CN113071622B - 一种沿岸垃圾清洁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种沿岸垃圾清洁方法，其用于清洁船，所述清洁船包括内部控制系统、喷水装置、垃圾回收装置和传感检测设备，所述内部控制系统预置有分界线数据，分界线数据为岸与水的分界线，包括以下步骤：实时采集船体周圈的环境数据；判断分界线并检测距离，判断船体当前位置距离岸边是否小于距离预设阈值范围；若是，则检测船体当前位置时岸边的垃圾数量；判断垃圾数量超过垃圾量预设阈值；若是，则启动喷水装置将岸边垃圾驱离岸边。本发明提供的一种沿岸垃圾清洁方法，可以在无人船不靠近岸边的情况下，将贴近岸边的垃圾收集起来，极大地提高了无人船的工作效率。

Description

一种沿岸垃圾清洁方法
技术领域
本发明涉及环境保护工程，更具体地说是一种沿岸垃圾清洁方法。
背景技术
目前，现有的无人船通过自主控制的方式，可实现大部分水域垃圾的收集，但是沿岸的垃圾一直是无人船无法解决的难题。现实场景中，大多数的水面垃圾都集中在岸边，并且由于岸边情况复杂，且水深较浅，无人船很难靠近，造成沿岸垃圾难以清理的状况，严重影响了无人船的清理效果，同时，给环境带来不良影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种沿岸垃圾清洁方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种沿岸垃圾清洁方法，其用于清洁船，所述清洁船包括内部控制系统、喷水装置、垃圾回收装置和传感检测设备，所述内部控制系统预置有分界线数据，所述分界线数据为岸与水的分界线，包括以下步骤：
实时采集船体周圈的环境数据；
判断分界线并检测距离，判断船体当前位置距离岸边是否小于距离预设阈值范围；若是，则检测船体当前位置时岸边的垃圾数量，垃圾数量识别为通过视觉方式采集图像，然后区分前景和后景，内部控制系统分离水的图像和垃圾的图像，然后进行垃圾数量的识别和垃圾密度的判断，确定垃圾数量是否达到预设阈值；
判断垃圾数量超过垃圾量预设阈值；若是，则启动喷水装置将岸边垃圾驱离岸边。
其进一步技术方案为，所述将岸边垃圾驱离岸边的步骤后还包括：根据船体与岸边的距离数值，实时调节喷水装置的喷水角度。
其进一步技术方案为，所述实时调节喷水装置的喷水角度步骤之后还包括：启动垃圾回收装置，进行垃圾清理。
其进一步技术方案为，所述判断船体当前位置距离岸边是否小于距离预设阈值范围步骤中，若船体当前位置距离岸边大于距离预设阈值范围时，驱动船体向岸边靠近。
其进一步技术方案为，所述启动喷水装置之后还包括保持船体处于距离岸边在设定范围之内。
其进一步技术方案为，所述距离预设阈值范围为1-2m。
其进一步技术方案为，所述环境数据包括船体距离岸边的距离数据，所述距离数据通过设于船体左、右、中三个方向的左雷达、右雷达和中雷达，以及设于船体左、右、中三个方向的左双目摄像头、中双目摄像头和右双目摄像头共同获得。
其进一步技术方案为，所述环境数据包括垃圾量数据，所述垃圾量数据通过设于船体上的视野摄像头及雷达共同获得。
其进一步技术方案为，所述保持船体处于距离岸边在设定范围之内步骤中的设定范围由雷达及高精度GPS获得。
其进一步技术方案为，所述设定范围为0.7-1.0m。
本发明还提供了另一种人工控制的沿岸垃圾清洁方法，即采用人工遥控工作模式，包括以下步骤：
人工通过肉眼估算船体距岸边的距离；
当船体距岸边的距离小于预设距离阈值时，人工手动控制遥控器；
人工通过遥控器控制船体的喷水装置启动，靠近岸边一侧的水泵开启；
人工通过靠近岸边一侧的水泵喷水冲击沿岸垃圾远离岸边；
