CN113655797A - 用于清理水面油污和漂浮物的清污船、清污控制系统及清污控制方法 - Google Patents
用于清理水面油污和漂浮物的清污船、清污控制系统及清污控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种清污船、包含该清污船的清污控制系统以及清污控制方法:清污船包括主船体、聚拢装置、粗渣抓起装置、收集装置、细渣过滤装置、分离装置和动力装置;清污控制系统包括岸基工控机、岸基端PLC、船基工控机、船基端PLC、驱动系统、清污船、偏航角传感器、视觉系统等,视觉系统通过摄像头采集目标图像,并将图像信息上传至工控机,通过图像处理算法对目标进行判断,并获取当前航行与目标的夹角;船基工控机通过船基PLC实现清污船的运动控制,实现对目标的接近;当船体驶至目标时,清污船对目标进行清除;本发明能够对水面漂浮物的进行细致的处理;采用视觉检测和运动控制快速准确识别目标垃圾,实现无人清污,显著提高了清污工作的效率。
Description
技术领域
本发明涉及水面污染物清理领域,尤其涉及一种用于清理水面油污和漂浮物的清污船以及包含该清污船的清污控制系统,同时还涉及一种用于清理水面油污和漂浮物的清污控制方法。
背景技术
水上成品油在运输、装卸过程中,受多种因素影响,常发生用油泄漏现象;其次,企业排污、居民日常生活的污水排放也引起了严重的水体污染问题。清污船是一种直接有效的水中污染物处理设备,但目前的清污船大多需要相关人员跟进,存在功能单一,清污效率低、清污效果差等问题,且存在较大的水上工作安全隐患,无法满足现有的水面清污需求。
发明内容
发明目的:针对现有技术存在的问题,本发明提供一种能够有效清理水面油污和漂浮物的清污船以及包含该清污船的清污控制系统,同时提供一种基于视觉检测和运动控制的清污船清污控制方法。
技术方案:一种用于清理水面油污和漂浮物的清污船,包括:主船体、聚拢装置、粗渣抓起装置、收集装置、细渣过滤装置、分离装置和动力装置;聚拢装置和粗渣抓起装置设置在主船体前端,收集装置、过滤装置、分离装置和动力装置设置在主船体上;
所述收集装置包括油、水混合物收集箱和潜水排污泵,油、水混合物收集箱位于聚拢装置后方;聚拢装置将工作范围内的油污、污渍及其他漂浮物聚拢至粗渣抓起装置处,由粗渣抓起装置提取粗渣,细渣及油水混合物则进入油、水混合物收集箱;所述油、水混合物收集箱中的待处理物通过潜水排污泵提取至细渣过滤装置过滤处理;
所述分离装置用于分离细渣过滤装置得到的油水混合物,具体包括一级油水分离箱、二级油水分离箱和三级油水分离箱,三个箱体依次连通;其中,一级油水分离箱设有进水口和一级漂浮物溢出口,进水口的安装位置低于一级浮油溢出口,一级漂浮物溢出口和二级油水分离箱连通;二级油水分离箱设有导流箱和二级漂浮物溢出口,导流箱设置在一级漂浮物溢出口处,二级漂浮物溢出口位于箱体中下部位置,二级漂浮物溢出口和三级油水分离箱连通;从过滤装置进入一级油水分离箱的油水混合物首先通过一级漂浮物溢出口溢出至二级油水分离箱,再经导流箱流淌至二级漂浮物溢出口,最后进入三级油水分离箱。
进一步的,所述聚拢装置包括一对聚拢杆,其通过固定件安装在主船体前端;所述粗渣抓起装置设置在聚拢杆后端。
进一步的,所述聚拢装置还包括自动升降浮力筒,其安装在主船体上,并和聚拢杆连接。
进一步的,所述粗渣抓起装置包括滤渣爪、滤渣爪固定板、渣传送带和电动滚筒;所述滤渣爪通过滤渣爪固定板安装在渣传送带上,渣传送带由电动滚筒驱动;水中粗渣由滤渣爪抓起,经渣传送带传输并收集。
