CN113748836B - 一种新型沉水植物收割及收集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沉水植物清理领域，尤其涉及一种新型沉水植物收割及收集系统，包括沉水植物收割机构和收集机构；所述沉水植物收割机构包括切割件与若干用来驱动切割件对沉水植物进行锯切的切割动力件，所述切割动力件的输出端固定安装有连接件，所述连接件另一端与所述切割件转动连接；所述收集机构设置在所述沉水植物收割机构后方；在沉水植物收割机构收割完成后，收集机构便可收集割断的沉水植物，边收割，边收集；另外，沉水植物收割机构通过驱动件带动切割端为锯齿形结构的切割件沿切割件的水平方向呈曲线形轨迹移动，面对较坚硬的沉水植物，通过锯切的方式割断，避免造成切刀损坏。

Description

一种新型沉水植物收割及收集系统

技术领域

本发明涉及沉水植物清理领域，尤其涉及一种新型沉水植物收割及收集系统。

背景技术

沉水植物是指植物体全部位于水层下面营固着生活的大形水生植物。沉水植物能够吸收水中的氮、磷等营养物质，起到净化水质的作用。沉水植物还能够降低水体中悬浮泥沙含量，提高水体透明度；控制藻类生长；为水生生物提供栖息地等，在湖泊及河流生态系统中发挥着重要作用。

然而，由于水体富营养化等原因，沉水植物易在水体中大量生长。沉水植物死亡腐烂后，会释放出体内积蓄的营养盐，不仅无法发挥其净化水质的作用，反而会对水体造成污染。因此沉水植物需要定期收割或打捞，减少其生物量；

一般的收割方式分为手工收割、机械收割，手工收割速度较慢，投入的人力和时间大，工作效率低下；而现有的机械收割，在收割时，大都是通过切刀直接触碰沉水植物，利用切刀锋利的刀刃斩断沉水植物，但是此种收割方式在触碰到较为坚硬的沉水植物时，极易造成切刀的损坏；

另外，不管是手工收割还是机械收割，在收割沉水植物后，被割断的沉水植物还存在收集问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种新型沉水植物收割及收集系统来解决上述问题。

一种新型沉水植物收割及收集系统，包括沉水植物收割机构和收集机构；所述沉水植物收割机构包括切割件与若干用来驱动切割件对沉水植物进行锯切的切割动力件，所述切割动力件的输出端固定安装有连接件，所述连接件另一端与所述切割件转动连接；所述收集机构设置在所述沉水植物收割机构后方。

还包括若干除草船，除草船间拖拽所述沉水植物收割机构，所述沉水植物收割机构的两侧分别与相邻的除草船连接，所述沉水植物收割机构的切割范围至少是两条除草船之间的距离。

所述收集机构包括拦草网及分别安装在拦草网两端的浮标和沉块。

所述拦草网两侧分别与除草船的船尾连接。

还包括若干拦草船，所述拦草网两侧分别与拦草船连接，所述拦草船设置在所述除草船后方。

所述切割动力件驱动所述切割件沿其水平方向呈曲线轨迹往返移动，所述切割件的切割端为锯齿形结构；

所述切割件外套装有防护机构，所述防护机构包括套装在切割件外侧的防护件，所述防护件的安装端连接有用来驱动述防护件沿切割件的切割端移动的防护动力件。

还包括收割控制系统；所述收割控制系统包括控制芯片，所述控制芯片电信号连接有接近开关模块、电机驱动、信息采集模块；所述信息采集模块电信号连接有防护模块，所述防护模块电信号连接有防护电机驱动，所述防护电机驱动输出端电信号连接所述防护动力件，所述电机驱动输出端电信号连接所述切割动力件。

所述接近开关模块包括安装在所述连接件一侧的反向转动触发器，还包括接近开关感应器，所述接近开关感应器安装在所述连接件的移动轨迹上，所述接近开关感应器与所述电机驱动电连接。

