CN114875873B - 基于生态修复的河道垃圾清理装置及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于生态修复的河道垃圾清理装置及其处理方法，涉及生态修复技术领域，包括浮台和垃圾收集组件，所述浮台的内部设置有抽水泵，所述垃圾收集组件设置于浮台表面四周，所述驱动电机的输出端连接有收卷盘，所述波纹管顶部连接有暂储箱，所述暂储箱的左侧连接有伸缩推杆。该基于生态修复的河道垃圾清理装置及其处理方法，本装置可以在水面垃圾清理模式与水下垃圾清理模式两种模式下相互切换，以实现全面的河道垃圾清理作业，且以抓点式的方式收取河床表面的垃圾，可避免大面积破坏河床表面的植被以保护河床生态，且下水箱无需频繁回至水面进行垃圾清空作业，从而使得本装置可以长时间于水下进行垃圾清理作业。
Description
技术领域
本发明涉及生态修复技术领域，具体为基于生态修复的河道垃圾清理装置及其处理方法。
背景技术
河道垃圾清理是生态修复的重要一环，河道中的垃圾往往会影响水生物的健康生活环境，且随着垃圾的不断堆积容易抬高河床，导致水平面上涨，河道垃圾清理又包括水面垃圾清理和水下垃圾清理，其中随着科技发展针对水下垃圾清理也由人工下潜的清理方式改换为水下垃圾清理设备下水清理。
现有的针对河道水下垃圾的清理装置由于其能容纳的垃圾体量有限，需要频繁往返至水面清除垃圾后重新下水，且一般是采取翻淤泥的方式收集垃圾，容易破坏河底的生态环境。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了基于生态修复的河道垃圾清理装置及其处理方法，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于生态修复的河道垃圾清理装置，包括浮台和垃圾收集组件，所述浮台的内部设置有抽水泵，所述垃圾收集组件设置于浮台表面四周，所述垃圾收集组件包括驱动电机、收卷盘、缆绳、下水箱、涡轮叶、水下摄像头、波纹管、爪指和弹力网，所述驱动电机的输出端连接有收卷盘，且收卷盘的两端通过支架与浮台表面固定连接，所述收卷盘的表面设置有缆绳，且缆绳的一端穿过浮台并连接有下水箱，所述下水箱的内部四周对称设置有涡轮叶，且下水箱的底部四周设置有水下摄像头，所述下水箱的内部中间连接有波纹管，且下水箱的底部中间设置有爪指，所述爪指之间设置有弹力网，所述波纹管顶部连接有暂储箱，且暂储箱的右侧连接有储物网，所述暂储箱的左侧连接有伸缩推杆。
进一步的，所述暂储箱的顶部与浮台底部固定连接，且抽水泵通过暂储箱与波纹管相连通。
进一步的，所述浮台的表面中部设置有第一GPS定位装置，所述下水箱的内部靠近波纹管底部外壁的一侧设置有第二GPS定位装置。
进一步的，所述爪指之间关于波纹管的竖直中轴线对称分布，且爪指至少有四个。
进一步的，所述波纹管的内壁嵌入有磁环，且波纹管的内部设置有辅助上浮组件。
进一步的，所述辅助上浮组件包括泡沫环、配重气囊、第一微型泵、第二微型泵、扭簧、撑杆和磁片，所述泡沫环的上表面与下表面均设置有配重气囊，且配重气囊的内壁顶部左侧设置有第一微型泵，所述配重气囊的内壁底部右侧设置有第二微型泵，所述泡沫环的内侧面设置有扭簧，且扭簧的表面连接有撑杆，所述泡沫环的外侧面设置有磁片。
进一步的，所述撑杆环形分布于泡沫环的内部，且撑杆通过扭簧与泡沫环弹性连接。
进一步的，所述暂储箱的前、后表面开设有吸水口，且暂储箱的内壁前、后表面开设有滑槽。
进一步的，所述滑槽内部设置有电动滑块，且电动滑块的一端连接有挡板。
