一种智能联动水体漂浮物收集净化系统的制作方法

本实用新型属于水体环境治理技术领域，更具体地，涉及一种智能联动水体漂浮物收集净化系统。

背景技术：

水面漂浮垃圾不但影响美观，还会对水中鱼类及其他水生生物造成伤害。通常情况下采用人工从岸边打捞，或者划船进入水体内用人工打捞的方式进行清理，也有大型的水面漂浮垃圾清理船对水面漂浮垃圾进行收集清理。但上述几种方式均存在缺陷，采用人工岸边打捞的方式只能打捞到离岸边较近的区域的漂浮垃圾，离岸边较远处的漂浮垃圾无法清理；采用划船人工打捞的方式，漂浮垃圾的收集效率很低，也很难做到全水面全覆盖式的打捞；大型水面漂浮物清理船只适合用于水深相对较深，水面漂浮垃圾比较集中的水系中，无法适用于水深较浅、或者漂浮物量大却比较分散的水域。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种智能联动水体漂浮物收集净化系统，可以由小型水面巡逻船检测水面漂浮物状况，然后调动多个小型水面漂浮物收集装置对水面漂浮物进行收集和处理，该系统采用智能控制，使用方便，并且可以适用于多种水体，应用范围广。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种智能联动水体漂浮物收集净化系统，包括：