进一步的,所述细渣过滤装置包括箱式机座、进料舱、双层滚动过滤筒、过滤筒被动齿、轴承、轴承座、过滤筒驱动电机、主动齿、传动滚筒和传动链;其中,主齿轮安装在过滤筒驱动电机的输出轴上,主齿轮和过滤筒被动齿通过传动链连接,过滤筒被动齿和传动滚筒同轴安装,双层滚动过滤筒和传动滚筒接触并通过摩擦力传动;过滤筒驱动电机带动同轴的主齿轮转动,通过传动链带动过滤筒被动齿转动,与过滤筒被动齿同轴的传动滚筒随之转动,并利用滚动摩擦的特性,带动双层滚动过滤筒转动,经过滤后的油水混合物进入分离装置处理。
进一步的,所述收集装置还包括油水混合物存放箱,所述油水混合物存放箱设置在过滤装置一侧,经过滤装置过滤后的油水混合物进入油水混合物存放箱存放,待分离处理。
进一步的,所述动力装置包括柴油发电机组和推进器,所述推进器设于主船体水下部分的尾端。
一种包含所述清污船的无人清污控制系统,包括岸基控制系统、船载控制系统、通讯系统;
所述岸基控制系统包括岸基工控机、人机交互界面、岸基端PLC;所述船载控制系统包括船基工控机、北斗导航模块、温度传感器、液位计、船基端PLC、驱动系统、清污船、偏航角传感器、视觉系统;其中,岸基工控机和船基工控机通讯连接,船基工控机和船基端PLC通讯连接,船基端PLC和驱动系统、清污船、偏航角传感器连接;
所述视觉系统通过摄像头采集目标图像,并将图像信息上传至工控机,通过图像处理算法对目标进行判断,并获取当前航行与目标的夹角;船基工控机通过船基PLC和驱动系统实现清污船的运动控制;
所述岸基工控机和人机交互界面电连接,人机交互界面用于显示实时图像、偏航角信息;所述岸基端PLC和船基端PLC通讯连接,用于实现清污船的人工控制。
进一步的,所述通讯系统根据清污船需求配置采用无线通讯、WIFI、雷达通讯、图传通讯、数传通讯、卫星通信及4G通信的其中一种或几种实现指令、数据、信息或图像的传输。
一种基于所述无人清污控制系统的清污控制方法,包括如下步骤:
S1:视觉系统、船基端PLC、驱动系统、清污船、偏航角传感器初始化;所述视觉系统通过样本采集、样本处理、样本训练实现目标检测;
S2:开启巡航模式,当视觉系统发现目标时,提取目标特征、通过特征匹配判断目标为漂浮物/油污还是障碍物/海岸线,如果是障碍物/海岸线,如果是漂浮物/油污,进入步骤S3;
S3:计算当前航行与目标的夹角,并将夹角信息发送至船基端PLC;
S4:船基端PLC判断当前航行与目标的夹角是否小于角度阈值,如果不小于角度阈值,调整船体角度,当夹角小于角度阈值,控制驱动系统驶向目标,当达到目标时,进入S5;
S5:当视觉检测系统检测到待回收目标时,通过船载控制系统控制转向、调速,驱动清污船向目标位置移动,随时调动清污船的姿态,将目标物完整地聚集在聚拢装置所围成的工作范围内,聚拢装置将工作范围内的油污、污渍及其他漂浮物聚拢至粗渣抓起装置处,由粗渣抓起装置提取粗渣,细渣及油、水混合物则进入油、水混合物收集箱;油、水混合物收集箱中的待处理物通过潜水排污泵提取至细渣过滤装置过滤处理,细渣过滤装置过滤得到的油水混合物进入分离装置逐级分离,最终完成粗渣、细渣以及水、油的分离和收集。
有益效果:
和现有技术相比,本发明具有如下显著优点:
1、能够对水面漂浮物的进行细致的处理,逐级分离出粗渣,细渣,最后实现水油分离,分离出的粗渣,细渣,油分开收集,方便后续处置。2、通过视觉检测和运动控制快速准确识别目标垃圾,实现无人清污,显著提高了清污工作的效率。3、提供自主工作和人工操作切换,能够根据具体情况,灵活切换工作状态,保证了清污工作的可靠进行。4、结构紧凑,采用模块化设计,方便维护。