所述信息采集模块为红外温度传感器，所述防护模块为单片机。

所述除草船通过起升机构拉动所述沉水植物收割机构。

与现有技术相比，本发明设备的有益效果是：

1、本发明设备设有沉水植物收割机构，用于收割水中的沉水植物，沉水植物收割机构的后方还设置有收集机构，用来收集被沉水植物收割机构割断后，漂浮在水面上的沉水植物，沉水植物收割机构与收集机构都有船只拉动，在沉水植物收割机构收割完成后，收集机构便可收集割断的沉水植物，边收割，边收集。

2、本发明设备的沉水植物收割机构，可以自动对沉水植物进行收割，相对于人工清理，工作效率高；沉水植物收割机构通过驱动件带动切割端为锯齿形结构的切割件沿切割件的水平方向呈曲线形轨迹移动，面对较坚硬的沉水植物，通过锯切的方式割断，避免造成切刀损坏。

3、本发明设备在相邻除草船间拖拽有沉水植物收割机构，通过两条并行的船只拉动沉水植物收割机构，收割范围较大。

4、本发明设备还设置有防护机构，当红外温度传感器感应到辐射的红外能量时，将信号传递给单片机，单片机控制防护机构开启，覆盖在切割件上，防止发出红外能量的物体被切割件划伤。

5、本发明设备可以通过起升机构自由控制沉水植物收割机构下潜的深度，可以灵活应对生长在不同深度的沉水植物。

附图说明

图1为一种新型沉水植物收割及收集系统的结构示意图I。

图2为一种新型沉水植物收割及收集系统的结构示意图II。

图3为收割控制系统的流程图。

图4为一种新型沉水植物收割及收集系统未安装收集机构的结构示意图。

图5为图4在A处的放大图。

图6为一种新型沉水植物收割及收集系统中沉水植物收割机构的结构示意图。

图7为图6剖开连接板后的结构示意图。

图8为图7在B处的放大图。

附图中：除草船1、沉水植物收割机构2、切割件2-1、切割动力件2-2、连接件2-3、反向转动触发器3、接近开关感应器3-1、安装腔4、卷扬机5、防护机构6、防护件6-1、防护动力件6-2、挡块6-3、连接板7、圆杆7-1、导向杆7-2、弹簧7-3、拦草网8、拦草船8-1。

具体实施方式

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，本领域普通技术人员在没有做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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种新型沉水植物收割及收集系统，包括沉水植物收割机构2和收集机构；所述沉水植物收割机构2包括切割件2-1与若干用来驱动切割件2-1对沉水植物进行锯切的切割动力件2-2，所述切割动力件2-2的输出端固定安装有连接件2-3，所述连接件2-3另一端与所述切割件2-1转动连接；所述收集机构设置在所述沉水植物收割机构2后方；

具体的，还包括若干除草船1，除草船1间拖拽所述沉水植物收割机构2，所述沉水植物收割机构2的两侧分别与相邻的除草船1连接，所述沉水植物收割机构2的切割范围至少是两条除草船之间的距离；

本实施方式中，采用两艘同步前进的除草船1，当除草船1移动时，拉动沉水植物收割机构2移动，两船间的横向距离，为收割机构2的收割范围，当两船行驶过后，便可完成对两船下方水域中沉水植物的收割，收割范围较大，收割效率较高；

具体的，所述收集机构包括拦草网8及分别安装在拦草网8两端的浮标和沉块，所述浮标能够使拦草网8的一端漂浮在水面上，所述沉块能够使拦草网8的一端沉入水中，使拦草网在水中和水面上扩散分布，对漂浮到水面上和在水中漂浮的被割断的沉水植物，进行打捞。

进一步的，拦草网8的安装可以采用多种方式，本实施方式中，设计两种方式；

请参照图1，第一种方式为：所述拦草网8两侧分别与除草船1的船尾连接，即通过除草船1拉动拦草网8，使沉水植物在被沉水植物收割机构2割断后，同步被拦草网8收集。

请参照图2，第二种方式为：设置若干拦草船8-1，所述拦草网8两侧分别与拦草船8-1连接，所述拦草船8-1设置在所述除草船1后方，该设计的目的在于：一方面，当沉水植物收割机构2在水下收割沉水植物后，割断的沉水植物在浮力的作用下，上浮到水面，但是割断的沉水植物上浮需要一定的时间，等到沉水植物都上浮到水面上时，可能更清楚的判断是否有割断的沉水植物未被打捞；另一方面，割断的沉水植物的扩散范围较大，有可能大于收割范围，所述拦草网8的收集范围也要更大，即需要拉动拦草网8的船只间的距离，大于拉动沉水植物收割机构2的船只间的距离，所以使用拦草船8-1拉动拉动拦草网8；