小型水面巡逻船，包括船体和船体驱动装置；

巡逻船防水箱体，设置于所述船体上侧；

巡逻船电源组件，设置于所述船体上侧，包括设置于船体上侧的巡逻船光伏板和设置于巡逻船防水箱体内的巡逻船蓄电池；

巡逻船硬件，设置于所述巡逻船防水箱体内，所述巡逻船硬件包括巡逻船控制系统、巡逻船通讯系统、巡逻船导航系统和观测系统；

小型水面漂浮物收集装置，包括生态浮床和浮床驱动装置；

生态净化层，设置于所述生态浮床内部；

漂浮物收集机构，设置于生态浮床前侧；

浮床防水箱体，设置于所述生态浮床上侧；

浮床电源组件，设置于所述生态浮床上侧，包括设置在生态浮床上侧的浮床光伏板和设置于浮床防水箱体内的浮床蓄电池；

浮床硬件，设置于所述浮床防水箱体内，所述浮床硬件包括浮床控制系统，浮床通讯系统和浮床导航系统。

可选地，所述船体为六边形，所述船体两侧均设置有船体名轮。

可选地，所述船体驱动装置包括船体驱动电机和船体传动轴，船体传动轴两端分别与所述船体驱动电机和船体名轮相连接。

可选地，所述巡逻船控制系统包括：巡逻船动力控制单元、巡逻船分析单元和巡逻船指令收发单元；

巡逻船动力控制单元，用于控制所述船体移动，包括输入模块，用于输入控制船体移动的信号；

巡逻船指令收发单元，用于接收来自于所述巡逻船通讯系统、巡逻船导航系统和观测系统的信号并将信号输送至分析单元，再将分析单元分析后的指令传输至浮床通讯系统；

巡逻船分析单元，用于分析所述巡逻船通讯系统、巡逻船导航系统和观测系统传来的数据，发出调动所述小型水面漂浮物收集装置的指令。

可选地，所述观测系统包括：

安装架，设置于所述船体上侧；

摄像头，设置于所述安装架上端。

可选地，所述生态浮床包括：

床板，所述床板为内部设置有中空腔体的pvc板；

填料，填充在所述中空腔体内，材料为活性炭颗粒；

多孔板，设置于所述床板上侧，孔径为10cm至12cm，孔距为5cm至6cm；

进水口和出水口，分别设置于所述床板前端和后端；

浮床名轮，设置于所述床板两侧；

浮床传动轴，一端连接有浮床驱动电机，另一端与所述浮床名轮相连接。

可选地，所述漂浮物收集机构包括：

壳体，设置于所述生态浮床前端，所述壳体前端开口；

转轴，设置于所述壳体内部；

多个叶轮，设置于所述转轴外侧；

叶轮驱动电机，与所述转轴相连接；

抽吸组件，设置于壳体内所述叶轮后侧。

可选地，所述抽吸组件包括：

抽水泵，设置于所述壳体一侧；

多个进水管，沿叶轮壳体横向方向均布在所述壳体后侧，与所述抽水泵吸入端相连通；

出水管，一端连接在所述抽水泵的输出端上，另一端与所述进水口相连通；

浊度传感器，设置于所述壳体内部所述叶轮后侧。

可选地，所述生态净化层包括种植在所述生态浮床上的植物和微生物。

可选地，所述浮床硬件控制系统包括：

浮床动力控制单元，用于控制所述生态浮床的移动；

浮床分析单元，用于分析所述浮床通讯系统、浮床导航系统和浊度传感器传来的数据，分析后发出对所述小型水面漂浮物收集装置的控制指令；

浮床指令收发单元，用于接收来自于所述浮床通讯系统、浮床导航系统和浊度传感器传来的数据并将其输送至所述浮床分析单元，再将所述浮床分析单元发出的控制指令发送至所述浮床动力控制单元和所述漂浮物收集机构。

本实用新型提供一种智能联动水体漂浮物收集净化系统，其有益效果在于：

1、该系统使用小型水面巡逻船对水体表面漂浮物进行检测，小型水面巡逻船上装载光伏电源系统和蓄电池，节约能源和成本，续航能力强；

2、该系统采用多个小型水面漂浮物收集装置对水面漂浮物就行收集和处理，小型水面漂浮物收集装置同样装载光伏电源系统和蓄电池，并且通过小型水面巡逻船智能调动，操作简单；

3、小型水面巡逻船内设置中控系统、通讯系统、导航系统和观测系统，可以智能控制和智能观测，智能化程度高；

4、小型水面漂浮物收集装置上设置漂浮物收集箱和生态浮床，不仅可以对水体表面漂浮物进行收集，还可以对收集的漂浮物进行生态处理，使用效果好。

本实用新型的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的一种智能联动水体漂浮物收集净化系统的小型水面巡逻船的结构示意图。

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的一种智能联动水体漂浮物收集净化系统的小型水面漂浮物收集装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、小型水面巡逻船；2、船体；3、巡逻船防水箱体；4、巡逻船光伏板；5、小型水面漂浮物收集装置；6、生态浮床；7、生态净化层；8、漂浮物收集机构；9、浮床防水箱体；10、浮床光伏板；11、船体名轮；12、安装架；13、摄像头；14、床板；15、多孔板；16、浮床名轮；17、壳体；18、叶轮；19、抽水泵。

具体实施方式

下面将更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然以下描述了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本实用新型提供一种智能联动水体漂浮物收集净化系统，包括：