人工遥控清洁船进行后续垃圾收集操作。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明提供的一种沿岸垃圾清洁方法，可以在无人船不靠近岸边的情况下，将贴近岸边的垃圾收集起来，极大地提高了无人船的工作效率；通过水泵冲水的压力，将岸边垃圾冲入远离岸边的水中，便于清洁船进行后续垃圾收集。当采用人工遥控工作模式时，人工目测清洁船本体与岸边的距离，手动控制水泵喷水冲击垃圾；当采用无人船自主工作模式时，通过雷达、深度摄像头和视野摄像头自动检测清洁船本体与岸边的距离，中央控制系统控制清洁船与岸边距离相对固定及水泵喷水冲击垃圾；人工遥控工作模式及无人船自主工作模式自由切换，灵活适用于多种工作场景，节省人力物力，方便快捷地对岸边垃圾进行清理。解决了目前无人船无法清理岸边垃圾的问题，并且无人船不需要靠近岸边，有效地防止了无人船及推进器的碰撞损坏。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明的沿岸垃圾清洁方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。
如图1所示，具体实施例1，清洁船包括内部控制系统、喷水装置、垃圾回收装置和传感检测设备，内部控制系统预置有分界线数据，该分界线数据为岸与水的分界线，分界线的界定是通过内部控制系统同时读入摄像头获取的图像RDB数据和雷达获取的点云数据而获得的，内部控制系统基于读入的数据并采用深度学习模型进行数据融合以及岸线分割以共同判断水岸分界线，内部控制系统同时输出清洁船相对岸的距离。
本发明提供了一种沿岸垃圾清洁方法，包括以下步骤：
S100实时采集船体周圈的环境数据；
S101判断分界线并检测距离，判断船体当前位置距离岸边是否小于距离预设阈值范围；若是，则检测船体当前位置时岸边的垃圾数量，垃圾数量指岸边垃圾的分布情况，岸边垃圾分布情况采用预置的垃圾密度检测算法进行判断，垃圾数量识别为通过视觉方式采集图像，然后区分前景和后景，内部控制系统分离水的图像和垃圾的图像，然后进行垃圾数量的识别和垃圾密度的判断，确定垃圾数量是否达到预设阈值；
S102判断垃圾数量超过垃圾量预设阈值；若是，则启动喷水装置将岸边垃圾驱离岸边。喷水装置的喷水点作用在岸与水面交接处，喷水装置喷出的水流喷射至岸边后水流被反弹回来，反弹回来的水流带动岸边水流朝远离岸边的方向运动，水流同时带动垃圾远离岸边并靠近清洁船。
将岸边垃圾驱离岸边的步骤后还包括：S103根据船体与岸边的距离数值，实时调节喷水装置的喷水角度，通过检测清洁船船体与岸边的距离，根据喷头相对于船体的几何位置及喷头的安装高度，内部控制系统计算出喷水角度。即喷头和船体的角度固定、延伸臂长度固定、喷头安装高度固定，根据船体和岸边的距离计算喷水的角度，并根据预设的角度范围进行改变和实时调节喷水角度，用于保证喷水装置能将水流喷至水与岸的分界线上。
实时调节喷水装置的喷水角度步骤之后还包括：S104启动垃圾回收装置，进行垃圾清理。
S111判断船体当前位置距离岸边是否小于距离预设阈值步骤中，若船体当前位置距离岸边大于或等于距离预设阈值时，驱动船体向岸边靠近。
启动喷水装置之后还包括保持船体处于距离岸边在设定范围之内。因为清洁船船体在前进过程中，船体由于水力的作用，船体与岸边距离不会一直保持在固定距离，所以在喷水装置的喷头下部设置旋转电机，当船体与岸边距离发生波动时，中央控制系统通过船体本身的模型及传感装置反馈的数据，实时分析获取船体与岸边的准确距离，控制喷头下方的旋转电机，带动喷头水平转动至所需角度，保持喷头喷出的水柱始终作用在沿岸垃圾上。
距离预设阈值范围为1-2m。该距离预设阈值可以根据实际使用过程中，岸边情况、船体体积，水流速度等数据灵活选用或更改。
环境数据包括船体距离岸边的距离数据，距离数据通过设于船体左、右、中三个方向的左雷达、右雷达和中雷达以及设于船体左、右、中三个方向的左双目摄像头、中双目摄像头和右双目摄像头共同获得。三个方向的雷达只限定其设置方向，目的是全方位监测船体左、右、中三个方向的距离数据，基本上可以达到涵盖船体前部和两侧的所有距离数据，并且不限定雷达设定的具体位置高低，双目摄像头位置设置同理。
环境数据包括垃圾量数据，垃圾量数据通过设于船体上的视野摄像头及雷达共同获得。
保持船体处于距离岸边在设定范围之内步骤中的设定范围由雷达及高精度GPS获得。
船体距离保持功能为船体的中央控制系统通过传感器检测设备反馈的监测数据，实时调节船体距岸边的距离保持在设定范围内。其中该设定范围为0.7-1.0m。该设定范围也可根据用户的实际使用需求进行实时更改。
