CN207211106U - 一种水域保洁系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水域保洁系统。本水域保洁系统包括了无人保洁船、远程成像系统、可视化控制平台,工作人员可以在可视化控制平台上远程控制无人保洁船航行和保洁工作;无人保洁船同时包含了水面大型垃圾打捞和水面小型悬浮物吸除两种功能,通过工作人员远程操控无人保洁船来清除水面垃圾,使水域保持洁净,恢复、维护水环境和水域健康。本实用新型具有运行费用低、投资节省、操作方便、经济和社会效益显著等优点,在城市化快速发展和能源、水环境危机的背景下极具研究推广价值。
Description
技术领域
本实用新型属于水环境治理领域,特别涉及一种水域保洁系统。
背景技术
水环境是自然生态环境的重要组成部分,但伴随着工农业发展与城市化进程的加快,水环境恶化已成为不争的事实。各级政府及其相关职能部门也已经把水环境改善与修复列入了议事日程,并在实践中不断探索改善和修复水环境的良方。平原地区地势低平,水体流动性差,自净能力弱,容易形成死水,长期以往,会对当地的水生态环境、河道通航、居民宜居适应性、工农业发展等造成非常严重的负面影响。马路需要定期清扫、保养和修补,河流、湖泊等水域与马路一样,也需要定期打扫,维护水环境清洁。如何清除水面垃圾,目前采用得较多的是人工打捞的方法,它是水体清洁的一种传统方法,是通过清洁工手动打捞水中垃圾,达到改善水环境的目的。这种方法运行成本高,清洁效率低,清洁工劳动强度大,作业时间长,受天气影响大,如果清洁工在清洁过程中不慎落水,后果不堪设想。因此,迫切需要寻找更多的、经济实用的水域保洁技术。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足,提供一种水域保洁系统。本实用新型所采用的具体技术方案如下:
水域保洁系统,其包括:无人保洁船、可视化控制平台、远程成像系统、远程控制室、可伸缩机械臂、机械臂驱动装置、全方位摄像头、卫星导航系统信号接收器、固定伸缩杆、船载控制单元、抽水泵、过滤网、固定柱、浮箱、溢流孔、进水孔、输水支管、输水总管、压力传感器、保洁舱、出水软管、推进器驱动装置和推进器;无人保洁船上安装有由推进器驱动装置控制的推进器;远程成像系统包括遥感卫星、水域摄像头或无人机中的一种或多种,用于获取目标水域图像;可视化控制平台布置在远程控制室内,可伸缩机械臂布置在无人保洁船的船艏,可伸缩机械臂下方装有机械臂驱动装置,船载控制单元布置在无人保洁船的船舱内,全方位摄像头和卫星导航系统信号接收器安装在固定伸缩杆顶部,固定伸缩杆安装在无人保洁船上,固定伸缩杆的高度可调节;浮箱保持密闭且浮于保洁舱水面上方,保洁舱中浮箱下方位置设有压力传感器,浮箱上方通过固定柱固定支撑有过滤网;保洁舱中水面上方的侧壁上设有溢流孔,保洁舱中的水受到浮箱挤压后从溢流孔溢入河道中;若干个进水孔水平排列布置于无人保洁船侧壁且所处高度略低于水域水面,进水孔连接输水支管,输水支管汇集到一起后通过输水总管连接抽水泵,抽水泵另一端接有出水软管,出水软管的末端放置在过滤网上;机械臂驱动装置、全方位摄像头、抽水泵、压力传感器、卫星导航系统信号接收器和推进器驱动装置通过数据线连接船载控制单元;远程成像系统、可视化控制平台和船载控制单元依次通过无线网络相连进行数据交互。
需要指出的是,本实用新型中的可视化控制平台、船载控制单元、远程成像系统均可以采用现有的商用设备,并不涉及其中的软件。
作为优选,可视化控制平台上布置有若干块显示屏幕、船舶操纵杆、机械臂操作杆和按钮;不同的显示屏幕用于显示水域保洁过程中的不同信息,可伸缩机械臂由机械臂操作杆控制动作。
作为优选,工作中的保洁舱水面与溢流孔持平,水域水面始终低于无人保洁船的吃水控制线,且略高于进水孔;浮箱随着过滤网中垃圾的增加而下沉,浮箱完全浸入水中时正好触碰到压力传感器。
作为优选,所述的可视化控制平台通过无线网络与移动终端相连,用于将可视化控制平台中显示的内容推送至移动终端上。
作为优选,无人保洁船上搭载有太阳能电池板和自备电源,太阳能电池板作为主要供电方式,产生的电通过输入电线输入到配电单元,再通过输出电线向耗电设备供电,而自备电源作为辅助供电。
作为优选,所述的无人保洁船有多艘,均连接至可视化控制平台进行调度控制。