小型水面巡逻船，包括船体和船体驱动装置；

巡逻船防水箱体，设置于所述船体上侧；

巡逻船电源组件，设置于所述船体上侧，包括设置于船体上侧的巡逻船光伏板和设置于巡逻船防水箱体内的巡逻船蓄电池；

巡逻船硬件，设置于所述巡逻船防水箱体内，所述巡逻船硬件包括巡逻船控制系统、巡逻船通讯系统、巡逻船导航系统和观测系统；

小型水面漂浮物收集装置，包括生态浮床和浮床驱动装置；

生态净化层，设置于所述生态浮床内部；

漂浮物收集机构，设置于生态浮床前侧；

浮床防水箱体，设置于所述生态浮床上侧；

浮床电源组件，设置于所述生态浮床上侧，包括设置在生态浮床上侧的浮床光伏板和设置于浮床防水箱体内的浮床蓄电池；

浮床硬件，设置于所述浮床防水箱体内，所述浮床硬件包括浮床控制系统，浮床通讯系统和浮床导航系统。

具体的，小型水面巡逻船可以驶入待清理水域进行水体漂浮物观测，小型水面巡逻船的行驶可以通过巡逻船控制系统控制，通过船体驱动装置驱动船体在水面上行驶，巡逻船光伏板可以为巡逻船蓄电池充电，并通过巡逻船蓄电池为巡逻船硬件和船体驱动装置供电；小型水面巡逻船在水面的行驶可以通过手动和遥控两种方式进行控制，巡逻船通讯系统可以与岸上操作者的遥控装置通讯连接，遥控装置可以为智能手机，通过手机app控制小型水面巡逻船行驶，巡逻船导航系统可以实现小型水面巡逻船的导航；在行驶过程中，通过观测系统对水体表面漂浮物进行观测，并将观测数据输送至巡逻船控制系统内，然后巡逻船控制系统通过巡逻船通讯系统与浮床通讯系统的通讯连接调动多个小型水面漂浮物收集装置驶入需要清理的水体区域，对水体漂浮物进行清理；小型水面漂浮物收集装置由浮床光伏板为浮床蓄电池充电，浮床蓄电池为浮床驱动装置和浮床硬件供电，浮床通讯系统接收小型水面巡逻船发送的调动指令，然后通过浮床控制系统控制浮床的驱动装置驱动浮床在指定区域内行驶，浮床导航系统可以为生态浮床导航；在行驶过程中，漂浮物收集机构可以对水域内的漂浮物进行收集和处理，生态浮床上的生态净化层可以对漂浮物中的营养物质进行吸收和净化；另外，巡逻船电源组件和浮床电源组件分别还包括巡逻船电源管理系统和浮床电源管理系统，保证巡逻船电源组件和浮床电源组件的供电，保证小型水面巡逻船和小型水面漂浮物收集装置的运行和返航；巡逻船导航系统和浮床导航系统采用捷联惯导或者捷联惯导与卫星定位组合的导航方式，确保行驶路线的准确性。

在一个示例中，所述船体为六边形，所述船体两侧均设置有船体名轮。

在一个示例中，所述船体驱动装置包括船体驱动电机和船体传动轴，船体传动轴两端分别与所述船体驱动电机和船体名轮相连接。

具体的，该船体通过船体驱动电机带动船体传动轴和名轮的转动来驱动船体的行驶。

在一个示例中，所述巡逻船控制系统包括：巡逻船动力控制单元、巡逻船分析单元和巡逻船指令收发单元；

巡逻船动力控制单元，用于控制所述船体移动，包括输入模块，用于输入控制船体移动的信号；

巡逻船指令收发单元，用于接收来自于所述巡逻船通讯系统、巡逻船导航系统和观测系统的信号并将信号输送至分析单元，再将分析单元分析后的指令传输至浮床通讯系统；

巡逻船分析单元，用于分析所述巡逻船通讯系统、巡逻船导航系统和观测系统传来的数据，发出调动所述小型水面漂浮物收集装置的指令。

具体的，输入模块的输入控制通道具体有三个，分别为前进/后退通道、左/右平移通道、左/右旋转通道；巡逻船动力控制单元采用两通道串级pid控制器，一个通道控制位置，一个通道控制方向；具体有三种控制模式，分别为手动模式、定向模式、自动模式；手动模式工作时不使用pid控制器，巡逻船动力控制单元接收三个输入控制通道指令；定向模式工作时仅使用控制方向的pid控制器，所述巡逻船动力控制单元接收三个输入控制通道的指令，在平移过程中能够保持方向不变；自动模式工作时同时使用控制位置和方向的pid控制器，接收位置指令，由巡逻船动力控制单元解算，控制小型水面巡逻船行驶至指定位置。

在一个示例中，所述观测系统包括：

安装架，设置于所述船体上侧；

摄像头，设置于所述安装架上端。

具体的，通过安装在安装架上的摄像头对周围水面漂浮物进行拍摄，进而判断小型水面漂浮物收集装置的清理区域。

在一个示例中，所述生态浮床包括：

床板，所述床板为内部设置有中空腔体的pvc板；

填料，填充在所述中空腔体内，材料为活性炭颗粒；

多孔板，设置于所述床板上侧，孔径为10cm至12cm，孔距为5cm至6cm；

进水口和出水口，分别设置于所述床板前端和后端；

浮床名轮，设置于所述床板两侧；

浮床传动轴，一端连接有浮床驱动电机，另一端与所述浮床名轮相连接。

具体的，生态浮床由浮床驱动电机带动浮床传动轴和浮床名轮的转动实现在水面上的行驶，床板的中空设置和材质的设置可以提高生态浮床的漂浮能力，使得该生态浮床可以在较浅的水域内行驶，适用范围广；床板内的填料可以对收集至生态浮床上的漂浮物起到截留作用，使得漂浮物留在填料上，而净化后的水可以通过出水口流出，多孔板上的孔内可以种植铜钱草等漂浮水生植物，用来将漂浮物作为营养物质吸收。