具体的，拦草船8-1、除草船1可以通过绞车拉动拦草网8

具体的，所述沉水植物收割机构2包括切割件2-1与若干切割动力件2-2，所述切割动力件2-2的输出端固定安装有连接件2-3，所述连接件2-3另一端与所述切割件2-1转动连接，本实施方式中，所述切割动力件2-2采用同步转动电机，设置有两个，当切割动力件2-2转动时，带动连接件2-3转动，连接件2-3与切割件2-1的连接处转动连接，使其有充足的转动空间；所述切割动力件2-2驱动所述切割件2-1沿其水平方向呈曲线形轨迹往返移动，所述切割件2-1的切割端为锯齿形结构；

进一步的，考虑到切割件2-1在移动过程中，可能会碰到水中游行的生物或者潜水人员，此时就算很快速的关闭切割动力件2-2，切割件2-1在惯性的作用下，也不会马上停止摆动，而且切割件2-1的切割端部较为锋利，水中游行的生物或者潜水人员如果不小心触碰到，也会造成伤害，所述本设备在所述切割件2-1外套装有防护机构6，所述防护机构6包括套装在切割件2-1外侧的防护件6-1，所述防护件6-1的安装端连接有用来驱动述防护件6-1沿切割件2-1的切割端移动的防护动力件6-2；

进一步的，还包括收割控制系统包括控制芯片，所述控制芯片电信号连接有接近开关模块、电机驱动、信息采集模块、电池模块；所述信息采集模块电信号连接有防护模块，所述防护模块电信号连接有防护电机驱动，所述防护电机驱动输出端电信号连接所述防护动力件6-2，所述电机驱动输出端电信号连接所述切割动力件2-2；

具体的，所述信息采集模块为红外温度传感器，所述红外温度传感器感安装在连接板7上，需要说明的是，在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时，由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波，其中就包含了波段位于0.75到100μm的红外线，红外温度传感器就是利用这一原理制作而成的；

具体的，所述防护模块为单片机；

具体的，所述接近开关模块包括安装在所述连接件2-3一侧的反向转动触发器3，还包括接近开关感应器3-1，所述接近开关感应器3-1安装在所述连接件2-3的移动轨迹上，本实施方式中，设置两个接近开关感应器3-1，所述接近开关感应器3-1与所述电机驱动电连接；第一个接近开关感应器3-1感应到连接件2-3上的反向转动触发器3发出的反方向转动的信号后，第一个接近开关感应器3-1将接收到的反方向转动的信号传递给电机驱动，电机驱动控制切割动力件2-2反向转动；当第二个接近开关感应器3-1感应到连接件2-3上的反向转动触发器3发出的反方向转动的信号后，第二个接近开关感应器3-1将接收到的反方向转动的信号传递给电机驱动，电机驱动控制切割动力件2-2再次反向转动，即切割动力件2-2带动切割件2-1沿曲线形轨迹往返移动，使切割件2-1形成摆动式锯切的切割轨迹，对沉水植物进行切割；需要说明的是接近开关感应器3-1与反向转动触发器3，都是现有产品；

需要切割件2-1工作时，所述控制芯片将通过电机驱动控制切割动力件2-2开启运行，切割动力件2-2在转动过程中，接近开关模块将感应到的信息传递给控制芯片，控制芯片再通过电机驱动控制切割动力件2-2反向移动；

当信息采集模块即红外温度传感器感应到人体或者动物辐射的红外能量时，一方面将信号传递给防护模块即单片机，单片机通过防护电机驱动控制防护动力件6-2开启；另一方面将信号传递给控制芯片，控制芯片将通过电机驱动控制切割动力件2-2关闭。

进一步的，除草船1上还设置有遥控模块，所述电池模块安装在沉水植物收割机构2上，所述电池模块电连接有接收模块，使用使，工作人员启动遥控模块，遥控模块将启动信号传递给接收模块，接收模块控制电池模块开启，电池模块为控制芯片、接近开关模块、信息采集模块、切割动力件2-2、防护动力件6-2进行供电。