附图说明
图1为无人清污船的斜侧式图;
图2为聚拢装置结构示意图;
图3为粗渣抓起装置结构示意图;
图4为收集装置示意图;
图5为细渣过滤装置整体结构示意图;
图6为细渣过滤装置传动结构示意图;
图7为一级油水分离箱和二级油水分离箱结构示意图;
图8为三级油水分离箱斜剖结构示意图;
图9为动力装置位置示意图;
图10为无人清污控制系统组成框图;
图11为无人清污控制方法的流程图。
附图标记说明:1:主船体;2:聚拢装置;2-1:聚拢杆;2-2:固定杆;2-3:自动升降浮力筒;2-4:第一固定支架;3:粗渣抓起装置;3-1:滤渣爪;3-2:滤渣爪固定板;3-3:渣传送带;3-4:电动滚筒;3-5:传送带固定架;3-6:第二固定支架;3-7:第三固定支架;4:收集装置;4-1:油、水混合物收集箱;4-2:粗渣收集筐;4-3:细渣收集筐;4-4:油水混合物存放箱;4-5:潜水排污泵;5:细渣过滤装置;5-1:箱式机座;5-2:进料舱;5-3:双层滚动过滤筒;5-4:过滤筒被动齿;5-5:轴承;5-6:轴承座;5-7:过滤筒驱动电机;5-8:主动齿;5-9:传动滚筒;5-10:传动链;6:分离装置;6-1:一级油水分离箱;6-2:二级油水分离箱;6-3:三级油水分离箱;6-4:进水口;6-5:一级漂浮物溢出口;6-6:导流箱、;6-7:二级漂浮物溢出口;7:动力装置;7-1:柴油发电机组;7-2:推进装置。
具体实施方式
以下结合实施例和附图,详细阐述本发明的技术方案。
如图1所示,清污船包括:主船体1、聚拢装置2、粗渣抓起装置3、收集装置4、细渣过滤装置5、分离装置6、动力装置7。
主船体1为聚拢装置2、粗渣抓起装置3、收集装置4、细渣过滤装置5、分离装置6和动力装置7等装置的承载体。
如图2所示,聚拢装置2包括聚拢杆2-1、固定杆2-2、自动升降浮力筒2-3及第一固定支架2-4;其中,聚拢杆2-1、固定杆2-2、自动升降浮力筒2-3成对设置;第一固定支架2-4安装在主船体1端部,两个固定杆2-2安装在第一固定支架2-4两侧,构成U型支架结构,聚拢杆2-1安装在固定杆2-2上;两个自动升降浮力筒2-3分别安装在主船体1两侧,且和聚拢杆2-1连接。聚拢装置2由主船体1驱动在水体中向前推进,船体每前进一米,聚拢杆2-1的工作面积等于其左右两端展开距离的面积。
如图3所示,粗渣抓起装置3由滤渣爪3-1、滤渣爪固定板3-2、渣传送带3-3、电动滚筒3-4和传送带固定架3-5组成,粗渣抓起装置3的近出料端通过传送带固定架3-5以铰接的方式与焊接在主船体1前端的第二固定支架3-6进行连接;粗渣抓起装置3的近入料端也通过固定件以铰接的方式与焊接在聚拢装置上的第三固定支架3-7进行连接。在推进过程中通过在主船体1前面安装的、呈外八字形状的聚拢杆2-1将聚拢装置2工作范围内的油污,污渍及其他漂浮物聚拢至粗渣抓起装置3处。粗渣抓起装置3将粒度大于30mm的物体过滤提取,并放置在粗渣收集筐4-2中。粗渣抓起装置3过滤后的油污,污渍及其他漂浮物进入油、水混合物收集箱4-1。
油、水混合物收集箱4-1中的待处理物通过设置在收集箱4内的潜水排污泵4-5提取至细渣过滤装置5过滤处理。
