CN113006027A

CN113006027A - 一种水面垃圾处理装置

Info

Publication number: CN113006027A
Application number: CN202110379361.1A
Authority: CN
Inventors: 谢强; 毛娅; 金煜航; 陈昱合; 雷子玉; 韩嘉诚; 赵冰洁; 程子夜; 汪祥; 李嘉程
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2021-04-08
Filing date: 2021-04-08
Publication date: 2021-06-22

Abstract

一种水面垃圾处理装置，包括船体、浮箱、垃圾聚集模块、垃圾打捞模块、垃圾倾倒模块以及垃圾压缩模块；垃圾聚集模块包括由液压推杆一驱动的能够聚拢分开的栅格；垃圾打捞模块包括传送带、涡轮减速电机、打捞板，传送带倾斜设置于船体前部，通过涡轮减速电机驱动，打捞板成排均匀分布在传送带上；垃圾倾倒模块包括垃圾收集仓、连杆二、剪叉连杆机构、液压推杆二，垃圾收集仓通过连杆二铰接在船体上，剪叉连杆机构设置在垃圾收集仓底部通过液压推杆二驱动，进而带动垃圾收集仓以连杆为支撑点翻转；垃圾压缩模块包括压板、液压推杆三，液压推杆三安装在船体上，压板连接液压推杆三，压板位于垃圾收集仓中。本发明能够自动巡航并识别打捞水面垃圾。

Description

一种水面垃圾处理装置

技术领域

本发明属于水面垃圾清理技术领域，具体涉及一种水面垃圾处理装置。

背景技术

我国大部分城市都存在景观水体，由于自然条件如大风以及人为因素，导致水面上的垃圾泛滥，而且部分垃圾含有氮磷等营养元素，使得水体富营养化，水面上含有大量的藻类及浮游植物。目前水面上的垃圾主要有难降解的塑料制品、掉入湖中的树枝落叶以及水面上漂浮的水华等。这些垃圾在水面上不仅造成了视觉污染，还不利于水体生物的生长，甚至会造成水体产生垃圾——污染——再产生垃圾的恶性循环。

水面垃圾由于密度较小，而流动水体在临岸处的流速较小，由伯努利方程可知，在岸边的压强小于水面中间，导致水面垃圾更多存在于水体岸边。现有的水面处理方式主要是人工打捞、大型机械船只打捞，以及通过水体流动来收集水面垃圾。而收集水面垃圾的方式也有人工持网操作、吊网式半人工操作、巨型折叠引导板收集等方式。但这些装置存在一些问题使得这些装置较难应用到公园或小区的景观水面垃圾清理。

发明内容

本发明旨在针对上述现有技术的不足，开发一种新型水面垃圾处理装置对景观水体进行垃圾收集的装置，用于清理水面漂浮垃圾，提高清理，减少水体污染。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种水面垃圾处理装置，包括船体、安装在船体两侧的浮箱，还包括设置在船体上的垃圾聚集模块、垃圾打捞模块、垃圾倾倒模块以及垃圾压缩模块；

所述垃圾聚集模块设置在船体前部，包括液压推杆一、栅格，所述栅格有两块位于床体前部两侧，通过连杆机构与所述液压推杆一连接；

所述垃圾打捞模块设置在垃圾聚集模块上部，包括传送带、涡轮减速电机、打捞板，所述传送带倾斜设置于船体前部，通过涡轮减速电机驱动，所述打捞板成排均匀分布在传送带上；

所述垃圾倾倒模块设置在垃圾打捞模块下方，包括垃圾收集仓、连杆二、剪叉连杆机构、液压推杆二，所述垃圾收集仓通过所述连杆二铰接在船体上，所述剪叉连杆机构设置在垃圾收集仓底部通过液压推杆二驱动，进而带动垃圾收集仓以连杆为支撑点翻转；

