CN115233640A - 一种近岸水漂垃圾收集和转运装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋环境清洁技术领域，特别涉及一种近岸水漂垃圾收集和转运装置及其使用方法。该装置包括收集模块以及转运模块；收集模块包括可漂浮于水面的用于自动收集垃圾的汇集单元；转运模块包括：视觉识别单元，其设置于汇集单元上，用于感应识别汇集单元内的垃圾装满与否；牵引单元，其包括牵引绳和用于收放牵引绳的收卷装置，收卷装置安设于岸边，牵引绳分别与汇集单元和收卷装置连接，使收卷装置收放牵引绳以带动汇集单元于水面和收卷装置两端交替移动；控制单元，其与视觉识别单元和收卷装置电连接，用以接收视觉识别单元电信号和控制收卷装置运行。本发明极大地提高了收集模块的回收效率，有效降低了人工劳动强度和资金成本。

Description

一种近岸水漂垃圾收集和转运装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及海洋环境清洁技术领域，特别涉及一种近岸水漂垃圾收集和转运装置及其使用方法。

背景技术

水资源是人类赖以生存和发展的资源，但是随着社会的进步，水上垃圾、漂浮障碍物也越来越多，且湖泊江河等已成为垃圾漂浮较为严重的区域，已经严重影响到了船舶的正常运行。因此，为了解决水面漂浮垃圾的问题，对其进行收集必不可少。

目前的清理手段存在费时费力的问题，我国目前对于水域垃圾清理有的是依靠人工打捞，通过人工驾驶船，携带长竹竿网进行打捞，这种方式主要依赖于人力，并因水上作业的难度，大大增加了劳动者的工作强度和安全隐患；有的水域垃圾清理方案则是通过大型船体式打捞设备进行打捞，其需要人来开船；上述清理方案采用主动式和点式收集，没有办法自动化24小时收集，且工作强度大，费时费力。

有的水域垃圾清理方案采用现有的自动化水面垃圾收集装置，从垃圾收集清理角度来说，虽然能够做到24小时不间断收集，但大多数自动化水面垃圾收集装置，需采用人力去将分散在水面的自动化水面垃圾收集装置的整个装置或整个收集篮从水面上打捞上来（例如船开到水面上去打捞装置），再进行垃圾清除，这样不仅费时费力，而且效率十分低下。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的不足：现有技术需采用人力去将分散的自动化水面垃圾收集装置的整个装置或整个收集篮从水面上打捞上来，再进行垃圾清除，如此费时费力而且效率十分低下。本发明提供一种近岸水漂垃圾收集和转运装置，其包括收集模块以及转运模块；

所述收集模块包括可漂浮于水面的用于自动收集垃圾的汇集单元；所述转运模块包括：

视觉识别单元，其设置于汇集单元上，用于感应识别汇集单元内的垃圾装满与否；

牵引单元，其包括牵引绳和用于收放牵引绳的收卷装置，所述收卷装置安设于岸边，所述牵引绳分别与汇集单元和收卷装置连接，使所述收卷装置收放牵引绳以带动汇集单元于水面和收卷装置两端交替移动；

控制单元，其与视觉识别单元和收卷装置电连接，用以接收视觉识别单元电信号和控制收卷装置运行。

在一实施例中，所述转运模块包括两个分别设于所述汇集单元两侧的牵引单元；所述汇集单元的前方两侧分别设有用于固定在海水中的第一固定桩基；每一所述牵引单元包括第一牵引绳、第二牵引绳、滑轮以及收卷装置；所述第一牵引绳的一端固定在汇集单元的后端，其另一端固定在收卷装置上；所述滑轮设置于第一固定桩基上，且所述第二牵引绳一端固定在汇集单元的前端，另一端穿绕滑轮并固定在收卷装置上。

在一实施例中，所述汇集单元包括收集框、设于收集框底部且用于提供浮力的浮筒以及越浪式单向门；所述收集框为前端设有开口的框体结构，所述开口的下部转动连接有所述越浪式单向门；所述越浪式单向门包括单向板、连接杆以及浮囊；所述单向板上开设有沿其厚度方向贯穿的导向槽，所述导向槽于单向板上竖直排布；所述连接杆的底部连接浮囊，且其顶部设有与导向槽适配的卡装块，以使连接杆通过卡装块卡装于导向槽上且可沿导向槽竖直滑动，从而带动浮囊沿导向槽竖直滑动。