本实用新型通过结合物联网技术、数字图像处理技术和无人驾驶技术,打造一套水域保洁系统,同时包含了水面大型垃圾打捞和水面小型悬浮物吸除两种功能,对需要治理的水域进行保洁,它能有效地改善水库、湖泊和平原河流的水体质量,使水域保持洁净,恢复、维护水环境和水域健康,并且对水域生态和航运影响小,还可以用来协助执法,远程成像系统和全方位摄像头可以记录水域周边的情况,帮助环保局、渔业等部门监督企业偷排及个人偷钓等行为。本实用新型具有运行费用低、投资节省、操作方便、经济和社会效益显著等优点,在城市化快速发展和能源、水环境危机的背景下极具研究推广价值。
附图说明
图1是水域保洁系统概念示意图;
图2是水域保洁系统具体实施例示意图;
图3是无人保洁船的示意图。
图1~3中附图标记分别为:无人保洁船1、水域水面2、可伸缩机械臂3、可视化控制平台4、远程成像系统5、无线网络6、水面小型悬浮物7、数据线8、输出电线9、机械臂驱动装置10、全方位摄像头11、卫星导航系统信号接收器12、固定伸缩杆13、输入电线14、配电单元15、船载控制单元16、移动终端17、抽水泵18、过滤网19、固定柱20、浮箱21、溢流孔22、进水孔23、输水支管24、输水总管25、压力传感器26、保洁舱27、吃水控制线28、出水软管29、推进器驱动装置30、推进器31、远程控制室32、仿真无人保洁船33、船舶操纵杆34、机械臂操作杆35、按钮36、水面大型悬浮物37、无人机38、水域摄像头39、遥感卫星40、第一显示屏幕41、第二显示屏幕42、第三显示屏幕43和保洁舱水面44。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下,均可进行相应组合。
如图1、2、3所示,一种水域保洁系统,其包括:无人保洁船1、可视化控制平台4、远程成像系统5、远程控制室32、可伸缩机械臂3、机械臂驱动装置10、全方位摄像头11、卫星导航系统信号接收器12、固定伸缩杆13、船载控制单元16、抽水泵18、过滤网19、固定柱20、浮箱21、溢流孔22、进水孔23、输水支管24、输水总管25、压力传感器26、保洁舱27、出水软管29、推进器驱动装置30和推进器31。无人保洁船1上安装有由推进器驱动装置30控制的推进器31。远程成像系统5可分别采用遥感卫星38、水域摄像头39或无人机40中的一种或多种,来获取水域图像,可视化控制平台4布置在远程控制室32内,可伸缩机械臂3布置在无人保洁船1的船艏,可伸缩机械臂3下方装有机械臂驱动装置10,船载控制单元16布置在无人保洁船1的船舱内,全方位摄像头11和卫星导航系统信号接收器12安装在固定伸缩杆13顶部,固定伸缩杆13安装在无人保洁船1上,固定伸缩杆13的高度可调节;浮箱21布置在保洁舱27内,通过固定柱20固定支撑上方的过滤网19,保洁舱27中浮箱21下方位置设有压力传感器26。进水孔23连接输水支管24,输水支管24汇集到一起后通过输水总管25连接抽水泵18,抽水泵18另一端接有出水软管29,出水软管29的末端放置在过滤网19上。保洁舱27中水面上方的侧壁上设有溢流孔22,进水孔23水平排列布置于无人保洁船1侧壁,且所处高度略低于水域水面2。机械臂驱动装置10、全方位摄像头11、抽水泵18、压力传感器26、卫星导航系统信号接收器12和推进器驱动装置30通过数据线8连接船载控制单元16;远程成像系统5通过无线网络6向可视化控制平台4传输数据,可视化控制平台4和船载控制单元16通过无线网络6交互传输数据。
可视化控制平台4是一个能够实时显示控制信息和周边环境信息的控制系统,可视化控制平台4上布置有第一显示屏幕41、第二显示屏幕42、第三显示屏幕43、船舶操纵杆34、机械臂操作杆35和按钮36。机械臂操作杆35用于控制可伸缩机械臂3的动作,船舶操纵杆34用于控制无人保洁船33的行进,按钮36可以根据需要设置相应的控制功能。第一显示屏幕41显示水域实时水环境全景图、保洁区域放大图和设置的无人保洁船1的行驶路线;第二显示屏幕42显示仿真的无人保洁船33及仿真的航行场景,以及无人保洁船1的缩略行驶路径及所处地理位置;第三显示屏幕43显示全方位摄像头11拍摄的无人保洁船1周围的实时情况。当然,也可以根据实际需求调整不同显示屏幕上所显示的信息。
工作中的无人保洁船的保洁舱水面44与溢流孔22持平;浮箱21保持密封,大部分悬浮在保洁舱水面44之上,并随着过滤网19中垃圾的增加而下沉,保洁舱27中的水受到浮箱21挤压后从溢流孔22溢入河道中,浮箱21完全浸入水中时正好触碰到压力传感器26,表面垃圾收集量已达到上限,进而反馈控制无人保洁船反航。无人保洁船进行打捞工作时需要保持船体平衡,使水域水面2始终低于吃水控制线28,略高于进水孔23。