所述垃圾压缩模块包括压板、液压推杆三，所述液压推杆三安装在船体上，所述压板连接所述液压推杆三，所述压板位于所述垃圾收集仓中。

进一步地，所述打捞板呈梳齿状。

进一步地，所述传送带与所述垃圾收集仓之间设置有倾斜板。

进一步地，所述箱体上安装有太阳能板。

进一步地，所述船体上部设置有顶部支撑板用以放置主控模块以及蓄电池。

进一步地，所述顶部支撑板上还安装有导航模块、液压油模块。

进一步地，所述顶部支撑板安装有垃圾识别用摄像头。

本发明有益效果：

本发明通过导航模块实现智能巡航，通过摄像头实现垃圾识别，能够准确判断水面上漂浮的垃圾的位置并进行定点收集；同时，对水面上不同垃圾进行打捞及预处理，实现了水面垃圾的减量化、无害化。本发明中设置有太阳能板，实现了节能的效果，还大大减少了水面垃圾对地表水环境的污染，具有很强的环保效益。本装置还可以对垃圾进行自动倾倒、压缩，实现水面垃圾收集的智能化、自动化操作，具有显著的经济效益及社会效益。

本装置主要针对的是中小型湖泊、景观水体等水域表面的悬浮垃圾，相较于现有装置更适用于此场景。在对本装置的模型进行初步理论计算分析后，其在湖面上的悬浮、供能以及实现水面垃圾等功能能够实现。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明主视图；

图3为本发明侧视图；

图4为本发明后视图

图5为本发明中垃圾识别用摄像头示意图；

图6为本发明中垃圾聚集模块示意图；

图7为本发明中垃圾打捞模块示意图；

图8为本发明中垃圾压缩模块示意图；

图9为本发明中垃圾倾倒模块示意图；

图中：1栅格、2液压推杆一、3连杆一、4连接件一、5连接件二、6传送带、7涡轮减速电机、8打捞板、9链轮、10链条、11垃圾收集仓、12连杆二13、剪叉连杆机构、14升降平台、15铰接件、16液压推杆二、17推杆、18压板、19液压推杆三、20倾斜板、21太阳能板、22浮箱、23顶部支撑板。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1，一种水面垃圾处理装置，船体、安装在船体两侧的浮箱22，还包括设置在船体上的垃圾聚集模块、垃圾打捞模块、垃圾倾倒模块以及垃圾压缩模块。

结合图1、6，所述垃圾聚集模块包括两块栅格1、液压推杆一2、连杆一3，连接件一4、连接件二5。所述连杆一3呈弧形有两根，两根连杆移动一端分别栅格1相连，另一端通过连接件一4铰接，所述液压推杆一2的输出端与连接件一4相连，所述液压推杆一2固定在船体上，两根连杆一3还通过所述连接件二5连接，所述连接件二5固定在船体上，连杆一3能够以连接件二5为支撑点转动。当所述液压推杆一2推动连接件一4时，连接件一4通过连杆一3带动栅格1聚拢，当液压推杆一2拉动连接件一4时，连接件一4通过连杆一3带动栅格1张开。应当理解，此处连接件一4、连接件二5的连接方式属于现有技术手段。

结合图1、7，所述垃圾打捞模块包括传送带6、蜗轮减速电机、打捞板8。所述传送带6两端通过链轮9安装在船体上，其中传送带6上部链轮9通过涡轮减速电机7驱动，传送带6两端的链轮9通过链条10传动。所述打捞板8为长条形板状结构，若干板为一组呈排分布在传送带6上，若干打捞板8组成梳齿结构，以打捞水面上的各类型垃圾。

结合图1、9，所述垃圾倾倒模块设置在垃圾打捞模块下方，包括垃圾收集仓11、连杆二12、剪叉连杆机构13、升降平台14、铰接件15、液压推杆二16、推杆17。所述连杆二12有两根，一端与垃圾收集仓11连接，一端转动连接在船体上。所述剪叉连杆机构13有两个，下部一端铰接在船体上，一端与所述推杆17连接，所述推杆17与所述液压推杆二16的输出端连接，所述液压推杆二16固定在船体上。所述剪叉连杆机构13上部与所述升降平台14连接，所述垃圾收集仓11底部与所述升降平台14通过铰接件15连接。垃圾倾倒模块主要对垃圾收集仓11中的垃圾进行倾倒，便于装置进行后续的水面垃圾清理。本模块创造性的采用剪叉连杆机构13通过液压推杆二16的驱动带动升降平台14向上运动，并通过设计连杆二12限制垃圾收集仓11运动轨迹的方式实现垃圾倾倒。液压推杆二16推动推杆17进行水平运动，推杆17通过剪叉连杆机构13的作用带动升降平台14向上运动，从而给垃圾收集仓11一个向上的推动力；同时，在连杆二12的约束下垃圾收集仓11按照设计好的弧形曲线以铰接件15为支撑点向后运动，实现垃圾的倾倒。所述传送带6上部下方与垃圾收集仓11之间还设置有引导用的倾斜板20，打捞时，涡轮减速电机7驱动传送带6转动，从而带动打捞板8一起运动，水面垃圾在打捞板8的打捞下运到传送带6上方，并运送到掉落到垃圾倾斜板20上，最后在重力的作用下进入垃圾收集仓11中进行储存。

