CN208377016U - 一种新型水面自动吸油机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种针对河流、湖泊、水库突发性污染事件应急处理的新型水面自动吸油机器人，包括船身、卷绕设于上下两个滚筒的皮带式吸油带、驱动滚筒转动的驱动装置、设于船身的中央控制单元、GPS导航模块、水下推进器、无线收发模块。皮带式吸油带倾斜设于船身的舱体，皮带式吸油带的下层设有挤压单元，舱体中设有通过吸油泵连通的油水分离室和储油室，油水分离室设于皮带式吸油带的下；推进器控制器、GPS导航模块、驱动装置、吸油泵和无线收发模块均与中央控制单元相连接。该系统可广泛应用于河流、湖泊、水库等水体中油类、有机污染物的突发性污染事件的应急处理，具有智能、实用、灵活、高效等显著优点，应用前景广泛。

Description

一种新型水面自动吸油机器人

技术领域

本实用新型涉及水环境净化领域，具体是一种用于河流、湖泊、水库等水体突发性污染事件应急处理的新型水面自动吸油机器人。

背景技术

随着工业化的快速发展，水体突发性污染事件发生频率也逐渐升高。2014年4月11日，因中国石油天然气公司兰州石化分公司一条管道发生原油泄漏、导致下游兰州威立雅水务(集团)公司取水口苯含量严重超标，引起市民饮水恐慌。2018年1月17日，南水北调中线水源区河南西峡县淇河河段发生一起水污染事件，由于非法倾倒危险废物，导致淇河下营村河段约1公里河道水体呈乳白色，危及丹江口库区水质安全。水体突发性污染事件具有污染物来源种类未知、不可预计、危害严重且难以控制等特点，易对水质安全和人类社会生产生活造成威胁。而油类和有机污染物对人体危害较大，已经引起了广泛关注。

目前，针对油类、有机污染物的水体突发性污染事件，一般的应对措施为在污染源下游或周围设置拦截坝，然后用吸油毯、吸油棉条等吸油材料对污染物进行吸收。该方法需耗费大量吸油材料以及人力成本，效率低下，亟需开发智能、高效、专业、灵活的水环境应急处理装备。

水面吸油/清洁船(机器人)是一种可漂浮于水域表面的船体，可对油类、有机污染物进行高效清理。申请号为201310219271.1的中国专利申请公开了一种连续的可升降式履带快速吸油装置，为保证吸油材料与液面的充分接触，该装置通过杠杆系统实现履带的升降，实际操作较为不便。但是该装置缺少油水分离的关键步骤，导致无法实现油水分离，后续油类回收成本增加。此外，由于该装置为单体结构，不能自主运行，需作为辅助设施悬挂于轮船上或置于水池岸边，很难对应急污染事件进行有效响应。

申请号为201621258657.9的中国专利申请公开了一种多功能智能机器人。该装置主要功能为水面垃圾清洁、巡航、水质检测、水上救援等，结构简单。该装置未考虑油类、有机污染物区别于水面垃圾的特殊性，没有配套吸附材料，也未考虑下雨天雨水对收集装置的影响，因此无法对水面漂浮的油类和有机污染物进行有效处理。

申请号为201410144574.6的中国专利申请公开了一种能够实现自主导航和作业的水面清洁机器人。该装置配备了视频采集装置、导航装置、中央处理单元和通讯模块、驱动装置等系统，操作人员可通过基站控制船体的航行并对垃圾进行收集。但该装置主要功能为水面垃圾的清洁，和前述专利—水上智能巡航机器人一样，不能对水面油类、有机污染物进行收集。

申请号为201420317295.0的中国专利申请公开了一种主要针对海上石油泄漏进行清理的集油船。船体设有加热室和二次收油装置，通过对集油带上的余油加热后，以提高收油效率。但加热过程需耗费大量电能，难以应用到自动巡航领域。

申请号为CN201610552300.X的中国专利申请公开了一种自动航行吸油的水域油泄露处理装置。该装置中履带式吸油材料由3个传输转轮呈三角形固定支撑，压油轴位于上传输转轮上部，集油槽位于三角形履带内部，槽体空间较小，实际运行过程中需要频繁靠岸进行泄油。此外，虽然该装置在油水分离端设置了两条吸油履带，但由于传输转轮及其他限制，扫油面积仍非常有限。

鉴于此，需要开发一种特别针对水面油类、有机污染物突发性污染情况，能够自主高效、安全灵活清理较大范围水域污染物的水上智能机器人。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种自主运行、灵活高效吸收水面油类和有机污染物的水上智能机器人，为河流、湖泊、水库等水体的突发性污染事件提供解决方案。