本方法为无人船自主工作模式，适用于清洁船开启区域清洁、或沿边清洁或巡航等自主工作状态。通过安装于清洁船船体前部的雷达、深度摄像头、视野摄像头和GPS等设备，进行船体周圈环境检测，中央控制系统收到检测设备传输的数据后，通过与内置的数据模型进行比对、分析以判断船体是否靠近岸边及距岸边的准确距离。再通过水泵、喷头等喷水装置喷水冲击沿岸垃圾远离岸边，便于清洁船进行后续的垃圾收集操作。
具体实施例2，本发明还提供了提供了一种沿岸垃圾清洁方法，即采用人工遥控工作模式，包括以下步骤：
人工通过肉眼估算船体距岸边的距离；
当船体距岸边的距离小于预设阈值时，人工手动控制遥控器；
人工通过遥控器控制船体的喷水装置启动，靠近岸边一侧的水泵开启；
人工通过靠近岸边一侧的水泵喷水冲击沿岸垃圾远离岸边；
人工遥控清洁船进行后续垃圾收集操作。
本沿岸垃圾清洁方法为人工遥控工作模式，适用于人工在清洁船上进行肉眼观察的沿岸垃圾清洁操作，作为无人船自主工作模式的补充，使得沿岸垃圾清洁方法更加灵活，消灭清洁船自主无法检测到的沿岸垃圾，以达到彻底清除沿岸垃圾的目的。
与现有技术相比，本实施例的沿岸垃圾清洁方法，可以在无人船不靠近岸边的情况下，将贴近岸边的垃圾收集起来，极大地提高了无人船的工作效率；通过水泵冲水的压力，将岸边垃圾冲入远离岸边的水中，便于清洁船进行后续垃圾收集。当采用人工遥控工作模式时，人工目测清洁船本体与岸边的距离，手动控制水泵喷水冲击垃圾；当采用无人船自主工作模式时，通过雷达、深度摄像头和视野摄像头自动检测清洁船本体与岸边的距离，中央控制系统控制清洁船与岸边距离相对固定及水泵喷水冲击垃圾；人工遥控工作模式及无人船自主工作模式自由切换，灵活适用于多种工作场景，节省人力物力，方便快捷地对岸边垃圾进行清理。解决了目前无人船无法清理岸边垃圾的问题，并且无人船不需要靠近岸边，有效地防止了无人船及推进器的碰撞损坏。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种沿岸垃圾清洁方法，其用于清洁船，所述清洁船包括内部控制系统、喷水装置、垃圾回收装置和传感检测设备，所述内部控制系统预置有分界线数据，所述分界线数据为岸与水的分界线，其特征在于，包括以下步骤：
实时采集船体周圈的环境数据；
判断分界线并检测距离，判断船体当前位置距离岸边是否小于距离预设阈值范围；若是，则检测船体当前位置时岸边的垃圾数量，垃圾数量识别为通过视觉方式采集图像，然后区分前景和后景，内部控制系统分离水的图像和垃圾的图像，然后进行垃圾数量的识别和垃圾密度的判断，确定垃圾数量是否达到预设阈值；
判断垃圾数量超过垃圾量预设阈值；若是，则启动喷水装置将岸边垃圾驱离岸边；其中，所述将岸边垃圾驱离岸边的步骤后还包括：根据船体与岸边的距离数值，实时调节喷水装置的喷水角度，所述实时调节喷水装置的喷水角度步骤之后还包括：启动垃圾回收装置，进行垃圾清理，所述判断船体当前位置距离岸边是否小于距离预设阈值范围步骤中，若船体当前位置距离岸边大于距离预设阈值范围时，驱动船体向岸边靠近。
2.根据权利要求1所述的沿岸垃圾清洁方法，其特征在于，所述启动喷水装置之后还包括保持船体处于距离岸边在设定范围之内。
3.根据权利要求1所述的沿岸垃圾清洁方法，其特征在于，所述距离预设阈值范围为1-2m。
4.根据权利要求1所述的沿岸垃圾清洁方法，其特征在于，所述环境数据包括船体距离岸边的距离数据，所述距离数据通过设于船体左、右、中三个方向的左雷达、右雷达和中雷达，以及设于船体左、右、中三个方向的左双目摄像头、中双目摄像头和右双目摄像头共同获得。
5.根据权利要求1所述的沿岸垃圾清洁方法，其特征在于，所述环境数据包括垃圾量数据，所述垃圾量数据通过设于船体上的视野摄像头及雷达共同获得。
6.根据权利要求2所述的沿岸垃圾清洁方法，其特征在于，所述保持船体处于距离岸边在设定范围之内步骤中的设定范围由雷达及高精度GPS获得。
7.根据权利要求2所述的沿岸垃圾清洁方法，其特征在于，所述设定范围为0.7-1.0m。
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