如图4-图6,细渣过滤装置5由箱式机座5-1、进料舱5-2、双层滚动过滤筒5-3、过滤筒被动齿5-4、轴承5-5、轴承座5-6、过滤筒驱动电机5-7、主动齿5-8、传动滚筒5-9和传动链5-10组成,细渣过滤装置5设于油水混合物存放箱4-4的上方。通过过滤筒驱动电机5-7带动同轴的主齿轮转动,通过链传动,带动过滤筒被动齿5-4转动,与被动齿5-4同轴的传动滚筒5-9随之转动,并利用滚动摩擦的特性,带动双层滚动过滤筒5-3转动。过滤筒的制作如下:先用304不锈钢根据设计需要的形状和尺寸制作好骨架,各层再分别用圆孔不锈钢板滤网做滤布支撑基板,以保证过滤布工作时的强度。内层用4目涤纶纤维过滤布缠绕作为滤网。外层用40目涤纶纤维过滤布缠绕作为滤网。
油、水混合物收集箱4-1中的待处理物通过设置在收集箱4内的潜水排污泵4-5提取至进料舱5-2,双层滚动过滤筒5-3优选为圆锥形结构,可使得经过滤后的弃渣在重力的作用下自动滑入细渣收集筐4-3;过滤后的油水混合物则进入油水混合物存放箱4-4存放。
由于细渣过滤装置5的外层过滤筒是允许小于4目的混合物通过的,其中包括一些细小的固体,因此,进入油水混合物存放箱4-4的“油水混合物”仍包括固体垃圾,针对这部分固体垃圾,本发明通过分离装置6进行进一步分离。
油水混合物存放箱4-4和一级油水分离箱6-1通过管道连通,存放于油水混合物存放箱4-4的油水混合物通过管道流至一级油水分离箱6-1。如图7、图8,一级油水分离箱6-1下部利用船底舱代用,上部根据需要升高焊接组成。箱体侧面安装有进水口6-4,进水口6-4的安装位置在低于一级浮油溢出口6-5的合适位置处,以能够让进入箱体内的油水混合物获得更佳分离效果,再通过一级漂浮物溢出口6-5将经过分离后的漂浮物溢出至二级油水分离箱6-2。
二级油水分离箱6-2下部利用船底舱代用,上部根据需要升高焊接组成。箱体高度和宽度体积小于一级油水分离箱。箱体与一级漂浮物溢出口6-5对应的位置安装有导流箱6-6,导流箱6-6优选为贴在分离箱6-2壁上的一个槽型结构(无底),其作用是让从一级漂浮物溢出口6-5流下来的漂浮物流淌至箱体中下部位置,以获得更佳的分离效果,再通过二级漂浮物溢出口6-7,将经过分离后的漂浮物溢出至三级油水分离箱6-3。
三级油水分离箱6-3利用细渣过滤装置5安装位置下部分的船底舱代用。三级油水分离箱6-3的作用是将整个工作船收集完毕后形成的待处理物存放后等待处理。
如图9,动力装置7包括柴油发电机组7-1和两个推进装置7-2,柴油发电机组7-1设于主船体1上方靠后端,推进装置7-2设于主船体1水下部分的尾端,用来为主船体1在水中的运动提供动力。
如图10,无人清污控制系统包括岸基控制系统和船载控制系统。岸基控制系统可放置在陆地或者船上,作为清污船的应急控制系统以及实时状态显示系统,实现清污船的人工控制、通讯、状态及实时图像显示等功能,具体由电源系统、程序控制系统和人工控制系统、通讯系统等组成。其中:①电源系统由220VAC或锂电池供电满足不同场合下系统供电需求(具体根据岸基控制系统工控机的供电要求来定,PLC控制器的供电通过降压模块实现);②岸基工控机安装有各种控制程序;③人机交互界面,通过显示器显示实时图像、偏航角等各种信息;④操作手柄和岸基端PLC构成人工控制系统,实现清污船人工控制;⑤通讯系统可根据清污船需求配置采用无线通讯、WIFI、雷达通讯、图传通讯、卫星通信及4G通信的其中一种或几种实现与清污船的指令、信息或图像的传输。船载控制系统由电源系统、上位机系统和下位机系统(即运动控制系统)组成。