在一实施例中，包括导流模块；所述导流模块包括固定桩基以及用于漂浮在水面上拦截导流垃圾的浮式围栏；所述固定桩基包括第一固定桩基和第二固定桩基；所述汇集单元的前方两侧分别设有用于固定在海水中的第一固定桩基，每一所述第一固定桩基远离汇集单元的一侧间隔排布有若干第二固定桩基，且固定桩基之间通过浮式围栏连接。

在一实施例中，两个第一所述固定桩基之间转动连接有第一转轴，且第一转轴可自由转动；所述第一转轴上设有拦截门，以使所述第一转轴转动带动拦截门转动。

在一实施例中，所述开口的上部固定连接有缓冲单元，用以通过缓冲单元顶触拦截门以带动汇集单元前方的拦截门向远离收集模块的一侧旋转。

在一实施例中，两个所述第一固定桩基相对的侧面上均设有第一限位块，且所述拦截门安设于第一限位块前方，以使所述第一限位块阻挡所述拦截门向靠近收集模块的一侧旋转。

在一实施例中，所述第一限位块上设有用于感应汇集单元是否牵引到位的传感器，且所述传感器与控制单元电连接。

在一实施例中，还包括能量捕获单元以及储能模块；所述第一固定桩基上端设置有能量捕获单元，所述能量捕获单元与储能模块连接，用于将捕获的能量输送到所述储能模块；所述能量捕获单元转化的电能用于为所述控制单元、所述视觉识别单元和所述传感器提供运行能量。

本发明还提供一种如上所述的近岸水漂垃圾收集和转运装置的使用方法，其包括以下步骤：

S100、垃圾随着波浪被导流模块导流至拦截门前，此时拦截门未开启，且收集模块停留在岸上；

S200、使用人员操控控制单元，所述控制单元控制收卷装置开启，将收集模块由岸上牵引至水面上直至与第一限位块接触，所述第一限位块上的传感器响应并反馈至控制单元，控制单元控制收卷装置关闭，收集模块牵引到位，此时，收集模块的缓冲单元将拦截门顶起；

S300、收集模块于波浪作用下开始收集垃圾：当波浪朝越浪式单向门正向施力时，浮囊随波浪浮动，使得连接杆带动浮囊于导向槽内由单向板底部移动至其顶部，单向板受力向收集框内转动且与水平面的倾角变小，垃圾随着波浪越过越浪式单向门进入收集框内；

S400、当波浪朝越浪式单向门反向施力时，浮囊随波浪浮动，使得连接杆带动浮囊于导向槽内由单向板的顶部移动到底部，单向板受力向开口方向转动且与水平面的倾角变大，垃圾被滞留在单向板后以防止垃圾从收集框中逃逸；

S500、当所述视觉识别单元识别到收集框内已装满垃圾时，其反馈信号至控制单元，控制单元控制收卷装置运行，将收集模块由水面上牵引至岸上，当收集模块抵达岸上时，操控控制单元使收卷装置关闭，即可完成垃圾收集及转运。

基于上述，与现有技术相比，本发明提供的一种近岸水漂垃圾收集和转运装置，具有以下有益效果：

本发明通过收集模块和转运模块配合，实现收集模块高效地、自动化地在岸边与水面上转运，解决收集后的水漂垃圾无法自动回收、人力打捞式回收收集模块存在效率低且费时费力的问题;本发明装置的结构紧凑简单，操作方便，极大地提高了收集模块的回收效率，有效降低了人工劳动强度和资金成本,方便实用。

本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。

图1为本发明一实施例提供的近岸水漂垃圾收集和转运装置的立体结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的导流模块的立体结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的拦截门的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的收集模块的立体结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的越浪式单向门的立体结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的转运模块和收集模块的立体结构示意图；