基于生态修复的河道垃圾清理装置的处理方法，所述处理方法的具体操作步骤如下：
步骤一：清理河底垃圾时，驱动电机驱动收卷盘使得缆绳放出，使得下水箱沉接近至水底，由水下摄像头获取河底实时视频，人员于视频中搜寻河底垃圾，并通过控制器控制对应的涡轮叶转动以推动爪指靠近垃圾，再驱动爪指张合以将垃圾穿过泡沫环而夹入波纹管内部；
步骤二：抽水泵启动于波纹管内部产生自下向上的抽力，从而将轻型垃圾抽至暂储箱内部，并由伸缩推杆将暂储箱内部的垃圾推入至储物网中，而对于重型垃圾，在垃圾穿过泡沫环后，撑杆因扭簧复位而位于垃圾底部对其进行支撑，同时第二微型泵将配重气囊内部水体排出，使得泡沫环携带垃圾沿波纹管内部上浮，从而将重型垃圾推入至暂储箱内部；
步骤三：泡沫环上浮过程中其外壁的磁片与磁片同性相斥，使得泡沫环顺畅沿波纹管内部上浮而不发生卡顿，以适应水中波纹管内部的弯曲通道段；
步骤四：为配合爪指夹持垃圾，通过控制四根缆绳的升降以调整下水箱的倾斜度，以使得爪指从不同角度朝向垃圾进行夹持；
步骤五：爪指之间相互合拢时其底端相互接触，此时弹力网基于其弹性作用而将爪指之间的空隙处进行封堵，使得水体可以通过而固体无法通过，以防止水生物被吸入波纹管内部；
步骤六：在进行水底垃圾清理时电动滑块带动挡板沿滑槽内部滑动，使得挡板封闭吸水口以增强波纹管底端处的吸力，而在进行水面垃圾处理时，下水箱并不沉入水底，而挡板因滑动使得吸水口露出，此时水面部位的水体携带水面垃圾穿过吸水口被吸入暂储箱内部；
步骤七：在进行水下垃圾清理时，控制对应的涡轮叶转动以推动爪指靠近垃圾，此时第二GPS定位装置定位下水箱位置，而第一GPS定位装置定位浮台位置，人员控制浮台所外接的动力设备以推动浮台移动，使得浮台与下水箱相重合，以便波纹管保持竖直状以方便垃圾上浮。
本发明提供了基于生态修复的河道垃圾清理装置及其处理方法，具备以下有益效果：
本装置可以在水面垃圾清理模式与水下垃圾清理模式两种模式下相互切换，以实现全面的河道垃圾清理作业，且以抓点式的方式收取河床表面的垃圾，可避免大面积破坏河床表面的植被以保护河床生态，且下水箱无需频繁回至水面进行垃圾清空作业，从而使得本装置可以长时间于水下进行垃圾清理作业。
1.该基于生态修复的河道垃圾清理装置，通过控制器控制对应的涡轮叶转动以推动爪指靠近垃圾并张合以实现抓点式的垃圾抓取，从而尽可能的减少对河床表面植被的破坏，且垃圾通过具有伸缩功能的波纹管而储存至浮于水面的储物网中，与一般的水下垃圾清理装置相比，下水箱无需频繁回至水面进行垃圾清空作业，从而使得本装置可以长时间于水下进行垃圾清理作业。
2.该基于生态修复的河道垃圾清理装置，抽水泵启动于波纹管内部产生自下向上的抽力，从而将轻型垃圾抽至暂储箱内部，轻型垃圾比如垃圾袋这种可以被吸力吸取的垃圾，并由伸缩推杆将暂储箱内部的垃圾推入至储物网中，而对于重型垃圾比如玻璃瓶这种无法因吸力上移的垃圾，在垃圾穿过泡沫环后，撑杆因扭簧复位而位于垃圾底部对其进行支撑，同时第二微型泵将配重气囊内部水体排出，使得泡沫环携带垃圾沿波纹管内部上浮，从而将重型垃圾推入至暂储箱内部。
3.该基于生态修复的河道垃圾清理装置，第二GPS定位装置定位下水箱位置，而第一GPS定位装置定位浮台位置，人员控制浮台所外接的动力设备以推动浮台移动，使得浮台与下水箱相重合，以便波纹管尽可能的保持竖直状以方便垃圾上浮，而泡沫环上浮过程中其外壁的磁片与磁片同性相斥，使得泡沫环顺畅沿波纹管内部上浮而不发生卡顿，以适应水中波纹管内部的弯曲通道段。
4.该基于生态修复的河道垃圾清理装置，本装置可以清理水下垃圾，还可以清理水面垃圾，在进行水面垃圾处理时，下水箱并不沉入水底，而挡板因滑动使得吸水口露出，此时水面部位的水体携带水面垃圾穿过吸水口被吸入暂储箱内部。