本实用新型提供的一种新型水面自动吸油机器人，用于水面突发性污染事件应急处理，包括船身、卷绕设于上下两个滚筒的皮带式吸油带、驱动滚筒转动的驱动装置、设于船身的中央控制单元、GPS导航模块、水下推进器、无线收发模块，所述皮带式吸油带倾斜设于船身的舱体，所述皮带式吸油带的前端可与污染水面接触，所述皮带式吸油带的下层设有挤压单元，所述挤压单元用于对吸附油污后的皮带式吸油带进行挤压；所述舱体中设有通过吸油泵连通的油水分离室和储油室，所述油水分离室设于皮带式吸油带的下方，用于承接挤压单元挤压皮带式吸油带流出的油水混合物，吸油泵用于将油水分离室中的表层浮油抽入储油室；所述推进器控制器、GPS导航模块、驱动装置、吸油泵和无线收发模块均与中央控制单元相连接，所述水下推进器用于驱动船身前进、转向与后退，中央控制单元根据无线收发模块接收的指令以及GPS导航模块接收的导航信号，控制推进器控制器、驱动装置、吸油泵进行自主航行和吸油作业。

进一步的，所述驱动装置固定于自带制动系统的滑块上，滑块可沿倾斜设置的滑动导轨上滑动，从而调节皮带式吸油带前端与污染水面的接触面积。

进一步的，所述挤压单元为设于所述滑动导轨的两根上下放置的皮带挤压滚轴，卷绕设于滚筒上的下层皮带式吸油带从两根皮带挤压滚轴中穿过，且与皮带挤压滚轴紧贴设置，两根皮带挤压滚轴可配合对皮带式吸油带进行挤压，从而将皮带式吸油带从污染水面吸附的油污挤出。

进一步的，所述油水分离室的顶部开设有下油槽，挤压出的油水混合物沿舱体顶部斜面往下流，至油水分离室顶部斜面开设的下油槽后，在重力作用下流入油水分离室中。

进一步的，上下两个滚筒之间的轴距通过连接两滚筒转轴的轴距调节杆进行伸缩调节。

进一步的，所述皮带式吸油带可根据污染物种类进行更换，其采用吸油棉、纤维无纺布或吸油树脂制作。

进一步的，皮带式吸油带前端两侧设有导流板，用于引导船体前方水面污染物向皮带吸油材料流动。

进一步的，还包括对装置进行供电的蓄电池或太阳能电极板，太阳能电极板设于舱体上方。

进一步的，还包括设于船身的与中央控制单元连接的摄像头，摄像头用于实时监控作业水域前方工况，并将监控视频或图像通过无线收发模块传送给控制室。

进一步的，还包括设于船身的与中央控制单元连接的警示灯、设于油水分离室和储油室中的液位检测单元，当液位检测单元检测到液位接近警戒位置时，中央控制单元通过无线收发模块自行向地面基站发送警告，同时中央控制单元控制警示灯发出警报。

本实用新型可对受油类、有机污染物污染的水域进行快速清理，具有智能高效、方便灵活、实用性强的特点。该系统可广泛应用于河流、湖泊、水库等水体突发性污染事件的应急处理，具有相当的灵活性及实用性，应用前景广泛。

附图说明

图1是本实用新型新型水面自动吸油机器人其中一个实施例的局部剖视图；

图2是本实用新型新型水面自动吸油机器人其中一个实施例另一方向的局部剖视图；

图3本实用新型新型水面自动吸油机器人其中一个实施例的俯视图。

图中：1-船身；2-滑块；3-驱动装置；4-滑动导轨；5-滚筒；6-天线；7-摄像头；8-太阳能电极板；9-警示灯；10-导流板；11-皮带式吸油带；12-皮带挤压滚轴；13-轴距调节杆；14-右舱室；15-GPS导航模块；16-蓄电池；17-推进器控制器；18-水下推进器；19-上控制机柜；20-中央控制单元；21-左舱室；22-油水分离后的油；23-出油管；24-吸油泵；25-油泵室；26-进油管；27-下油槽；28-油水分离室；29-浮油；30-废水。

具体实施方式

下面结合本实用新型中的附图，对本实用新型的实施方案作进一步的描述。

请参阅图1-3，本实用新型实施例提供的一种新型水面自动吸油机器人，用于水面突发性污染事件应急处理，其主体结构为一个可漂浮于水域表面的船体。所述新型水面自动吸油机器人包括船身1、皮带式吸油带11、油水分离室28、左舱室21、右舱室14、上控制机柜19、驱动装置3、滑动导轨4、导流板10、水下推进器18、太阳能电极板8、警示灯9、摄像头7和天线6等部件，左舱室21分为油泵室25和储油室，油泵室25内设有吸油泵24，右舱室14内设有蓄电池16，上控制机柜19内设有中央控制单元20、推进器控制器17、GPS导航模块15。皮带式吸油带11的下部为油水分离室28，油水分离室28的顶部开设有下油槽27，吸油泵24通过进油管26与油水分离室28连通。