图7为图6中A处的局部放大图；

图8为本发明一实施例提供的收卷装置的立体结构示意图；

图9为本发明一实施例提供的近岸水漂垃圾收集和转运装置初始状态示意图；

图10为本发明一实施例提供的收集模块的运出示意图；

图11为本发明一实施例提供的收集模块在正向波浪作用下的状态示意图；

图12为本发明一实施例提供的收集模块在反向波浪作用下的状态示意图；

图13为本发明一实施例提供的收集模块的运回示意图。

附图标记：

100近岸水漂垃圾收集和转运装置，10导流模块，20收集模块，30转运模块，101第一固定桩基，102卸扣，103第一轴承，104第一转轴，105拦截门，106浮式围栏，107负重块，108光伏支架，109能量捕获单元，110储能模块，111中部第二固定桩基，112末端第二固定桩基，1011矩形槽，1012第一限位块，201收集框，202浮筒，203浮力板，204缓冲单元，205第二轴承，206第二限位块，207吊环，208越浪式单向门，2081单向板，2082第二转轴，2083导向槽，2084连接杆，2085浮囊，301滑轮，302控制单元，303视觉识别单元，304第一牵引绳，305第二牵引绳，306收卷装置，3061机架，3062电动机，3063第一卷筒轴，3064第一卷筒，3065齿轮，3066第二卷筒轴，3067第二卷筒，3068连杆，3069张紧轴。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本发明中的实施例，本领域普通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，需要说明的是，本发明所使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本发明的限制；应进一步理解，本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确如此定义之外。

本发明提供如图1-13所示的一种近岸水漂垃圾收集和转运装置100，其包括收集模块20以及转运模块30。所述收集模块20包括可漂浮于水面的用于自动收集垃圾的汇集单元。所述转运模块30包括：

视觉识别单元303，其设置于汇集单元上，用于感应识别汇集单元内的垃圾装满与否。

牵引单元，其包括牵引绳和用于收放牵引绳的收卷装置306，所述收卷装置306安设于岸边，所述牵引绳分别与汇集单元和收卷装置306连接，使所述收卷装置306收放牵引绳以带动汇集单元于水面和收卷装置306两端交替移动。

控制单元302，其与视觉识别单元303和收卷装置306电连接，用以接收视觉识别单元303电信号和控制收卷装置306运行。进一步优选地，所述转运模块30包括两个分别设于所述汇集单元两侧的牵引单元。所述汇集单元的前方两侧分别设有用于固定在海水中的第一固定桩基101。每一所述牵引单元包括第一牵引绳304、第二牵引绳305、滑轮301以及收卷装置306。所述第一牵引绳304的一端固定在汇集单元的后端，其另一端固定在收卷装置306上。所述滑轮301设置于第一固定桩基101上，且所述第二牵引绳305一端固定在汇集单元的前端，另一端穿绕滑轮301并固定在收卷装置306上。其中，两个分别设于所述汇集单元两侧的牵引单元，即为第一牵引单元和第二牵引单元。

使用时，使用人员操控控制单元302，所述控制单元302控制收卷装置306开启，收卷装置306收放牵引绳，具体为将第一牵引绳304放松，同步将第二牵引绳305朝向收卷装置306的收卷，进而将收集模块20由岸上逐步牵引至水面上（如图10所示状态），收集模块20在水面上就位后，便在波浪作用下开始收集水漂垃圾。而当视觉识别单元303识别到收集框201内已装满垃圾时，释放电信号反馈至控制单元302，控制单元302控制收卷装置306收放牵引绳，具体为第一牵引绳304朝向收卷装置306的方向卷入，同步将第二牵引绳305卷出放松，进而将收集模块20由水面逐步牵引至岸上（如图13所示状态），操作人员操控控制系统控制收卷装置306停止，如此即可完成垃圾收集及转运，人们便能将收回岸边的收集模块20内的垃圾清理掉。

本发明通过收集模块20和转运模块30配合，实现收集模块20高效地、自动化地在岸边与水面上转运，解决收集后的水漂垃圾无法自动回收和人力打捞式回收收集模块20存在效率低、费时费力的问题;其结构紧凑简单，操作方便，极大地提高了收集模块20的回收效率，有效降低了人工劳动强度和资金成本,方便实用。

需要说明的是，所述视觉识别单元303为现有装置，例如可通过摄像头进行形状识别、颜色识别、位置识别来识别收集框201内是否装满垃圾，根据上述设计构思，本领域技术人员可适应性选择可用于感应识别汇集单元内的垃圾装满与否的现有装置，包括但不限于上述装置。

需要说明的是，控制单元302为现有技术，其用于内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。其对数据处理和对各类机械或生产过程控制的工作原理此处不再加以累述。