5.该基于生态修复的河道垃圾清理装置，爪指之间相互合拢时其底端相互接触，此时弹力网基于其弹性作用而将爪指之间的空隙处进行封堵，使得水体可以通过而固体无法通过，以防止水生物被吸入波纹管内部，且为配合爪指夹持垃圾，通过控制四根缆绳的升降以调整下水箱的倾斜度，以使得爪指从不同角度朝向垃圾进行夹持。
附图说明
图1为本发明基于生态修复的河道垃圾清理装置的正视结构示意图；
图2为本发明基于生态修复的河道垃圾清理装置的浮台俯视结构示意图；
图3为本发明基于生态修复的河道垃圾清理装置的弹力网正视剖面结构示意图；
图4为本发明基于生态修复的河道垃圾清理装置的波纹管内部结构示意图；
图5为本发明基于生态修复的河道垃圾清理装置的图4中A处放大结构示意图；
图6为本发明基于生态修复的河道垃圾清理装置的泡沫环俯视结构示意图；
图7为本发明基于生态修复的河道垃圾清理装置的暂储箱正视结构示意图。
图中：1、浮台；2、抽水泵；3、垃圾收集组件；301、驱动电机；302、收卷盘；303、缆绳；304、下水箱；305、涡轮叶；306、水下摄像头；307、波纹管；308、爪指；309、弹力网；4、暂储箱；5、储物网；6、伸缩推杆；7、第一GPS定位装置；8、第二GPS定位装置；9、磁环；10、辅助上浮组件；1001、泡沫环；1002、配重气囊；1003、第一微型泵；1004、第二微型泵；1005、扭簧；1006、撑杆；1007、磁片；11、吸水口；12、滑槽；13、电动滑块；14、挡板。
具体实施方式
如图1-3所示，本发明提供技术方案：基于生态修复的河道垃圾清理装置，包括浮台1和垃圾收集组件3，浮台1的内部设置有抽水泵2，垃圾收集组件3设置于浮台1表面四周，垃圾收集组件3包括驱动电机301、收卷盘302、缆绳303、下水箱304、涡轮叶305、水下摄像头306、波纹管307、爪指308和弹力网309，驱动电机301的输出端连接有收卷盘302，且收卷盘302的两端通过支架与浮台1表面固定连接，收卷盘302的表面设置有缆绳303，且缆绳303的一端穿过浮台1并连接有下水箱304，下水箱304的内部四周对称设置有涡轮叶305，且下水箱304的底部四周设置有水下摄像头306，下水箱304的内部中间连接有波纹管307，且下水箱304的底部中间设置有爪指308，爪指308之间设置有弹力网309，波纹管307顶部连接有暂储箱4，且暂储箱4的右侧连接有储物网5，暂储箱4的左侧连接有伸缩推杆6，暂储箱4的顶部与浮台1底部固定连接，且抽水泵2通过暂储箱4与波纹管307相连通，爪指308之间关于波纹管307的竖直中轴线对称分布，且爪指308至少有四个；
具体操作如下，清理河底垃圾时，驱动电机301驱动收卷盘302使得缆绳303放出，使得下水箱304沉接近至水底，由水下摄像头306获取河底实时视频，人员于视频中搜寻河底垃圾，并通过控制器控制对应的涡轮叶305转动以推动爪指308靠近垃圾，同时为配合爪指308夹持垃圾，通过控制四根缆绳303的升降以调整下水箱304的倾斜度，以使得爪指308从不同角度朝向垃圾，再驱动爪指308张合以将垃圾穿过泡沫环1001而夹入波纹管307内部，爪指308之间相互合拢时其底端相互接触，此时弹力网309基于其弹性作用而将爪指308之间的空隙处进行封堵，使得水体可以通过而固体无法通过，以防止水生物被吸入波纹管307内部，且抓点式的垃圾抓取可尽可能的减少对河床表面植被的破坏，抽水泵2启动于波纹管307内部产生自下向上的抽力，从而将轻型垃圾抽至暂储箱4内部，轻型垃圾比如垃圾袋这种可以被吸力吸取的垃圾，并由伸缩推杆6将暂储箱4内部的垃圾推入至储物网5中，与一般的水下垃圾清理装置相比，下水箱304无需频繁回至水面进行垃圾清空作业，从而使得本装置可以长时间于水下进行垃圾清理作业，从而使得本装置可以长时间于水下进行垃圾清理作业。
