CN220394459U - 一种基于gps/北斗双模定位的水域清理装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于GPS/北斗双模定位的水域清理装置，包括流线型机壳、GPS导航系统、进水系统、平衡系统、油水分离机构和单片机，所述GPS导航系统安装在流线型机壳的头部内腔壁上，所述油水分离机构设置在流线型机壳内，所述平衡系统和油水分离机构均与单片机连接，所述GPS导航系统和单片机均与用户终端连接。本实用新型提供了一种基于GPS/北斗双模定位的水域清理装置，能够在河道、湖泊和海洋中自主定位移动到指定工作位置并能够自主回收油态物质，结构简单、工作效率更高、运动更灵活、回收更简便。
Description
技术领域
本实用新型涉及水域油态物质收集技术领域，尤其是涉及一种基于GPS/北斗双模定位的水域清理装置。
背景技术
应对大型原油泄露事故，现在尚且有很完善的处理方案，但是应对小型的原油泄漏事故，动用大型清理装置非常不方便。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种基于GPS/北斗双模定位的水域清理装置，能够在河道、湖泊和海洋中自主定位移动到指定工作位置并能够自主回收油态物质，结构简单、工作效率更高、运动更灵活、回收更简便。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于GPS/北斗双模定位的水域清理装置，包括流线型机壳、GPS导航系统、进水系统、平衡系统、油水分离机构和单片机，所述GPS导航系统安装在流线型机壳的头部内腔壁上，所述油水分离机构设置在流线型机壳内，所述平衡系统和油水分离机构均与单片机连接，所述GPS导航系统和单片机均与用户终端连接；
所述进水系统包括八根塑料长管，八根塑料长管均布在流线型机壳的中部外一周，并且与流线型机壳的内腔连通，以便油水的进入；
所述平衡系统包括四片塑料鳍、一个圆环形伺服大电机和大螺旋桨，所述塑料鳍设置在流线型机壳的外围，八根塑料长管两个一组，一共四组，两组八根塑料长管之间设置一片塑料鳍，每片塑料鳍均与一个舵机连接，舵机安装在流线型机壳上，塑料鳍通过舵机的驱动实现左右翻动，以完成整机在海中移动的自由转向；所述圆环形伺服大电机安装在流线型机壳的内腔底部，所述大螺旋桨位于圆环形伺服大电机的下方，并且其与圆环形伺服大电机的输出端连接，圆环形伺服大电机带动大螺旋桨旋转，实现整机在水面上上下浮动，保持平衡；
所述油水分离机构包括小螺旋桨、旋转轴、步进电机、上轴承座和分离滚筒，所述小螺旋桨位于分离滚筒的上方，所述分离滚筒设置在圆环形伺服大电机的环孔内，所述小螺旋桨和分离滚筒均安装在所述旋转轴的下端上，所述旋转轴的上端与步进电机的输出端连接，所述步进电机通过上轴承座安装在流线型机壳的头部内腔中心位置处，所述分离滚筒的一周上设有用于排水的出水孔。步进电机驱动小螺旋桨高速旋转，旋转时产生漩涡，实现油水分离，推动分离后的水向下移动，并且从分离滚筒上的出水孔排出。
进一步，每根塑料长管均采用伸缩结构，包括伸缩管本体和伸缩机构，所述伸缩管本体的一端安装在流线型机壳上，所述伸缩机构包括丝杆、丝杆螺母和丝杆电机，所述丝杆电机安装在伸缩管本体的一端，并且其输出端与丝杆的一端连接，丝杆螺母安装在伸缩管本体的另一端上。
再进一步，所述GPS导航系统包括GPS北斗双模高精度定位模块和六轴陀螺仪加速度计模块，所述GPS北斗双模高精度定位模块和六轴陀螺仪加速度计模块固定在流线型机壳的头部内腔壁上，所述GPS北斗双模高精度定位模块用于实时检测并且发送水域清理装置的具体位置，所述六轴陀螺仪加速度计模块用于检测并且发送速度数据。
再进一步，所述六轴陀螺仪加速度计模块的型号为MPU6050。
本实用新型的有益效果主要表现在：智能化，可以自主定位移动到指定工作位置并能够自主回收油态物质，减少人力成本，符合当下无人机应用新开发的趋势；结构简单、工作效率更高、运动更灵活、回收更简便；对泄露的油态物质进行了回收，提高了有效利用率；可以在水中自由移动，解决了人的局限性，有效保护水域生态环境。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图。