其中:①电源系统由柴油发电机组满足供电需求,PLC控制器的供电通过降压模块实现;②工控机实现图像信号的处理、通讯数据处理、轨迹规划、自主工作、避障等功能;③运动控制系统采用船基端PLC为核心进行开发,具备DI/DO/AI/AO/HSI/HSO/串口等各种通用接口,通过串口与船基工控机进行通讯,传输指令和数据,通过DI(开关量输入)接口接受清污船上限位开关等开关量信号,通过DO(开关量输出)接口控制继电器等负载,通过AI(模拟量输入)接口接受温度、湿度、角度等模拟量信号;通过AO(模拟量输出)接口控制柴油机油门或者电机转速等,实现航速控制;HSI(高速脉冲输入)接口实现编码器等脉冲信号输入;HSO(高速脉冲输出)接口实现可步进电机、油缸等驱动装置控制,从而实现清污船的运动控制;④视觉系统通过摄像头采集图像信息并上传至工控机作为图像处理算法的输入。⑤通讯系统采用无线通讯、WIFI、雷达通讯、数传通讯、卫星通信及4G通信的其中一种或几种与岸基控制系统实现数据传输。⑥清污船上的清污系统由船基端PLC控制,通过主船体1、聚拢装置2、粗渣抓起装置3、收集装置4、细渣过滤装置5、分离装置6等具体清污结构装置,将水面油污、漂浮物等垃圾聚拢收集至船体,进行粗渣、细渣的收集和处理。
如图11为清污控制方法的流程示意图。无人清污船的控制方法包括岸基控制功能和船基控制功能。岸基控制主要为监控清污提供接口,实时显示视频图像信息、清污船运动状态(GPS坐标、航速、航向)、清污船的自身姿态(方位角)、清污船电源输出监控(电压、过热过流状态)以及柴油机发电机组工作状态监控(温度、柴油量等)及其它有关参数。提供清污船航速、航向显示界面,用于监控以及人工操控清污船,提供自主工作和人工操作切换,根据具体情况,灵活切换工作状态。船载工控机软件实时获取船上装备的数据并实时传回岸基控制系统,接受并执行岸基控制系统发送的自主工作和人工操作的切换指令,且能在人工操作的工作状态下,运动控制系统接收并执行岸基控制系统操作手柄所发来的运动控制指令,实现对清污船的远程操控。在自主工作的工作状态下,船基工控机通过摄像头获取图像信息,通过图像处理算法对目标进行判断和角度的获取,并发送至运动控制系统,实现对目标的接近;为保证节能,在系统判断船体已驶至目标附近时,清污系统才开始运转工作,实现对目标的清除;通过GPS/北斗信号获取清污船的位置坐标、航速及航向;通过船上偏航角传感器获取清污船的方位角;通过电源管理系统获取电池参数。
以下为一种清污控制方法,具体包括如下步骤:
S1:视觉系统、船基端PLC、驱动系统、清污船、偏航角传感器初始化;视觉系统能够将水面油污、漂浮物区分于障碍物/海岸线,其采取如下步骤实现目标检测:
采集并标注大量目标样本(漂浮物以及油污),建立样本数据库;
根据YOLOv5的原理对参数和网络结构进行优化;
采用深度卷积神经网络对目标进行训练;
由于水面油污在不同角度、不同天气情况下的光线照射下识别效果不同,所以采用多角度采样处理对目标多次取样来增加训练的数量;并采用数据增强算法对原图像进行处理达到模拟不同天气情况的目的来提高训练的鲁棒性。
S2:开启巡航模式,当视觉系统发现目标时,提取目标特征、通过特征匹配判断是障碍物/海岸线还是漂浮物/油污,如果是障碍物/海岸线,如果是漂浮物/油污,进入步骤S3;
S3:计算当前航行与目标的夹角,并将夹角信息发送至船基端PLC;
S4:船基端PLC判断当前航行与目标的夹角是否小于角度阈值,如果不小于角度阈值,调整船体角度,当夹角小于角度阈值,控制驱动系统驶向目标,通过摄像头判断是否到达目标,当达到目标时,进入S5;