如图1所示，浮台1的表面中部设置有第一GPS定位装置7，下水箱304的内部靠近波纹管307底部外壁的一侧设置有第二GPS定位装置8；
具体操作如下，在进行水下垃圾清理时，控制对应的涡轮叶305转动以推动爪指308靠近垃圾，此时第二GPS定位装置8定位下水箱304位置，而第一GPS定位装置7定位浮台1位置，人员控制浮台1所外接的动力设备以推动浮台1移动，使得浮台1与下水箱304相重合，以便波纹管307保持竖直状以方便垃圾上浮。
如图1、图4-6所示，波纹管307的内壁嵌入有磁环9，且波纹管307的内部设置有辅助上浮组件10，辅助上浮组件10包括泡沫环1001、配重气囊1002、第一微型泵1003、第二微型泵1004、扭簧1005、撑杆1006和磁片1007，泡沫环1001的上表面与下表面均设置有配重气囊1002，且配重气囊1002的内壁顶部左侧设置有第一微型泵1003，配重气囊1002的内壁底部右侧设置有第二微型泵1004，泡沫环1001的内侧面设置有扭簧1005，且扭簧1005的表面连接有撑杆1006，泡沫环1001的外侧面设置有磁片1007，撑杆1006环形分布于泡沫环1001的内部，且撑杆1006通过扭簧1005与泡沫环1001弹性连接；
具体操作如下，轻型垃圾比如垃圾袋这种可以被吸力吸取的垃圾，而对于重型垃圾比如玻璃瓶这种无法因吸力上移的垃圾，在垃圾穿过泡沫环1001后，撑杆1006因扭簧1005复位而位于垃圾底部对其进行支撑，同时第二微型泵1004将配重气囊1002内部水体排出，使得泡沫环1001携带垃圾沿波纹管307内部上浮，从而将重型垃圾推入至暂储箱4内部，而泡沫环1001上浮过程中其外壁的磁片1007与磁片1007同性相斥，使得泡沫环1001顺畅沿波纹管307内部上浮而不发生卡顿，以适应水中波纹管307内部的弯曲通道段，且上浮结束后第一微型泵1003重新将水体注入配重气囊1002中，使得泡沫环1001重新沉入至波纹管307底部。
如图1、图7所示，暂储箱4的前、后表面开设有吸水口11，且暂储箱4的内壁前、后表面开设有滑槽12，滑槽12内部设置有电动滑块13，且电动滑块13的一端连接有挡板14；
具体操作如下，在进行水底垃圾清理时电动滑块13带动挡板14沿滑槽12内部滑动，使得挡板14封闭吸水口11以增强波纹管307底端处的吸力，而在进行水面垃圾处理时，下水箱304并不沉入水底，而挡板14因滑动使得吸水口11露出，此时水面部位的水体携带水面垃圾穿过吸水口11被吸入暂储箱4内部。
如图1-7所示，基于生态修复的河道垃圾清理装置的处理方法，处理方法的具体操作步骤如下：
步骤一：清理河底垃圾时，驱动电机301驱动收卷盘302使得缆绳303放出，使得下水箱304沉接近至水底，由水下摄像头306获取河底实时视频，人员于视频中搜寻河底垃圾，并通过控制器控制对应的涡轮叶305转动以推动爪指308靠近垃圾，再驱动爪指308张合以将垃圾穿过泡沫环1001而夹入波纹管307内部；
步骤二：抽水泵2启动于波纹管307内部产生自下向上的抽力，从而将轻型垃圾抽至暂储箱4内部，并由伸缩推杆6将暂储箱4内部的垃圾推入至储物网5中，而对于重型垃圾，在垃圾穿过泡沫环1001后，撑杆1006因扭簧1005复位而位于垃圾底部对其进行支撑，同时第二微型泵1004将配重气囊1002内部水体排出，使得泡沫环1001携带垃圾沿波纹管307内部上浮，从而将重型垃圾推入至暂储箱4内部；