图2是进水系统的结构示意图。
图3是平衡系统与进水系统配合的示意图。
图4是油水分离机构与进水系统配合的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图1～图4，一种基于GPS/北斗双模定位的水域清理装置包括流线型机壳1、GPS导航系统、进水系统、平衡系统、油水分离机构和单片机，所述GPS导航系统安装在流线型机壳1的头部内腔壁上，所述油水分离机构设置在流线型机壳1内，所述平衡系统和油水分离机构均与单片机连接，所述GPS导航系统和单片机均与用户终端连接；单片机为32单片机；
所述GPS导航系统包括GPS北斗双模高精度定位模块和六轴陀螺仪加速度计模块，六轴陀螺仪加速度计模块的型号为MPU6050，所述GPS北斗双模高精度定位模块和六轴陀螺仪加速度计模块固定在流线型机壳1的头部内腔壁上，所述GPS北斗双模高精度定位模块用于实时检测并且发送水域清理装置的具体位置，便于精准控制整机的移动方向与清理范围，所述六轴陀螺仪加速度计模块用于检测并且发送速度数据，便于调整整机的移动速度。
所述进水系统包括八根塑料长管4，八根塑料长管4均布在流线型机壳的中部外一周，绕机壳360°均匀分布，并且与流线型机壳的内腔连通，以便油水的进入，同时保持机身平衡，流线型机壳1的中部一周均匀设有八个长管安装孔，每根塑料长管4的一端安装在相应的长管安装孔上；塑料长管采用伸缩结构，包括伸缩管本体和伸缩机构，所述伸缩管本体的一端安装在流线型机壳上，所述伸缩机构包括丝杆、丝杆螺母和丝杆电机，所述丝杆电机安装在伸缩管本体的一端，并且其输出端与丝杆的一端连接，丝杆螺母安装在伸缩管本体的另一端上，丝杆电机驱动丝杆转动，带动丝杆螺母水平移动，从而带动伸缩管本体实现伸缩，也能实现排水后的整机以流线型平躺在海面快速移动，去往下一个油水分离点；
所述平衡系统包括四片塑料鳍3、一个圆环形伺服大电机5和大螺旋桨2，所述塑料鳍3设置在流线型机壳1的外围，八根塑料长管4两个一组，一共四组，两组八根塑料长管之间设置一片塑料鳍3，每片塑料鳍3均与一个舵机连接，舵机安装在流线型机壳1上，塑料鳍通过舵机的驱动实现左右翻动，以完成整机在海中移动的自由转向；所述圆环形伺服大电机5安装在流线型机壳1的内腔底部，所述大螺旋桨2位于圆环形伺服大电机5的下方，并且其通过螺栓与圆环形伺服大电机5的输出端连接，圆环形伺服大电机5带动大螺旋桨2旋转，实现整机在水面上上下浮动，保持平衡；
所述油水分离机构包括小螺旋桨6、旋转轴9、步进电机8、上轴承座7和分离滚筒10，所述小螺旋桨6位于分离滚筒10的上方，所述分离滚筒10设置在圆环形伺服大电机5的环孔内，所述小螺旋桨6和分离滚筒10均安装在所述旋转轴9的下端上，所述旋转轴9的上端与步进电机8的输出端连接，所述步进电机8通过上轴承座7安装在流线型机壳1的头部内腔中心位置处，所述分离滚筒10的一周上设有用于排水的出水孔，出水孔为长条形。小螺旋桨6靠近分离滚筒10设置，所述步进电机8与上轴承座7固定，带动旋转轴9旋转，所述上轴承座7固定在流线型机壳1的头部内腔中心位置处，步进电机8为实现油水分离提供动力来源，小螺旋桨在流线型机壳1的内腔内高速旋转，旋转时产生漩涡，油水间因密度差使水全部位于油态物质下方，实现油水分离，推动分离后的水向下移动，并且从分离滚筒上的出水孔排出。
本实用新型的工作过程为：通过32单片机系统控制，给定程序分为“油态物质检测”、“油水分离”、“调速移动转向”三个部分。
当执行“油态物质检测”程序时，GPS北斗双模高精度定位模块向用户终端发送实时数据，告知用户油态物质分布的具体方位，以便于用户下达后续命令。