在其他示例中，填料还可以为填充在中空腔体内的火山岩或其他多孔介质。

在一个示例中，所述漂浮物收集机构包括：

壳体，设置于所述生态浮床前端，所述壳体前端开口；

转轴，设置于所述壳体内部；

多个叶轮，设置于所述转轴外侧；

叶轮驱动电机，与所述转轴相连接；

抽吸组件，设置于壳体内所述叶轮后侧。

具体的，漂浮物收集机构通过叶轮驱动电机驱动转轴和叶轮转动，带动水面上的漂浮物向壳体内流动，然后通过抽吸组件的抽吸作用将漂浮物和部分水抽吸至床板上进行净化处理。

在一个示例中，所述抽吸组件包括：

抽水泵，设置于所述壳体一侧；

多个进水管，沿叶轮壳体横向方向均布在所述壳体后侧，与所述抽水泵吸入端相连通；

出水管，一端连接在所述抽水泵的输出端上，另一端与所述进水口相连通；

浊度传感器，设置于所述壳体内部所述叶轮后侧。

具体的，漂浮物通过叶轮的转动带动其流入壳体内时，浊度传感器检测水体浊度，当水体浊度达到一定值时开启抽水泵，抽水泵通过多个进水管将带有漂浮物的水抽至床板上进行净化处理。

在一个示例中，所述生态净化层包括种植在所述生态浮床上的植物和微生物。

具体的，可以在生态净化层上种植铜钱草等漂浮水生植物，截留在填料上的漂浮物可以作为营养物质被吸收和净化。

在一个示例中，所述浮床硬件控制系统包括：

浮床动力控制单元，用于控制所述生态浮床的移动；

浮床分析单元，用于分析所述浮床通讯系统、浮床导航系统和浊度传感器传来的数据，分析后发出对所述小型水面漂浮物收集装置的控制指令；

浮床指令收发单元，用于接收来自于所述浮床通讯系统、浮床导航系统和浊度传感器传来的数据并将其输送至所述浮床分析单元，再将所述浮床分析单元发出的控制指令发送至所述浮床动力控制单元和所述漂浮物收集机构。