系统中还包括一套与可视化控制平台4无线连接的移动终端17,虚拟可视化控制平台软件将可视化控制平台4上的全部功能映射到移动终端上。当然,移动终端17上也可以运行的虚拟可视化控制平台软件,直接控制无人保洁船的工作。
水域保洁系统的保洁方法是:无人保洁船1由工作人员通过可视化控制平台4进行远程操控。当进行水域保洁时,首先远程成像系统5将水域图像信息传给可视化控制平台4,可视化控制平台4对水域图像信息进行加工合成后在第一显示屏幕41上显示水域实时水环境全景图,工作人员可以在水域实时水环境全景图上指定位置,在第一显示屏幕41上局部放大画面,显示该位置的实时水环境情况,工作人员分析图像后确定保洁区域,并结合卫星导航系统信号接收器12定位的无人保洁船1所处位置,设置无人保洁船1的行驶路线,在第一显示屏幕41上显示保洁区域与行驶路线;工作人员通过可视化控制平台4上的船舶操纵杆34操控第二显示屏幕42航行场景中的仿真无人保洁船33按照设置的行驶路线航行,可视化控制平台4通过无线网络6向船载控制单元16发出相同的动作指令,船载控制单元16将该指令传输给推进器驱动装置30,从而操控无人保洁船1航行;当开始清除水面垃圾时,全方位摄像头11将无人保洁船1周边不同角度的实时画面传输到第三显示屏幕43上,工作人员根据实时画面操作机械臂操作杆35和按钮36操控无人保洁船1进行保洁工作,可视化控制平台4通过无线网络6向船载控制单元16发出相同的动作指令,机械臂驱动装置10根据船载控制单元16传输过来的动作指令控制可伸缩机械臂3打捞水面大型垃圾37,并倒入到过滤网19中;无人保洁船1在打捞水面大型垃圾37的同时进行水面小型悬浮物7的吸除作业,这时抽水泵18处于开启状态,水面小型悬浮物7连同水从进水孔23被吸入到输水支管24,再汇入输水总管25,然后经过出水软管29排到过滤网19里,水面小型悬浮物7留在过滤网19中,过滤出的水流入保洁舱27,再通过溢流孔22溢入水域中;随着过滤网19中的垃圾不断增多,浮箱21逐渐下沉,这时保洁舱27中的水受到挤压从溢流孔22溢入水域,当浮箱21触碰到压力传感器26时,抽水泵18关闭,结束水域保洁作业;抽水泵18的开关状态由船载控制单元16控制。
远程成像系统5包括了针对不同水域的多种水环境图像获取方式,在水库、湖泊等开阔水域进行大面积垃圾清除时,工作人员可以通过遥感卫星38获取相应水域的遥感影像解译并显示在第一显示屏幕41上;在河道等狭长水域进行保洁时,可以通过安装的水域摄像头39拍摄多角度照片并传输给可视化控制平台4,可视化控制平台4对这些照片进行画面合成并实时显示在第一显示屏幕41上;当清理水域没有遥感影像,也没有安装水域摄像头39时,可以利用无人机40进行航拍,无人机40将拍摄到的画面通过无线网络6实时传输到可视化控制平台4上,可视化控制平台4对这些画面进行拼接处理,并显示在第一显示屏幕41上。当然,具体的显示方式也可以根据实际情况进行设置,以上仅作为优选实现方式。
工作人员可以在可视化控制平台4上管理多个无人保洁船1,查看不同编号的无人保洁船1的实时位置和工作状态,对多个无人保洁船1进行管理调度。
系统还包括可以不使用可视化控制平台4和远程成像系统5,由工作人员直接在岸边通过无线电遥控设备操控无人保洁船1的航行和水面垃圾清除作业。
无人保洁船开始工作前,工作人员需要对保洁舱27内的水进行补充,保证保洁舱水面44始终与溢流孔22持平。
本实用新型以太阳能电池板作为主要供电方式,产生的电通过输入电线14输入到配电单元15,再通过输出电线9向机械臂驱动装置10、抽水泵18和推进器驱动装置30等设备供电,同时安装自备电源作为辅助供电方式,具有低碳环保,清洁高效的特点。
本实用新型既适用于水库、湖泊等开阔水域,也适用于河流等狭长水域。本实用新型可以在低成本的前提下清除水体表面垃圾,显著提升水体水质,增加当地的水环境承载能力,产生巨大的经济社会效益
以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案,然其并非用以限制本实用新型,有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型。如可伸缩机械臂可以布置在船艏,也可以布置在中间或船艉,船载控制单元可以布置在船舱内,也可以布置在船舱外。