优选地，所述收卷装置306选用卷扬机；本实施例中选用的卷扬机的具体结构如图8所示，其包括机架3061、电动机3062、第一卷筒轴3063、第一卷筒3064、齿轮3065、第二卷筒轴3066、第二卷筒3067。其中，机架3061的底部为框架结构，两侧为支架，支架上架设有第一卷筒轴3063和第二卷筒轴3066，第一卷筒3064固定在第一卷筒轴3063上，且第二卷筒3067固定在第二卷筒轴3066上。设有一对互相啮合的齿轮3065，其分别安装在第一卷筒轴3063和第二卷筒轴3066上，使得第一卷筒轴3063和第二卷筒轴3066转动时转速相同，转向相反。电动机3062与第一卷筒轴3063相联动，用于带动第一卷筒轴3063与之同步转动，从而带动齿轮3065转动，以使第二卷筒轴3066和第二卷筒3067随齿轮3065同步转动（与第一卷筒3064反向），其中，第一牵引绳304的一端固定在第一卷筒3064上，且第二牵引绳305的一端固定在第二卷筒3067上。如此设置，通过卷扬机和牵引绳配合，使得第一牵引绳304和第二牵引绳305呈反方向牵拉，第一牵引绳304和第二牵引绳305同步配合将收集模块20转运到所需位置。

进一步优选地，如图8所示，本实施例中选用的卷扬机还包括连杆3068以及张紧轴3069。其中，连杆3068对称安装固定在两侧支架上，连杆3068轴线与水平面呈一定夹角；张紧轴3069安装在连杆3068远离第二卷筒轴3066的一端，为从动轴，第二牵引绳305的一端绕过张紧轴3069，固定在第二卷筒3067上，张紧轴3069从动旋转，从而起张紧第二牵引绳305的作用。

需要说明的是，根据上述设计构思，本领域还可采用其他结构或构造的收卷装置306以实现上述牵引单元对汇集单元的牵引过程，包括但不限于实施例方案。

优选地，所述控制单元302具有遥控接收和控制功能，以使使用人员可通过遥控远程操控控制单元302，便于人们远程操控近岸水漂垃圾收集和转运装置100运行，方便使用。

优选地，所述控制单元302安设在其中一个第一固定桩基101的侧面。所述视觉识别单元303设置于所述第一固定桩基101的侧面上，且其与控制单元302位置相近。如此设置，装置的结构更为紧凑。

优选地，所述汇集单元的前端设有吊环207，所述第二牵引绳305一端固定在所述吊环207上。本实施例中吊环207具体设置于所述第二限位块206上。优选地，所述滑轮301选用H型滑轮301。进一步优选地，滑轮301的基座上安装有U型挡板，用以防止第二牵引绳305脱落。

优选地，如图4-5所示，所述汇集单元包括收集框201、设于收集框201底部且用于提供浮力的浮筒202以及越浪式单向门208。所述收集框201为前端设有开口的框体结构，所述开口的下部转动连接有所述越浪式单向门208。所述越浪式单向门208包括单向板2081、连接杆2084以及浮囊2085。所述单向板2081上开设有沿其厚度方向贯穿的导向槽2083，所述导向槽2083于单向板2081上竖直排布。所述连接杆2084的底部连接浮囊2085，且其顶部设有与导向槽2083适配的卡装块，以使连接杆2084通过卡装块卡装于导向槽2083上且可沿导向槽2083竖直滑动，从而带动浮囊2085沿导向槽2083竖直滑动。进一步优选地，所述导向槽2083为矩形导向槽2083。

使用时，收集框201转运至水面，此时收集框201漂浮于水面上，如图11所示，收集模块20于波浪作用下开始收集垃圾：当波浪朝越浪式单向门208正向施力时（正向波浪作用），浮囊2085随波浪浮动，使得连接杆2084带动浮囊2085于导向槽2083内由单向板2081底部移动至其顶部（如图11所示，当单向板2081转动时，此时浮囊2085在导向槽2083内由导向板的前端移动到后端），单向板2081受力向收集框201内转动且与水平面的倾角变小，垃圾随着波浪越过所述越浪式单向门208进入收集框201内。如图12所示，当波浪朝越浪式单向门208反向施力时，浮囊2085随波浪浮动，使得连接杆2084带动浮囊2085于导向槽2083内由单向板2081的顶部移动到底部（如图13所示，当单向板2081转动时，此时浮囊2085在导向槽2083内由导向板的后端移动到前端），单向板2081受力向开口方向转动且与水平面的倾角变大，垃圾被滞留在单向板2081后以防止垃圾从收集框201中逃逸。如此，便能够实现水面垃圾被自动化地截留并收集在收集模块20中，相对现有的人工驾船长竹竿网打捞、船体式打捞设备打捞的方式，可实现24小时不间断自动拦截收集垃圾，其自动化程度高，无需浪费人力打捞，有效降低人力劳动强度。