结合图1、8所述垃圾压缩模块包括压板18、液压推杆三19，所述液压推杆三19安装在船体上，所述压板18连接所述液压推杆三19的输出端，所述压板18位于所述垃圾收集仓11中，垃圾收集前部开有矩形开口，供压板18前后移动，在进行垃圾打捞时，垃圾收集仓11为水平状态，垃圾被垃圾打捞模块送入垃圾收集仓11，此时能够通过液压推杆三19驱动压板18对垃圾收集仓11中的垃圾进行压缩，以实现减小垃圾占用空间，更多地打捞垃圾的目的。

进一步地，所述箱体上安装有太阳能板21，所述太阳能发电模块采用单晶太阳能组件面板，其与船体之间采用铰链来连接，通过螺栓螺母进行压紧连接。本模块整体安装呈对称分布，在使用过程中可自动调整受光角度以获得更多的电能，应当理解，自动调整太阳能面板角度属于现有技术手段。

所述船体上部设置有顶部支撑板23用以放置主控模块以及蓄电池。所述主动模块优选STC89C52单片机为主要控制芯片，所述蓄电池优选为锂电池，使用PCF8591转换芯片和分压电路对锂电池的电压进行实时采样，然后把采样得到的数据通过A/D转换发送给单片机处理，最后由LCD1602液晶显示屏显示锂电池的电压值。TP5410作为锂电池充放电电路芯片，控制锂电池的充放电功能。通过设置太阳能板21以及蓄电池能够为本申请提供长续航能力。所述顶部支撑板23上还安装有导航模块，使本发明实现自动巡航功能。所述顶部支撑板23上还安装有用于识别垃圾的摄像头，所述摄像头基于双轴运转平台，能够大范围捕捉装置四周的图像。其将图像信息传送给下方的控制模块进行运算，识别出水面上的漂浮垃圾，并对装置的动力模块发送电信号，驱动螺旋桨运转。需要说明虽然本附图1中并未画出所述主控模块、蓄电池以及摄像头，但通过说明书文字说明可以知道这些部件的存在。本设备的图像识别使用YOLOv4-tiny算法，对摄像头拍摄到的水面进行漂浮垃圾的目标检测。其相对于标准的YOLOv4大幅度减少了训练参数，并能够提高使用该算法训练模型的加载速度。YOLO系算法的基本网络结构属于卷积神经网络(CNN)，适用于图像中的快速目标检测。所述顶部支撑板23上还设置有为所述液压推杆提供动力的液压油系统。

本发明用于清理水面漂浮垃圾，提高清理，减少水体污染。在保证完成垃圾收集的同时，减少了人工成本，实现了自动化处理；通过垃圾识别模块对水面漂浮的垃圾进行识别并配合垃圾收集模块实现水面垃圾的高效收集。垃圾压缩模块与垃圾倾倒模块将水面垃圾收集至收集仓，并运输至岸边的收集站，以便于后续的处理。太阳能发电模块，为装置部分地提供了动力，减少了装置的污染排放。

Claims

1.一种水面垃圾处理装置，包括船体、安装在船体两侧的浮箱，其特征在于：还包括设置在船体上的垃圾聚集模块、垃圾打捞模块、垃圾倾倒模块以及垃圾压缩模块；

2.根据权利要求1所述的一种水面垃圾处理装置，其特征在于：所述打捞板呈梳齿状。

3.根据权利要求1所述的一种水面垃圾处理装置，其特征在于：所述传送带与所述垃圾收集仓之间设置有倾斜板。

4.根据权利要求1所述的一种水面垃圾处理装置，其特征在于：所述箱体上安装有太阳能板。

5.根据权利要求1所述的一种水面垃圾处理装置，其特征在于：所述船体上部设置有顶部支撑板用以放置主控模块以及蓄电池。

6.根据权利要求1所述的一种水面垃圾处理装置，其特征在于：所述顶部支撑板上还安装有导航模块、液压油模块。

7.根据权利要求1所述的一种水面垃圾处理装置，其特征在于：所述顶部支撑板安装有垃圾识别用摄像头。