所述皮带式吸油带11倾斜设于船身1的舱体，且所述皮带式吸油带11通过上下两个滚筒5固定，上下两个滚筒5之间的轴距可通过连接两滚筒转轴的轴距调节杆13进行伸缩调节；皮带式吸油带11可根据污染物种类进行更换(如吸油棉、纤维无纺布、吸油树脂等)，实现清洁再生。左舱室21、右舱室14均位于舱体内，使得舱体空间得到充分利用。

所述驱动装置3与滚筒5连接，可带动滚筒5转动；所述驱动装置3固定于自带制动系统的滑块2上，滑块2可沿倾斜设置的滑动导轨4上滑动，皮带式吸油带11可沿滑动导轨4整体上下移动，这样可调节皮带式吸油带11前端与污染水面的接触面积，使皮带式吸油带11与污染物接触面达到最大，能适应不同水域工况。所述驱动装置3可为电机，电机的输出轴与滚筒5的转动轴通过轴承传动连接。

所述滑动导轨4上设有两根上下放置的皮带挤压滚轴12，卷绕设于滚筒5上的下层皮带式吸油带11从两根皮带挤压滚轴12中穿过，其与皮带挤压滚轴12紧贴设置，这样可两根皮带挤压滚轴12可配合对皮带式吸油带11进行挤压，挤压出的油水混合物沿舱体顶部斜面往下流，至油水分离室28顶部斜面开设的下油槽27后，在重力作用下流入油水分离室28中。

所述吸油泵24与进油管26和出油管23连接，进油管26与油水分离室28联通，出油管23与储油室联通；进油管26为可伸缩式，前端吸嘴与油水分离室28液面接触，总是将表层浮油29吸入储油室，从而保证储油室中油品的纯度，为后续处理处置或资源化利用提供便利；油水分离室28中位于表层浮油29下方的剩余废水30可排入水体，亦可收后送地面收集装置进行集中处置。

所述导流板10位于船体前端，且位于皮带式吸油带11前端两侧，可引导船体前方水面污染物向皮带吸油材料11流动，有效扩大处理面积；所述水下推进器18悬挂于船尾下方，通过差速制动实现系统的前进、转向与后退。

所述推进器控制器17、GPS导航模块15、驱动装置3、警示灯9、摄像装置7和天线6均与中央控制单元20相连接，天线6与基站通信连接，中央控制单元20通过天线6接收基站的命令，并根据命令进行处理，控制各单元的有序运行。该装置还可接收地面基站传输的航线指令数据，自主航行作业；亦可通过远程控制器进行操纵。装置运行时，基站控制人员可通过摄像装置7实时查看运行前方工况。

所述的中央控制单元20可实现装置的远程控制，将装置放置在航线起点位置，装置接收地面基站发送的航线和作业指令即可自动运行；配套通讯模块和摄像系统(摄像装置7)可为基站提供装置实时运行状态、工况等信息。系统可对油水分离室28和储油室的液位进行实时监视(通过设置液位检测单元例如液位计实现)，当液位接近警戒位置自行向地面基站发送警告，请求下达返回卸油指令，同时通过警示灯7发出警报。预定时间内未收到命令，则自行返回至航线起点。当装置超出基站通讯范围时，基站可通过GPRS通讯发送一键返回命令，装置即刻返回至航线起点。

右舱室14中的蓄电池16可对装置进行供电；舱体上方的太阳能电极板8亦可提供装置所需电能，晴天可为装置运行提供充足电力，雨天兼具遮挡雨水的功能，即保证在雨天作业时，雨水不会通过下油槽27进入油水分离室28，降低作业效率。

所述的自动吸油机器人将皮带式吸油带11、油水分离室28、储油室等进行高效整合，能够提供充足储油空间以保证装置可长时间水上作业。倾斜放置的皮带式吸油带11由上下两个滚筒5固定；水面油类、有机污染物被皮带吸油材料吸收后，经挤压流入油水分离室28。油水分离室28中的浮油经吸油泵24吸入储油室进行储存，废水集中处理或直接排放。

所述的自动吸油机器人搭载GPS导航模块15、视频摄像系统(摄像头7)、通讯模块及中央控制单元20，可通过基站实时监控作业水域前方工况，以及油水分离室28和储油室液位。自动吸油机器人可接收并分析处理地面基站发送的航线等数据指令，自主航行作业，亦可通过地面控制器由人工进行操纵。自动吸油机器人前方设有水力学导流板10，对水体进行导流。自动吸油机器人尾部下方设有水下推进器18，实现装置的前进、后退和转向。自动吸油机器人通过太阳能电极板8和蓄电池16进行供电，续航时间长。

