.此后，自动清理装置可自动运行，在传感器感应到水面垃圾后，将电信号第一时间传递给控制器，控制器控制动力驱动装置，形成浮体包围垃圾的趋势，在通过水下及水面形成的Ｕ型拦网将垃圾拦截在内侧，进而达到包围水面垃圾的目的。水面垃圾被圈在各个浮体内侧，如图2所示，图2是本发明收集垃圾返回示意图。

当垃圾多到一定程度，待传感器信号传递到控制器后，控制器控制水泵反向驱动器，自动清理装置自行游动到指定岸边，由清洁工打捞垃圾后，自动清理装置通过控制器控制自行返回水面中央，进行下一周期清理工作。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.电站水库垃圾自动清理装置，其特征是：由多个浮体（2）之间通过挂网绳索（5）相连接构成，两端的两个浮体（2）上均连接有动力驱动装置（1）、传感器（10）和控制器（11），每个浮体（2）上均连接有太阳能发电装置，太阳能发电装置下连接防水锂电池（9）和控制器（11）；拦网（7）连接在挂网绳索（5）上。

2.根据权利要求1所述的电站水库垃圾自动清理装置，其特征是：所述拦网（7）下面连接有配重块（8），配重块上设有连接挂钩，通过挂钩与拦网相连接。

3.根据权利要求1所述的电站水库垃圾自动清理装置，其特征是：所述两端的两个浮体（2）的一端固定连接有连接环（4），中间部分的浮体（2）的两端分别固定连接有连接环（4），连接环（4）之间连接挂网绳索（5）；所述连接环（4）的一端带有螺纹，与浮体（2）上的螺纹槽相连；连接环（4）的另一端为圆形圈，与挂网绳索（5）相连。

4.根据权利要求1所述的电站水库垃圾自动清理装置，其特征是：所述动力驱动装置（1）为水泵反向驱动器。

5.根据权利要求1所述的电站水库垃圾自动清理装置，其特征是：所述浮体（2）上表面通过焊接方式固定连接有太阳能发电装置，所述太阳能发电装置为太阳能电池板（3）。

6.根据权利要求5所述的电站水库垃圾自动清理装置，其特征是：所述太能电池板（3）分别对称布置有两块，两块太阳能电池板（3）呈︿型安装在防水锂电池上面，相对设置，中间连接处均向上倾斜15°；太阳能电池板（3）为动力驱动装置（1）及传感器（10）提供持续能源。

7.根据权利要求1所述的电站水库垃圾自动清理装置，其特征是：所述浮体（2）采用硬质环保塑料或PE塑料制成。

8.根据权利要求1所述的电站水库垃圾自动清理装置，其特征是：所述述拦网（7）网孔直径为10-20 毫米，拦网（7）向水底延伸长度0.2m-1m之间。

9.根据权利要求1所述的电站水库垃圾自动清理装置，其特征是：所述太阳能电池板（3）将太阳能转化为电能，将电信号传递给控制器（11）；控制器（11）发出指令，将电能储存到防水锂电池（9）中，为装置提供能源；所述控制器（11）用来识别传感器（10）发来的信号，并反馈控制整个装置运行；在无光照时，当传感器（10）感应到水面垃圾（6）时，将信号传给控制器（11），控制器（11）发出指令使整个装置向对应方向运动，同时控制防水锂电池放电，为动力驱动装置（1）提供能源；当传感器（10）检测到水下拦网（7）围住的垃圾之后，控制器控制动力驱动装置使整个装置自动返回岸边；传感器（10）探测水面垃圾（6）及漂浮物，将信号传递给控制器（11），进一步反馈发出指令，进而实现自动清理。

10.电站水库垃圾自动清理方法，其特征是：包括以下步骤：

通过挂网绳索将各个浮体相连，每个浮体和挂网绳索下均布置连接有水下拦网，水下拦网下端设有配重；动力驱动装置为水泵反向驱动器，通过水泵反向驱动器来完成动力驱动，自动清理装置在动力驱动装置的带动下移动；传感器检测到水面垃圾后，通过反馈将传感器采集的信号传递给控制器，经控制器自动控制整个自动清理装置的运动；

把整个自动清理装置放入水中，使其自由漂浮水面，通过防水锂电池提供能源启动装置后，由遥控器操作使其游到水面中央，形成包围水面垃圾趋势，及时反馈水面垃圾情况；同时启动太阳能发电装置，做能源的持续补充；

传感器感应到水面垃圾后，将电信号第一时间传递给控制器，控制器控制动力驱动装置，形成浮体包围垃圾的趋势，通过水下及水面形成的Ｕ型拦网将垃圾拦截在内侧，包围水面垃圾；水面垃圾被圈在各个浮体内侧；

当垃圾多到所需程度，待传感器信号传递到控制器后，控制器控制水泵反向驱动器，自动清理装置游动到指定位置，打捞垃圾后，自动清理装置通过控制器控制自行返回水面中央，进行下一周期清理工作。

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