具体的，还包括连接板7，所述连接板7，上固定安装有圆杆7-1，圆杆7-1的表面设有螺纹；所述连接件2-3的端部为圆套结构，其一端套装在圆杆7-1后，在使用螺母与圆杆螺纹连接，防止受力后，连接件2-3从圆杆7-1上脱落，连接件2-3另一端套装在切割动力件2-2的转动轴上，并与切割动力件2-2的转动轴键连接；

具体的，所述切割件2-1安装在所述连接板7的首端部，所述切割件2-1两侧的连接板7上，开设有安装腔4，所述防护件6-1滑动安装在所述安装腔4内；

具体的，所述防护件6-1两侧安装有挡块6-3，所述挡块6-3沿一导向杆7-2滑动，并与导向杆7-2顶部的安装腔4内壁相抵触，导向杆7-2上套装有弹簧7-3，所述弹簧7-3一端与导向杆7-2相抵触，另一端与导向杆7-2底部的安装腔4内壁相抵触；

具体的，所述防护动力件6-2安装在所述连接板7的末端部，所述防护件6-1上开设有线孔，防护动力件6-2的输出端上系有钢绳，所述钢绳的另一端系在所述线孔上；

本实施方式中，所述防护动力件6-2采用电缸，正常情况下，电缸输出端伸出，通过钢绳拉动防护件6-1，防护件6-1沿导向杆7-2滑动，并压缩弹簧7-3，使防护件6-1缩在所述安装腔4内，当信息采集模块即红外温度传感器感应到人体或者动物辐射的红外能量时，将信号传递给防护模块即单片机，单片机通过防护电机驱动控制防护动力件6-2开启，电缸输出端回缩，所述钢绳摆脱拉紧状态，弹簧7-3涨开，将防护件6-1从安装腔4内顶出，防护件6-1覆盖在所述切割件2-1上；所述防护件6-1的长度以能完全覆盖所述切割件2-1的切割端为准，本实施方式中，所述防护件6-1设置两个，且表面涂有防撞耐磨的橡胶层。

所述除草船1通过起升机构拉动所述沉水植物收割机构2，具体的，所述起升机构采用卷扬机5；卷扬机5上的绳缆另一端与沉水植物收割机构2的一侧相连接；卷扬机5可以自由控制沉水植物收割机构下潜的深度，可以灵活应对生长在不同深度中的沉水植物。

工作原理：

使用该设备时，先将两侧分别与相邻的除草船1软连接的沉水植物收割机构2放入水中，沉水植物收割机构2由于自重的作用下沉，除草船1带动沉水植物收割机构2在水中移动，当进入沉水植物区域时，所述控制芯片将通过电机驱动控制切割动力件2-2开启运行，当切割动力件2-2转动时，带动连接件2-3转动，连接件2-3与切割件2-1的连接处转动连接，使其有充足的转动空间，

切割动力件2-2在转动过程中，第一个接近开关感应器3-1感应到连接件2-3上的反向转动触发器3发出的反方向转动的信号后，第一个接近开关感应器3-1将接收到的反方向转动的信号传递给电机驱动，电机驱动控制切割动力件2-2反向转动；当第二个接近开关感应器3-1感应到连接件2-3上的反向转动触发器3发出的反方向转动的信号后，第二个接近开关感应器3-1将接收到的反方向转动的信号传递给电机驱动，电机驱动控制切割动力件2-2再次反向转动，即切割动力件2-2带动切割件2-1沿曲线形轨迹往返移动，使切割件2-1形成摆动式锯切的切割轨迹，对沉水植物进行切割；

收集机构设置在沉水植物收割机构2的后方，当沉水植物收割机构2将沉水植物收割后，割断的沉水植物上浮，被收集机构收集；

防护动力件6-2采用电缸，正常情况下，电缸输出端伸出，通过钢绳拉动防护件6-1，防护件6-1沿导向杆7-2滑动，并压缩弹簧7-3，使防护件6-1缩在所述安装腔4内，当信息采集模块即红外温度传感器感应到人体或者动物辐射的红外能量时，将信号传递给防护模块即单片机，单片机通过防护电机驱动控制防护动力件6-2开启，电缸输出端回缩，所述钢绳摆脱拉紧状态，弹簧7-3涨开，将防护件6-1从安装腔4内顶出，防护件6-1覆盖在所述切割件2-1上；所述防护件6-1的长度以能完全覆盖所述切割件2-1的切割端为准。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (7)