下面分别以2个实施例为例，分别对湖泊、水库和河流发生的油类、有机污染物的处理进行说明。

实施例1

针对湖泊、水库发生的油类、有机污染物的应急污染事件，通过污染物扩散模型对污染范围进行预测，结合水域地形等边界条件，计算优化设置清理航线。地面基站通过通讯模块将设置的处理方案传输给该水面自动吸油机器人，由中央控制单元对接收到的指令进行分析，并控制其他各单元进入相应工作模式。根据污染物种类选择合适的吸油材料(如吸油棉、纤维无纺布、吸油树脂等)，然后将水面自动吸油机器人放在航线起点，即可开始进行污染物收集。在完成规定任务后，返回航线起点位置。

实施例2

针对河流发生的油类、有机污染物的应急污染事件，首先在污染河流下游设置拦截坝。根据河流断面宽度，选择基站远程控制自主巡航模式，或由操作人员在现场用控制器进行操控。根据污染物种类选择合适的吸油材料(如吸油棉、纤维无纺布、吸油树脂等)。然后将该新型水面自动吸油机器人放置在拦截坝附近，根据基站传输的指令在拦截坝附近往复巡航清理，或由操控人员在岸边遥控操作，自下而上对水面污染物进行收集，清理效果好，方便灵活。

最后应说明的是，以上实施例仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种新型水面自动吸油机器人，用于水面突发性污染事件应急处理，其特征在于包括船身、卷绕设于上下两个滚筒的皮带式吸油带、驱动滚筒转动的驱动装置、设于船身的中央控制单元、GPS导航模块、水下推进器、无线收发模块，所述皮带式吸油带倾斜设于船身的舱体，所述皮带式吸油带的前端可与污染水面接触，所述皮带式吸油带的下层设有挤压单元，所述挤压单元用于对吸附油污后的皮带式吸油带进行挤压；所述舱体中设有通过吸油泵连通的油水分离室和储油室，所述油水分离室设于皮带式吸油带的下方，用于承接挤压单元挤压皮带式吸油带流出的油水混合物，吸油泵用于将油水分离室中的表层浮油抽入储油室；所述推进器控制器、GPS导航模块、驱动装置、吸油泵和无线收发模块均与中央控制单元相连接，所述水下推进器用于驱动船身前进、转向与后退，中央控制单元根据无线收发模块接收的指令以及GPS导航模块接收的导航信号，控制推进器控制器、驱动装置、吸油泵进行自主航行和吸油作业。

2.如权利要求1所述的新型水面自动吸油机器人，其特征在于：所述驱动装置固定于自带制动系统的滑块上，滑块可沿倾斜设置的滑动导轨上滑动，从而调节皮带式吸油带前端与污染水面的接触面积。

3.如权利要求2所述的新型水面自动吸油机器人，其特征在于：所述挤压单元为设于所述滑动导轨的两根上下放置的皮带挤压滚轴，卷绕设于滚筒上的下层皮带式吸油带从两根皮带挤压滚轴中穿过，且与皮带挤压滚轴紧贴设置，两根皮带挤压滚轴可配合对皮带式吸油带进行挤压，从而将皮带式吸油带从污染水面吸附的油污挤出。

4.如权利要求3所述的新型水面自动吸油机器人，其特征在于：所述油水分离室的顶部开设有下油槽，挤压出的油水混合物沿舱体顶部斜面往下流，至油水分离室顶部斜面开设的下油槽后，在重力作用下流入油水分离室中。

5.如权利要求1所述的新型水面自动吸油机器人，其特征在于：上下两个滚筒之间的轴距通过连接两滚筒转轴的轴距调节杆进行伸缩调节。

6.如权利要求1所述的新型水面自动吸油机器人，其特征在于：所述皮带式吸油带可根据污染物种类进行更换，其采用吸油棉、纤维无纺布或吸油树脂制作。

7.如权利要求1所述的新型水面自动吸油机器人，其特征在于：皮带式吸油带前端两侧设有导流板，用于引导船体前方水面污染物向皮带吸油材料流动。

8.如权利要求1所述的新型水面自动吸油机器人，其特征在于：还包括对装置进行供电的蓄电池或太阳能电极板，太阳能电极板设于舱体上方。

9.如权利要求1所述的新型水面自动吸油机器人，其特征在于：还包括设于船身的与中央控制单元连接的摄像头，摄像头用于实时监控作业水域前方工况，并将监控视频或图像通过无线收发模块传送给控制室。

10.如权利要求1所述的新型水面自动吸油机器人，其特征在于：还包括设于船身的与中央控制单元连接的警示灯、设于油水分离室和储油室中的液位检测单元，当液位检测单元检测到液位接近警戒位置时，中央控制单元通过无线收发模块自行向地面基站发送警告，同时中央控制单元控制警示灯发出警报。