实施例

如图1和图2所示，本实用新型提供一种智能联动水体漂浮物收集净化系统，包括：

小型水面巡逻船1，包括船体2和船体驱动装置；

巡逻船防水箱体3，设置于所述船体2上侧；

巡逻船电源组件，设置于所述船体上侧，包括设置于船体上侧的巡逻船光伏板4和设置于巡逻船防水箱体内的巡逻船蓄电池；

巡逻船硬件，设置于所述巡逻船防水箱体3内，所述巡逻船硬件包括巡逻船控制系统、巡逻船通讯系统、巡逻船导航系统和观测系统；

小型水面漂浮物收集装置5，包括生态浮床6和浮床驱动装置；

生态净化层7，设置于所述生态浮床6内部；

漂浮物收集机构8，设置于生态浮床6前侧；

浮床防水箱体9，设置于所述生态浮床6上侧；

浮床电源组件，设置于所述生态浮床6上侧，包括设置在生态浮床上侧的浮床光伏板10和设置于浮床防水箱体9内的浮床蓄电池；

浮床硬件，设置于所述浮床防水箱体9内，所述浮床硬件包括浮床控制系统，浮床通讯系统和浮床导航系统。

在本实施例中，所述船体为六边形，所述船体两侧均设置有船体名轮11。

在本实施例中，所述船体驱动装置包括船体驱动电机和船体传动轴，船体传动轴两端分别与所述船体驱动电机和船体名轮11相连接。

在本实施例中，所述巡逻船控制系统包括：巡逻船动力控制单元、巡逻船分析单元和巡逻船指令收发单元；

巡逻船动力控制单元，用于控制所述船体移动，包括输入模块，用于输入控制船体移动的信号；

巡逻船指令收发单元，用于接收来自于所述巡逻船通讯系统、巡逻船导航系统和观测系统的信号并将信号输送至分析单元，再将分析单元分析后的指令传输至浮床通讯系统；

巡逻船分析单元，用于分析所述巡逻船通讯系统、巡逻船导航系统和观测系统传来的数据，发出调动所述小型水面漂浮物收集装置的指令。

在本实施例中，所述观测系统包括：

安装架12，设置于所述船体2上侧；

摄像头13，设置于所述安装架12上端。

在本实施例中，所述生态浮床包括：

床板14，所述床板14为内部设置有中空腔体的pvc板；

填料，填充在所述中空腔体内，材料为活性炭颗粒；

多孔板15，设置于所述床板14上侧，孔径为10cm至12cm，孔距为5cm至6cm；

进水口和出水口，分别设置于所述床板14前端和后端；

浮床名轮16，设置于所述床板14两侧；

浮床传动轴，一端连接有浮床驱动电机，另一端与所述浮床名轮16相连接。

在本实施例中，所述漂浮物收集机构8包括：

壳体17，设置于所述生态浮床6前端，所述壳体17前端开口；

转轴，设置于所述壳体17内部；

多个叶轮18，设置于所述转轴外侧；

叶轮驱动电机，与所述转轴相连接；

抽吸组件，设置于壳体内所述叶轮后侧。

在本实施例中，所述抽吸组件包括：

抽水泵19，设置于所述壳体17一侧；

多个进水管，沿叶轮壳体17横向方向均布在所述壳体17后侧，与所述抽水泵19吸入端相连通；

出水管，一端连接在所述抽水泵的输出端上，另一端与所述进水口相连通；

浊度传感器，设置于所述壳体17内部所述叶轮18后侧。

在本实施例中，所述生态净化层7包括种植在所述生态浮床上的植物和微生物。

在本实施例中，所述浮床硬件控制系统包括：

浮床动力控制单元，用于控制所述生态浮床的移动；

浮床分析单元，用于分析所述浮床通讯系统、浮床导航系统和浊度传感器传来的数据，分析后发出对所述小型水面漂浮物收集装置的控制指令；

浮床指令收发单元，用于接收来自于所述浮床通讯系统、浮床导航系统和浊度传感器传来的数据并将其输送至所述浮床分析单元，再将所述浮床分析单元发出的控制指令发送至所述浮床动力控制单元和所述漂浮物收集机构。

综上所述，本实用新型提供的智能联动水体漂浮物收集净化系统使用时，操作者在岸边通过遥控装置与小型水面巡逻船1的巡逻船通讯系统通讯连接，遥控装置为智能手机，通过手机app控制小型水面巡逻船1驶入待清理的水域，观测系统通过摄像头13拍摄周围水面漂浮物情况并将观测数据输送至巡逻船分析单元内，由巡逻船分析单元分析并记录所需小型水面漂浮物收集装置5所要清理的区域。巡逻船指令收发单元将小型水面漂浮物收集装置5的调动指令通过巡逻船通讯系统发出，巡逻船通讯系统与浮床通讯系统通讯连接，浮床通讯系统接收调动指令后出发，驶入指定区域水面对水面漂浮物进行收集。小型水面漂浮物收集装置5驶入指定区域后，叶轮驱动电机启动，带动叶轮18转动，进而带动水面上的漂浮物向壳体17内流动，待浊度传感器检测的到的浊度达到一定值后，浮床分析单元通过浮床指令收发单元发出指令，控制抽水泵19启动，将带有漂浮物的水抽吸至生态浮床6上，通过床板14内的活性炭颗粒填料将漂浮物截留在床板14内，作为生态净化层7铜钱草等漂浮水生植物的营养物质，进行吸收和净化，达到净化效果，而水则可以通过出水口流出。待所要清理的水域水体表面的漂浮物清理完毕后，浊度传感器检测的浊度将不再能达到启动抽水泵19的设定值并且不再有明显变化，巡逻船分析单元发出离开指令，控制小型水面漂浮物收集装置5和小型水面巡逻船1离开水域。该智能联动水体漂浮物收集净化系统可以对湖面、河流水体表面的漂浮物进行收集和处理，收集对象可以为浮泥、浮沫、浮油、微藻或小体积漂浮物等，操作智能，收集效果好。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

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