1.一种新型沉水植物收割及收集系统，其特征在于；包括沉水植物收割机构(2)和收集机构；所述沉水植物收割机构(2)包括切割件(2-1)与若干用来驱动切割件(2-1)对沉水植物进行锯切的切割动力件(2-2)，所述切割动力件(2-2)的输出端固定安装有连接件(2-3)，所述连接件(2-3)另一端与所述切割件(2-1)转动连接，所述切割件(2-1)外套装有防护机构(6)；防护机构(6)包括套装在切割件(2-1)外侧的防护件(6-1)，所述防护件(6-1)的安装端连接有用来驱动所述防护件(6-1)沿切割件(2-1)的切割端移动的防护动力件(6-2)；所述收集机构设置在所述沉水植物收割机构(2)后方；所述切割件(2-1)的切割端为锯齿形结构；

还包括收割控制系统；所述收割控制系统包括控制芯片，所述控制芯片电信号连接有接近开关模块、电机驱动、信息采集模块；所述信息采集模块电信号连接有防护模块，所述防护模块电信号连接有防护电机驱动，所述防护电机驱动输出端电信号连接所述防护动力件(6-2)，所述电机驱动输出端电信号连接所述切割动力件(2-2)；所述接近开关模块包括安装在所述连接件(2-3)一侧的反向转动触发器(3)，还包括接近开关感应器(3-1)，所述接近开关感应器(3-1)安装在所述连接件(2-3)的移动轨迹上，所述接近开关感应器(3-1)与所述电机驱动电连接；

第一个接近开关感应器(3-1)感应到连接件(2-3)上的反向转动触发器(3)下发出的反方向转动的信号后，第一个接近开关感应器(3-1)将接收到的反方向转动的信号传递给电机驱动，电机驱动控制切割动力件(2-2)反向转动；当第二个接近开关感应器(3-1)感应到连接件(2-3)上的反向转动触发器(3)发出的反方向转动的信号后，第二个接近开关感应器(3-1)将接收到的反方向转动的信号传递给电机驱动，电机驱动控制切割动力件(2-2)再次反向转动，使切割件(2-1)形成摆动式锯切的切割轨迹，对沉水植物进行切割。

2.根据权利要求1所述的一种新型沉水植物收割及收集系统，其特征在于；还包括若干除草船(1)，除草船(1)间拖拽所述沉水植物收割机构(2)，所述沉水植物收割机构(2)的两侧分别与相邻的除草船(1)连接，所述沉水植物收割机构(2)的切割范围至少是两条除草船之间的距离。

3.根据权利要求2所述的一种新型沉水植物收割及收集系统，其特征在于；所述收集机构包括拦草网(8)及分别安装在拦草网(8)两端的浮标和沉块。

4.根据权利要求3所述的一种新型沉水植物收割及收集系统，其特征在于；所述拦草网(8)两侧分别与除草船(1)的船尾连接。

5.根据权利要求4所述的一种新型沉水植物收割及收集系统，其特征在于；还包括若干拦草船(8-1)，所述拦草网(8)两侧分别与拦草船(8-1)连接，所述拦草船(8-1)设置在所述除草船(1)后方。

6.根据权利要求5所述的一种新型沉水植物收割及收集系统，其特征在于；所述信息采集模块为红外温度传感器，所述防护模块为单片机；当信息采集模块感应到人体或者动物辐射的红外能量时，一方面将信号传递给防护模块，防护模块通过防护电机驱动控制防护动力件(6-2)开启；另一方面将信号传递给控制芯片，控制芯片将通过电机驱动控制切割动力件(2-2)关闭。

7.根据权利要求6所述的一种新型沉水植物收割及收集系统，其特征在于；所述除草船(1)通过起升机构拉动所述沉水植物收割机构(2)。