当执行“油水分离”程序时，当装置到达清理位置后，装置机身从水平翻转成竖直，八根塑料长管通过各自的伸缩机构实现向四周展开伸长，圆环形伺服大电机5带动大螺旋浆2转动，使整机保持平稳的漂浮状态，油水从八根塑料长管4进入整机内腔，步进电机8带动旋转轴9高速旋转，旋转轴9带动小螺旋桨6和分离滚筒10高速旋转，腔内形成漩涡，腔内油水通过密度差形成上油下水的分层状态，实现油水分离，分离后的水通过分离滚筒10的出水孔流出，实现油下方的水从整机下方排出，而油存留在装置内部，待清油任务完成后统一由人工处理。该油水分离点清理后，八根塑料长管通过各自的伸缩机构实现收缩，便于装置去往下一个油水分离点。当执行“调速移动转向”程序时，机壳外围的四片塑料鳍3分别通过四个舵机根据收到的指令进行相应的左右摆动实现转向，MPU6050六轴陀螺仪加速度计模块发送数据到用户终端，用户根据需求对整机进行调速。
本实用新型操作简单，只需要将装置放入大海即可；机构简易，便于拆卸组装；智能化检测，自动化进行油水分离，提高了油水分离的效率，降低劳动力成本，应用范围更加广泛，解决了人工操作的局限性；油态物质的回收处理可以提高资源的利用率，解决海洋的一系列生态问题，有利于生态环境的保护，本实用新型能够通过一次执行程序先后完成定位检测、移动到点和油水分离的工作，实用性强；具有其他拓展的灵活便捷性，整体结构简单，成本低。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并未限制本实用新型的专利范围，利用本实用新型说明书及附图内容所述结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均应包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种基于GPS/北斗双模定位的水域清理装置，其特征在于：包括流线型机壳、GPS导航系统、进水系统、平衡系统、油水分离机构和单片机，所述GPS导航系统安装在流线型机壳的头部内腔壁上，所述油水分离机构设置在流线型机壳内，所述平衡系统和油水分离机构均与单片机连接，所述GPS导航系统和单片机均与用户终端连接；
所述进水系统包括八根塑料长管，八根塑料长管均布在流线型机壳的中部外一周，并且与流线型机壳的内腔连通，以便油水的进入；
所述平衡系统包括四片塑料鳍、一个圆环形伺服大电机和大螺旋桨，所述塑料鳍设置在流线型机壳的外围，八根塑料长管两个一组，一共四组，两组八根塑料长管之间设置一片塑料鳍，每片塑料鳍均与一个舵机连接，舵机安装在流线型机壳上，塑料鳍通过舵机的驱动实现左右翻动，以完成整机在海中移动的自由转向；所述圆环形伺服大电机安装在流线型机壳的内腔底部，所述大螺旋桨位于圆环形伺服大电机的下方，并且其与圆环形伺服大电机的输出端连接，圆环形伺服大电机带动大螺旋桨旋转，实现整机在水面上上下浮动，保持平衡；
所述油水分离机构包括小螺旋桨、旋转轴、步进电机、上轴承座和分离滚筒，所述小螺旋桨位于分离滚筒的上方，所述分离滚筒设置在圆环形伺服大电机的环孔内，所述小螺旋桨和分离滚筒均安装在所述旋转轴的下端上，所述旋转轴的上端与步进电机的输出端连接，所述步进电机通过上轴承座安装在流线型机壳的头部内腔中心位置处，所述分离滚筒的一周上设有用于排水的出水孔，步进电机驱动小螺旋桨高速旋转，实现油水分离，并且分离后的水从出水孔排出。
2.如权利要求1所述的一种基于GPS/北斗双模定位的水域清理装置，其特征在于：每根塑料长管均采用伸缩结构，包括伸缩管本体和伸缩机构，所述伸缩管本体的一端安装在流线型机壳上，所述伸缩机构包括丝杆、丝杆螺母和丝杆电机，所述丝杆电机安装在伸缩管本体的一端，并且其输出端与丝杆的一端连接，丝杆螺母安装在伸缩管本体的另一端上。
3.如权利要求1或2所述的一种基于GPS/北斗双模定位的水域清理装置，其特征在于：所述GPS导航系统包括GPS北斗双模高精度定位模块和六轴陀螺仪加速度计模块，所述GPS北斗双模高精度定位模块和六轴陀螺仪加速度计模块固定在流线型机壳的头部内腔壁上，所述GPS北斗双模高精度定位模块用于实时检测并且发送水域清理装置的具体位置，所述六轴陀螺仪加速度计模块用于检测并且发送速度数据。
4.如权利要求3所述的一种基于GPS/北斗双模定位的水域清理装置，其特征在于：所述六轴陀螺仪加速度计模块的型号为MPU6050。
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