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案,均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种水域保洁系统,其特征在于,包括:无人保洁船(1)、可视化控制平台(4)、远程成像系统(5)、远程控制室(32)、可伸缩机械臂(3)、机械臂驱动装置(10)、全方位摄像头(11)、卫星导航系统信号接收器(12)、固定伸缩杆(13)、船载控制单元(16)、抽水泵(18)、过滤网(19)、固定柱(20)、浮箱(21)、溢流孔(22)、进水孔(23)、输水支管(24)、输水总管(25)、压力传感器(26)、保洁舱(27)、出水软管(29)、推进器驱动装置(30)和推进器(31);无人保洁船(1)上安装有由推进器驱动装置(30)控制的推进器(31);远程成像系统(5)包括遥感卫星(38)、水域摄像头(39)或无人机(40)中的一种或多种,用于获取目标水域图像;可视化控制平台(4)布置在远程控制室(32)内,可伸缩机械臂(3)布置在无人保洁船(1)的船艏,可伸缩机械臂(3)下方装有机械臂驱动装置(10),船载控制单元(16)布置在无人保洁船(1)的船舱内,全方位摄像头(11)和卫星导航系统信号接收器(12)安装在固定伸缩杆(13)顶部,固定伸缩杆(13)安装在无人保洁船(1)上,固定伸缩杆(13)的高度可调节;浮箱(21)保持密闭且浮于保洁舱水面(44)上方,保洁舱(27)中浮箱(21)下方位置设有压力传感器(26),浮箱(21)上方通过固定柱(20)固定支撑有过滤网(19);保洁舱(27)中水面上方的侧壁上设有溢流孔(22),保洁舱(27)中的水受到浮箱挤压后从溢流孔(22)溢入河道中;若干个进水孔(23)水平排列布置于无人保洁船(1)侧壁且所处高度略低于水域水面(2),进水孔(23)连接输水支管(24),输水支管(24)汇集到一起后通过输水总管(25)连接抽水泵(18),抽水泵(18)另一端接有出水软管(29),出水软管(29)的末端放置在过滤网(19)上;机械臂驱动装置(10)、全方位摄像头(11)、抽水泵(18)、压力传感器(26)、卫星导航系统信号接收器(12)和推进器驱动装置(30)通过数据线(8)连接船载控制单元(16);远程成像系统(5)、可视化控制平台(4)和船载控制单元(16)依次通过无线网络(6)相连进行数据交互。
2.权利要求1所述的水域保洁系统,其特征在于,可视化控制平台(4)上布置有若干块显示屏幕、船舶操纵杆(34)、机械臂操作杆(35)和按钮(36);不同的显示屏幕用于显示水域保洁过程中的不同信息,可伸缩机械臂(3)由机械臂操作杆(35)控制动作。
3.如权利要求1所述的水域保洁系统,其特征在于,工作中的保洁舱水面(44)与溢流孔(22)持平,水域水面(2)始终低于无人保洁船(1)的吃水控制线(28),且略高于进水孔(23);浮箱(21)随着过滤网(19)中垃圾的增加而下沉,浮箱完全浸入水中时正好触碰到压力传感器(26)。
4.如权利要求1所述的水域保洁系统,其特征在于,所述的可视化控制平台(4)通过无线网络与移动终端(17)相连。
5.如权利要求1所述的水域保洁系统,其特征在于,无人保洁船(1)上搭载有太阳能电池板和自备电源,太阳能电池板作为主要供电方式,产生的电通过输入电线(14)输入到配电单元(15),再通过输出电线(9)向耗电设备供电,而自备电源作为辅助供电。
6.如权利要求1所述的水域保洁系统,其特征在于,所述的无人保洁船(1)有多艘,均连接至可视化控制平台(4)进行调度控制。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107542070A (zh) * | 2017-08-28 | 2018-01-05 | 南通安中水务科技有限公司 | 一种水域保洁系统及其方法 |
CN109024514A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-12-18 | 吴仁舫 | 一种水面泡沫清理装置 |
CN109533307A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-03-29 | 西安智强科技有限公司 | 一种用于河流湖泊环保治理用的智能打捞无人机 |
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- 2017-08-28 CN CN201721084137.5U patent/CN207211106U/zh active Active
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