步骤三：泡沫环1001上浮过程中其外壁的磁片1007与磁片1007同性相斥，使得泡沫环1001顺畅沿波纹管307内部上浮而不发生卡顿，以适应水中波纹管307内部的弯曲通道段；
步骤四：为配合爪指308夹持垃圾，通过控制四根缆绳303的升降以调整下水箱304的倾斜度，以使得爪指308从不同角度朝向垃圾进行夹持；
步骤五：爪指308之间相互合拢时其底端相互接触，此时弹力网309基于其弹性作用而将爪指308之间的空隙处进行封堵，使得水体可以通过而固体无法通过，以防止水生物被吸入波纹管307内部；
步骤六：在进行水底垃圾清理时电动滑块13带动挡板14沿滑槽12内部滑动，使得挡板14封闭吸水口11以增强波纹管307底端处的吸力，而在进行水面垃圾处理时，下水箱304并不沉入水底，而挡板14因滑动使得吸水口11露出，此时水面部位的水体携带水面垃圾穿过吸水口11被吸入暂储箱4内部；
步骤七：在进行水下垃圾清理时，控制对应的涡轮叶305转动以推动爪指308靠近垃圾，此时第二GPS定位装置8定位下水箱304位置，而第一GPS定位装置7定位浮台1位置，人员控制浮台1所外接的动力设备以推动浮台1移动，使得浮台1与下水箱304相重合，以便波纹管307保持竖直状以方便垃圾上浮。
Claims (7)
1.基于生态修复的河道垃圾清理装置，包括浮台（1）和垃圾收集组件（3），其特征在于：所述浮台（1）的内部设置有抽水泵（2），所述垃圾收集组件（3）设置于浮台（1）表面四周，所述垃圾收集组件（3）包括驱动电机（301）、收卷盘（302）、缆绳（303）、下水箱（304）、涡轮叶（305）、水下摄像头（306）、波纹管（307）、爪指（308）和弹力网（309），所述驱动电机（301）的输出端连接有收卷盘（302），且收卷盘（302）的两端通过支架与浮台（1）表面固定连接，所述收卷盘（302）的表面设置有缆绳（303），且缆绳（303）的一端穿过浮台（1）并连接有下水箱（304），所述下水箱（304）的内部四周对称设置有涡轮叶（305），且下水箱（304）的底部四周设置有水下摄像头（306），所述下水箱（304）的内部中间连接有波纹管（307），且下水箱（304）的底部中间设置有爪指（308），所述爪指（308）之间设置有弹力网（309），所述波纹管（307）顶部连接有暂储箱（4），且暂储箱（4）的右侧连接有储物网（5），所述暂储箱（4）的左侧连接有伸缩推杆（6），所述波纹管（307）的内壁嵌入有磁环（9），且波纹管（307）的内部设置有辅助上浮组件（10），所述辅助上浮组件（10）包括泡沫环（1001）、配重气囊（1002）、第一微型泵（1003）、第二微型泵（1004）、扭簧（1005）、撑杆（1006）和磁片（1007），所述泡沫环（1001）的上表面与下表面均设置有配重气囊（1002），且配重气囊（1002）的内壁顶部左侧设置有第一微型泵（1003），所述配重气囊（1002）的内壁底部右侧设置有第二微型泵（1004），所述泡沫环（1001）的内侧面设置有扭簧（1005），且扭簧（1005）的表面连接有撑杆（1006），所述泡沫环（1001）的外侧面设置有磁片（1007），所述撑杆（1006）环形分布于泡沫环（1001）的内部，且撑杆（1006）通过扭簧（1005）与泡沫环（1001）弹性连接。
2.根据权利要求1所述的基于生态修复的河道垃圾清理装置，其特征在于：所述暂储箱（4）的顶部与浮台（1）底部固定连接，且抽水泵（2）通过暂储箱（4）与波纹管（307）相连通。