S5:清污船无人清污控制:当视觉检测系统检测到待回收目标(漂浮物或油污)时,通过船载控制系统对推进装置转向、调速的控制,驱动清污船向目标位置移动,随时调动清污船的姿态,将目标物完整地聚集在聚拢杆所围成的工作范围内,聚拢装置将工作范围内的油污、污渍及其他漂浮物聚拢至粗渣抓起装置处,由粗渣抓起装置提取粗渣,细渣及油、水混合物则进入油、水混合物收集箱;油、水混合物收集箱中的待处理物通过潜水排污泵提取至细渣过滤装置过滤处理,细渣过滤装置过滤得到的油水混合物进入分离装置逐级分离,最终完成粗渣、细渣以及水、油的分离和收集。
Claims (10)
1.一种用于清理水面油污和漂浮物的清污船,其特征在于,包括:主船体(1)、聚拢装置(2)、粗渣抓起装置(3)、收集装置(4)、细渣过滤装置(5)、分离装置(6)和动力装置(7);聚拢装置(2)和粗渣抓起装置(3)设置在主船体(1)前端,收集装置(4)、过滤装置(5)、分离装置(6)和动力装置(7)设置在主船体(1)上;
所述收集装置(4)包括油、水混合物收集箱(4-1)和潜水排污泵(4-5),油、水混合物收集箱(4-1)位于聚拢装置(2)后方;聚拢装置(2)将工作范围内的油污、污渍及其他漂浮物聚拢至粗渣抓起装置(3)处,由粗渣抓起装置(3)提取粗渣,细渣及油水混合物则进入油、水混合物收集箱(4-1);所述油、水混合物收集箱(4-1)中的待处理物通过潜水排污泵(4-5)提取至细渣过滤装置(5)过滤处理;
所述分离装置(6)用于分离细渣过滤装置(5)得到的油水混合物,具体包括一级油水分离箱(6-1)、二级油水分离箱(6-2)和三级油水分离箱(6-3),三个箱体依次连通;其中,一级油水分离箱(6-1)设有进水口(6-4)和一级漂浮物溢出口(6-5),进水口(6-4)的安装位置低于一级浮油溢出口(6-5),一级漂浮物溢出口(6-5)和二级油水分离箱(6-2)连通;二级油水分离箱(6-2)设有导流箱(6-6)和二级漂浮物溢出口(6-7),导流箱(6-6)设置在一级漂浮物溢出口(6-5)处,二级漂浮物溢出口(6-7)位于箱体中下部位置,二级漂浮物溢出口(6-7)和三级油水分离箱(6-3)连通;从过滤装置(5)进入一级油水分离箱(6-1)的油水混合物首先通过一级漂浮物溢出口(6-5)溢出至二级油水分离箱(6-2),再经导流箱(6-6)流淌至二级漂浮物溢出口(6-7),最后进入三级油水分离箱(6-3)。
2.根据权利要求1所述的清污船,其特征在于:所述聚拢装置(2)包括一对聚拢杆(2-1),其通过固定件安装在主船体(1)前端;所述粗渣抓起装置(3)设置在聚拢杆(2-1)后端。
3.根据权利要求2所述的清污船,其特征在于:所述聚拢装置(2)还包括自动升降浮力筒(2-3),其安装在主船体(1)上,并和聚拢杆(2-1)连接。
4.根据权利要求1所述的清污船,其特征在于,所述粗渣抓起装置(3)包括滤渣爪(3-1)、滤渣爪固定板(3-2)、渣传送带(3-3)和电动滚筒(3-4);所述滤渣爪(3-1)通过滤渣爪固定板(3-2)安装在渣传送带(3-3)上,渣传送带(3-3)由电动滚筒(3-4)驱动;水中粗渣由滤渣爪(3-1)抓起,经渣传送带(3-3)传输并收集。
5.根据权利要求1所述的一种清理污物的无人清污船,其特征在于,所述细渣过滤装置(5)包括箱式机座(5-1)、进料舱(5-2)、双层滚动过滤筒(5-3)、过滤筒被动齿(5-4)、轴承(5-5)、轴承座(5-6)、过滤筒驱动电机(5-7)、主动齿(5-8)、传动滚筒(5-9)和传动链(5-10);