优选地，所述收集框201为由若干槽钢组成的四面体框架。进一步优选地，所述收集框201两侧设有浮力板203，用以为收集模块20提供浮力。

优选地，所述越浪式单向门208包括固定在单向板2081顶面的前部的第二转轴2082；且所述开口的下部设有用于安设第二转轴2082的第二轴承205。

优选地，所述收集框201的两外侧对称设有第二限位块206，且其靠近缓冲单元204，其向远离收集框201的侧面的方向凸出。所述第二限位块206参与判断收集模块20是否被牵引到位，当收集模块20到位时，其与第一限位块1012上的接触式传感器接触，即表示收集模块20被牵引到位。

需要时说明的是，本发明提供的优选实施例中收集框201采用长方体结构。根据上述设计构思，本领域技术人员可采用其他立体形状的收集框201，包括但不限于上述实施例方案。

优选地，包括导流模块10；所述导流模块10包括固定桩基以及用于漂浮在水面上拦截导流垃圾的浮式围栏106。所述固定桩基包括第一固定桩基101和第二固定桩基。所述汇集单元的前方两侧分别设有用于固定在海水中的第一固定桩基101，每一所述第一固定桩基101远离汇集单元的一侧间隔排布有若干第二固定桩基，且固定桩基之间通过浮式围栏106连接。

设置上述导流模块10，可用于将水面漂浮的垃圾拦截在收集模块20的前方，从而提高垃圾收集效率。同时，浮式围栏106和固定桩基组成的导流模块10能为能量捕获单元109提供了良好的海上稳定固定平台。

优选地，所述导流模块10的整体呈左右对称结构，且于收集模块20前方呈“V”字形排布。“V”字形排布设计更有利于导流模块10对垃圾的拦截收集。

优选地，所述导流模块10还包括固定在浮式围栏106底部的负重块107，用以保持浮式围栏106的垂立。

优选地，第二固定桩基包括两种结构：排布在中间的中部第二固定桩基111和排布在最末端的末端第二固定桩基112；中部第二固定桩基111的两侧均开设矩形槽1011，其用于安装卸扣102，使卸扣102可在槽内垂向浮动，通过卸扣102连接两侧的浮式围栏106，且卸扣102可随浮式围栏106在水面上浮动。末端第二固定桩基112只有一侧开设有矩形槽1011，通过卸扣102连接浮式围栏106的一端。

优选地，如图6-7所以，两个第一所述固定桩基之间转动连接有第一转轴104，且第一转轴104可自由转动。所述第一转轴104上设有拦截门105，以使所述第一转轴104转动带动拦截门105转动。优选地，两个第一固定桩基101上均设有用于安设第一转轴104的第一轴承103。

优选地，如图3所示，两个所述第一固定桩基101相对的侧面上均设有第一限位块1012，且所述拦截门105安设于第一限位块1012前方，以使所述第一限位块1012阻挡所述拦截门105向靠近收集模块20的一侧旋转，即可防止拦截门105在波浪的作用下朝被保护海域一侧旋转，如此设置，能够防止垃圾越过被保护海域。

优选地，所述第一限位块1012上设有用于感应汇集单元是否牵引到位的传感器，且所述传感器与控制单元302电连接。通过设置传感器，使用时所述控制单元302控制收卷装置306开启，将收集模块20由岸上牵引至水面上直至与第一限位块1012接触，此时，所述第一限位块1012上的传感器响应并反馈至控制单元302，控制单元302控制收卷装置306关闭，从而使得收集模块20不再移动，收集模块20牵引到位，如此设置，能够准确地、自动化地将收集模块20牵引到位，装置整体自动化程度高且运行高效，方便实用。