3.根据权利要求1所述的基于生态修复的河道垃圾清理装置，其特征在于：所述浮台（1）的表面中部设置有第一GPS定位装置（7），所述下水箱（304）的内部靠近波纹管（307）底部外壁的一侧设置有第二GPS定位装置（8）。
4.根据权利要求1所述的基于生态修复的河道垃圾清理装置，其特征在于：所述爪指（308）之间关于波纹管（307）的竖直中轴线对称分布，且爪指（308）至少有四个。
5.根据权利要求1所述的基于生态修复的河道垃圾清理装置，其特征在于：所述暂储箱（4）的前、后表面开设有吸水口（11），且暂储箱（4）的内壁前、后表面开设有滑槽（12）。
6.根据权利要求5所述的基于生态修复的河道垃圾清理装置，其特征在于：所述滑槽（12）内部设置有电动滑块（13），且电动滑块（13）的一端连接有挡板（14）。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于生态修复的河道垃圾清理装置的处理方法，其特征在于：所述处理方法的具体操作步骤如下：
步骤一：清理河底垃圾时，驱动电机（301）驱动收卷盘（302）使得缆绳（303）放出，使得下水箱（304）沉接近至水底，由水下摄像头（306）获取河底实时视频，人员于视频中搜寻河底垃圾，并通过控制器控制对应的涡轮叶（305）转动以推动爪指（308）靠近垃圾，再驱动爪指（308）张合以将垃圾穿过泡沫环（1001）而夹入波纹管（307）内部；
步骤二：抽水泵（2）启动于波纹管（307）内部产生自下向上的抽力，从而将轻型垃圾抽至暂储箱（4）内部，并由伸缩推杆（6）将暂储箱（4）内部的垃圾推入至储物网（5）中，而对于重型垃圾，在垃圾穿过泡沫环（1001）后，撑杆（1006）因扭簧（1005）复位而位于垃圾底部对其进行支撑，同时第二微型泵（1004）将配重气囊（1002）内部水体排出，使得泡沫环（1001）携带垃圾沿波纹管（307）内部上浮，从而将重型垃圾推入至暂储箱（4）内部；
步骤三：泡沫环（1001）上浮过程中其外壁的磁片（1007）与磁片（1007）同性相斥，使得泡沫环（1001）顺畅沿波纹管（307）内部上浮而不发生卡顿，以适应水中波纹管（307）内部的弯曲通道段；
步骤四：为配合爪指（308）夹持垃圾，通过控制四根缆绳（303）的升降以调整下水箱（304）的倾斜度，以使得爪指（308）从不同角度朝向垃圾进行夹持；
步骤五：爪指（308）之间相互合拢时其底端相互接触，此时弹力网（309）基于其弹性作用而将爪指（308）之间的空隙处进行封堵，使得水体可以通过而固体无法通过，以防止水生物被吸入波纹管（307）内部；
步骤六：在进行水底垃圾清理时电动滑块（13）带动挡板（14）沿滑槽（12）内部滑动，使得挡板（14）封闭吸水口（11）以增强波纹管（307）底端处的吸力，而在进行水面垃圾处理时，下水箱（304）并不沉入水底，而挡板（14）因滑动使得吸水口（11）露出，此时水面部位的水体携带水面垃圾穿过吸水口（11）被吸入暂储箱（4）内部；
步骤七：在进行水下垃圾清理时，控制对应的涡轮叶（305）转动以推动爪指（308）靠近垃圾，此时第二GPS定位装置（8）定位下水箱（304）位置，而第一GPS定位装置（7）定位浮台（1）位置，人员控制浮台（1）所外接的动力设备以推动浮台（1）移动，使得浮台（1）与下水箱（304）相重合，以便波纹管（307）保持竖直状以方便垃圾上浮。
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