其中,主齿轮(5-8)安装在过滤筒驱动电机(5-7)的输出轴上,主齿轮(5-8)和过滤筒被动齿(5-4)通过传动链(5-10)连接,过滤筒被动齿(5-4)和传动滚筒(5-9)同轴安装,双层滚动过滤筒(5-3)和传动滚筒(5-9)接触并通过摩擦力传动;过滤筒驱动电机(5-7)带动同轴的主齿轮(5-8)转动,通过传动链(5-10)带动过滤筒被动齿(5-4)转动,与过滤筒被动齿(5-4)同轴的传动滚筒(5-9)随之转动,并利用滚动摩擦的特性,带动双层滚动过滤筒(5-3)转动,经过滤后的油水混合物进入分离装置(6)处理。
6.根据权利要求1所述的清污船,其特征在于,所述收集装置(4)还包括油水混合物存放箱(4-4),所述油水混合物存放箱(4-4)设置在过滤装置(5)一侧,经过滤装置(5)过滤后的油水混合物进入油水混合物存放箱(4-4)存放,待分离处理。
7.根据权利要求1所述的清污船,其特征在于,所述动力装置(7)包括柴油发电机组(7-1)和推进器(7-2),所述推进器(7-2)设于主船体(1)水下部分的尾端。
8.一种包含如权利要求1-7任一所述清污船的无人清污控制系统,其特征在于,包括岸基控制系统、船载控制系统、通讯系统;
所述岸基控制系统包括岸基工控机、人机交互界面、岸基端PLC;所述船载控制系统包括船基工控机、北斗导航模块、温度传感器、液位计、船基端PLC、驱动系统、清污船、偏航角传感器、视觉系统;其中,岸基工控机和船基工控机通讯连接,船基工控机和船基端PLC通讯连接,船基端PLC和驱动系统、清污船、偏航角传感器连接;
所述视觉系统通过摄像头采集目标图像,并将图像信息上传至工控机,通过图像处理算法对目标进行判断,并获取当前航行与目标的夹角;船基工控机通过船基PLC和驱动系统实现清污船的运动控制;
所述岸基工控机和人机交互界面电连接,人机交互界面用于显示实时图像、偏航角信息;所述岸基端PLC和船基端PLC通讯连接,用于实现清污船的人工控制。
9.根据权利要求8所述的无人清污控制系统,其特征在于:所述通讯系统根据清污船需求配置采用无线通讯、WIFI、雷达通讯、图传通讯、数传通讯、卫星通信及4G通信的其中一种或几种实现指令、数据、信息或图像的传输。
10.一种基于如权利要求8或9所述无人清污控制系统的清污控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:视觉系统、船基端PLC、驱动系统、清污船、偏航角传感器初始化;所述视觉系统通过样本采集、样本处理、样本训练实现目标检测;
S2:开启巡航模式,当视觉系统发现目标时,提取目标特征、通过特征匹配判断目标为漂浮物/油污还是障碍物/海岸线,如果是障碍物/海岸线,如果是漂浮物/油污,进入步骤S3;
S3:计算当前航行与目标的夹角,并将夹角信息发送至船基端PLC;
S4:船基端PLC判断当前航行与目标的夹角是否小于角度阈值,如果不小于角度阈值,调整船体角度,当夹角小于角度阈值,控制驱动系统驶向目标,当达到目标时,进入S5;
S5:当视觉检测系统检测到待回收目标时,通过船载控制系统控制转向、调速,驱动清污船向目标位置移动,随时调动清污船的姿态,将目标物完整地聚集在聚拢装置所围成的工作范围内,聚拢装置将工作范围内的油污、污渍及其他漂浮物聚拢至粗渣抓起装置处,由粗渣抓起装置提取粗渣,细渣及油、水混合物则进入油、水混合物收集箱;油、水混合物收集箱中的待处理物通过潜水排污泵提取至细渣过滤装置过滤处理,细渣过滤装置过滤得到的油水混合物进入分离装置逐级分离,最终完成粗渣、细渣以及水、油的分离和收集。
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