需要说明的是，所述传感器为现有装置，例如可选用接触式传感器等，根据上述设计构思，本领域技术人员可适应性选择用于感应汇集单元是否牵引到位的现有传感器，包括但不限于上述装置。

进一步优选地，所述开口的上部固定连接有缓冲单元204，用以通过缓冲单元204顶触拦截门105以带动汇集单元前方的拦截门105向远离收集模块20的一侧旋转。

使用时，如图9-10所示，收卷装置306开启后，收集模块20被逐渐牵引向前，牵引到位前，缓冲单元204已开始接触拦截门105，随着收集模块20被进一步牵引，缓冲单元204顶触拦截门105使得拦截门105绕第一转轴104旋转逐渐打开，当收集模块20被牵引到位时，拦截门完全被顶起。如此设置，本发明可在收集模块20到位后，实现拦截门105自动化开启。

优选地，还包括能量捕获单元109以及储能模块110；所述第一固定桩基101上端设置有能量捕获单元109，所述能量捕获单元109与储能模块110连接，用于将捕获的能量输送到所述储能模块110；所述能量捕获单元109转化的电能用于为所述控制单元302、所述视觉识别单元303和所述传感器提供运行能量。如此设置，其能利用海上太阳能及风能等清洁能源完成能量获取从而为整个装置运行提供能量，节能环保。

优选地，储能模块110设置在两个第一固定桩基101的侧面，且位于能量捕获单元109的下方。

优选地，本实施例中所述能量捕获单元109选用光伏板，其以一定倾角固定安装在第一固定桩基101上。进一步优选地，第一固定桩基101上设有光伏支架108，用以安装能量捕获单元109。

需要说明的是，根据上述设计构思，所述能量捕获单元109可采用光伏板、风电发电装置等，包括但不限于实施例方案。

结合图1-12所示的一种近岸水漂垃圾收集和转运装置100的优选实施方案：使用该优选实施方案进行垃圾收集和转运的具体使用过程为：

如图9所示，垃圾随着波浪被导流模块10导流至拦截门105前，此时拦截门105未开启，且收集模块20停留在岸上。

如图10所示，使用人员操控控制单元302，所述控制单元302控制收卷装置306开启，使收卷装置306的电动机3062正向转动，第一卷筒3064随着正向转动，将第一牵引绳304卷出放松，第二卷筒3067反向转动，将第二牵引绳305朝向收卷装置306的卷入，进而将收集模块20由岸上牵引至水面上直至与第一限位块1012接触，所述第一限位块1012上的传感器响应并反馈至控制单元302，控制单元302控制收卷装置306的电动机3062停止转动并自锁，此时收集模块20牵引到位，并通过收集模块20的缓冲单元204将拦截门105顶起，拦截门105打开。

如图11所示，收集模块20于波浪作用下开始收集垃圾：当波浪朝越浪式单向门208正向施力时，浮囊2085随波浪浮动，使得连接杆2084带动浮囊2085于导向槽2083内由单向板2081底部移动至其顶部，单向板2081受力向收集框201内转动且与水平面的倾角变小，垃圾随着波浪越过越浪式单向门208进入收集框201内。

如图12所示，当波浪朝越浪式单向门208反向施力时，浮囊2085随波浪浮动，使得连接杆2084带动浮囊2085于导向槽2083内由单向板2081的顶部移动到底部，单向板2081受力向开口方向转动且与水平面的倾角变大，垃圾被滞留在单向板2081后以防止垃圾从收集框201中逃逸。

如图13所示，当所述视觉识别单元303识别到收集框201内已装满垃圾时，其反馈信号至控制单元302，控制单元302控制收卷装置306运行，使收卷装置306的电动机3062反向转动，第一卷筒3064随着反向转动，将第一牵引绳304朝向收卷装置306的卷入，第二卷筒3067正向转动，将第二牵引绳305卷出放松，从而将收集模块20由水面上牵引至岸上，此过程中拦截门105在自重作用下绕第一转轴104转动，直至触碰第一限位块1012，拦截门105关闭，当收集模块20抵达岸上时，操作人员遥控控制单元302，控制收卷装置306的电动机3062停止转动并自锁，并从收集框201中回收垃圾，即完成水漂垃圾收集及转运流程。

综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种近岸水漂垃圾收集和转运装置100及其使用方法，具有以下技术优势：

本发明通过收集模块20和转运模块30配合，实现收集模块20高效地、自动化地在岸边与水面上转运，解决收集后的水漂垃圾无法自动回收和人力打捞式回收收集模块20存在效率低且费时费力的问题;其结构紧凑简单，操作方便，极大地提高了收集模块20的回收效率，有效降低了人工劳动强度和资金成本,方便实用。

本发明通过收集框201与越浪式单向门208配合，能够实现水面垃圾自动化地截留收集在收集模块20中，相对现有的人工驾船长竹竿网打捞、大型船体式打捞设备打捞的方式，其可实现24小时不间断自动拦截收集垃圾，其自动化程度高，无需浪费人力打捞，有效降低人力劳动强度。

本发明设置有能量捕获单元109，其能利用海上太阳能及风能等清洁能源完成能量获取从而为装置运行提供能量，节能环保。

本发明设置导流模块10，可用于将水面漂浮的垃圾拦截在收集模块20的前方，从而提高垃圾收集效率。同时，浮式围栏106和固定桩基组成的导流模块10能为能量捕获单元109提供了良好的海上稳定固定平台。

本发明设置拦截门105与收集模块20配合，拦截门105既能防止垃圾越过被保护海域，并且拦截门105可在收集模块20牵引到位后自动化打开以与收集模块20配合拦截收集水面漂浮垃圾。

本发明设置导流模块10、收集模块20以及转运模块30与控制单元302配合，通过视视觉识别单元303、传感器等信号接收装置与控制单元302电连接，且控制单元302电连接用于收放牵引绳的收卷装置306，以实现本装置的垃圾自动化收集和转运，该装置的自动化程度高且效率高，有效降低了人工劳动强度和资金成本,方便实用。

另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。

尽管本文中较多的使用了诸如导流模块、收集模块等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的；本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种近岸水漂垃圾收集和转运装置，其特征在于：包括收集模块（20）以及转运模块（30）；所述收集模块（20）包括可漂浮于水面的用于自动收集垃圾的汇集单元；所述转运模块（30）包括：

视觉识别单元（303），其设置于汇集单元上，用于感应识别汇集单元内的垃圾装满与否；

牵引单元，其包括牵引绳和用于收放牵引绳的收卷装置（306），所述收卷装置（306）安设于岸边，所述牵引绳分别与汇集单元和收卷装置（306）连接，使所述收卷装置（306）收放牵引绳以带动汇集单元于水面和收卷装置（306）两端交替移动；

控制单元（302），其与视觉识别单元（303）和收卷装置（306）电连接，用以接收视觉识别单元（303）电信号和控制收卷装置（306）运行。

2.根据权利要求1所述的近岸水漂垃圾收集和转运装置，其特征在于：所述转运模块（30）包括两个分别设于所述汇集单元两侧的牵引单元；所述汇集单元的前方两侧分别设有用于固定在海水中的第一固定桩基（101）；

每一所述牵引单元包括第一牵引绳（304）、第二牵引绳（305）、滑轮（301）以及收卷装置（306）；所述第一牵引绳（304）的一端固定在汇集单元的后端，其另一端固定在收卷装置（306）上；所述滑轮（301）设置于第一固定桩基（101）上，且所述第二牵引绳（305）一端固定在汇集单元的前端，另一端穿绕滑轮（301）并固定在收卷装置（306）上。

3.根据权利要求1所述的近岸水漂垃圾收集和转运装置，其特征在于：所述汇集单元包括收集框（201）、设于收集框（201）底部且用于提供浮力的浮筒（202）以及越浪式单向门（208）；所述收集框（201）为前端设有开口的框体结构，所述开口的下部转动连接有所述越浪式单向门（208）；

所述越浪式单向门（208）包括单向板（2081）、连接杆（2084）以及浮囊（2085）；所述单向板（2081）上开设有沿其厚度方向贯穿的导向槽（2083），所述导向槽（2083）于单向板（2081）上竖直排布；所述连接杆（2084）的底部连接浮囊（2085），且其顶部设有与导向槽（2083）适配的卡装块，以使连接杆（2084）通过卡装块卡装于导向槽（2083）上且可沿导向槽（2083）竖直滑动，从而带动浮囊（2085）沿导向槽（2083）竖直滑动。

4.根据权利要求3所述的近岸水漂垃圾收集和转运装置，其特征在于：包括导流模块（10）；

所述导流模块（10）包括固定桩基以及用于漂浮在水面上拦截导流垃圾的浮式围栏（106）；所述固定桩基包括第一固定桩基（101）和第二固定桩基；所述汇集单元的前方两侧分别设有用于固定在海水中的第一固定桩基（101），每一所述第一固定桩基（101）远离汇集单元的一侧间隔排布有若干第二固定桩基，且固定桩基之间通过浮式围栏（106）连接。

5.根据权利要求4所述的近岸水漂垃圾收集和转运装置，其特征在于：两个第一所述固定桩基（101）之间转动连接有第一转轴（104），且第一转轴（104）可自由转动；

所述第一转轴（104）上设有拦截门（105），以使所述第一转轴（104）转动带动拦截门（105）转动。

6.根据权利要求5所述的近岸水漂垃圾收集和转运装置，其特征在于：所述开口的上部固定连接有缓冲单元（204），用以通过缓冲单元（204）顶触拦截门（105）以带动汇集单元前方的拦截门（105）向远离收集模块（20）的一侧旋转。

7.根据权利要求6所述的近岸水漂垃圾收集和转运装置，其特征在于：两个所述第一固定桩基（101）相对的侧面上均设有第一限位块（1012），且所述拦截门（105）安设于第一限位块（1012）前方，以使所述第一限位块（1012）阻挡所述拦截门（105）向靠近收集模块（20）的一侧旋转。

8.根据权利要求7所述的近岸水漂垃圾收集和转运装置，其特征在于：所述第一限位块（1012）上设有用于感应汇集单元是否牵引到位的传感器，且所述传感器与控制单元（302）电连接。

9.根据权利要求8所述的近岸水漂垃圾收集和转运装置，其特征在于：还包括能量捕获单元（109）以及储能模块（110）；

所述第一固定桩基（101）上端设置有能量捕获单元（109），所述能量捕获单元（109）与储能模块（110）连接，用于将捕获的能量输送到所述储能模块（110）；

所述能量捕获单元（109）转化的电能用于为所述控制单元（302）、所述视觉识别单元（303）和所述传感器提供运行能量。

10.一种近岸水漂垃圾收集和转运装置的使用方法，其特征在于，所述近岸水漂垃圾收集和转运装置（100）采用如权利要求1-9任一项所述的近岸水漂垃圾收集和转运装置（100）；包括以下步骤：

S100、垃圾随着波浪被导流模块（10）导流至拦截门（105）前，此时拦截门（105）未开启，且收集模块（20）停留在岸上；

S200、使用人员操控控制单元（302），所述控制单元（302）控制收卷装置（306）开启，将收集模块（20）由岸上牵引至水面上直至与第一限位块（1012）接触，所述第一限位块（1012）上的传感器响应并反馈至控制单元（302），控制单元（302）控制收卷装置（306）关闭，收集模块（20）牵引到位，此时，收集模块（20）的缓冲单元（204）将拦截门（105）顶起；

S300、收集模块（20）于波浪作用下开始收集垃圾：当波浪朝越浪式单向门（208）正向施力时，浮囊（2085）随波浪浮动，使得连接杆（2084）带动浮囊（2085）于导向槽（2083）内由单向板（2081）底部移动至其顶部，单向板（2081）受力向收集框（201）内转动且与水平面的倾角变小，垃圾随着波浪越过越浪式单向门（208）进入收集框（201）内；

S400、当波浪朝越浪式单向门（208）反向施力时，浮囊（2085）随波浪浮动，使得连接杆（2084）带动浮囊（2085）于导向槽（2083）内由单向板（2081）的顶部移动到底部，单向板（2081）受力向开口方向转动且与水平面的倾角变大，垃圾被滞留在单向板（2081）后以防止垃圾从收集框（201）中逃逸；

S500、当所述视觉识别单元（303）识别到收集框（201）内已装满垃圾时，其反馈信号至控制单元（302），控制单元（302）控制收卷装置（306）运行，将收集模块（20）由水面上牵引至岸上，当收集模块（20）抵达岸上时，操控控制单元（302）使收卷装置（306）关闭，即可完成垃圾收集及转运。

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