一种清污型环保无人船采集处理装置的制作方法

本发明属于水面清洁作业技术领域，尤其涉及一种清污型环保无人船采集处理装置。

背景技术：

目前，水面漂浮物已日渐成为破坏水源质量和水域环境的重要污染物来源之一。通常水面污染处理依靠水面保洁员人工进行水面漂浮物清洁工作，此种方式清洁效率较慢，尤其是在水生植物生长旺季，受人为和自然因素影响较大。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种清污型环保无人船采集处理装置，适用于水面存在大量漂浮物的场合，特别是某些不易人工打捞的漂浮物的打捞处理，可有效减少水面清洁员的工作量，提高了水面清洁效率和清洁质量。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种清污型环保无人船采集处理装置，包括：

自动打捞系统，用于对水面上的不同种类的水面漂浮物进行打捞和自动上料；

自动破碎处理系统，用于对自动打捞系统打捞的不同种类的水面漂浮物进行下料和自动破碎操作，通过控制左右两刀架间隙调节破碎力度，通过控制破碎电机的运转速度调节破碎速度，通过更换不同规格的筛网实现对破碎处理后的水面漂浮物的不同颗粒度的筛选过滤；

传感监测系统，用于对自动打捞系统、自动破碎处理系统和自动搬运系统的工作状态进行监测，当系统运转异常时，对由摄像头采集的视频图像进行图像处理，根据图像处理结果生成控制指令和反馈信号，以便运转异常系统根据生成的控制指令和反馈信号执行急停操作；

自动搬运系统，用于对破碎处理后的水面漂浮物进行运送和卸载。

在上述清污型环保无人船采集处理装置中，自动打捞系统，包括：传送带、传送电机和连杆运动机构；其中，连杆运动机构分别与传送带和传送电机连接；

传送电机通过连杆运动机构控制传送带在设定角度范围内活动，调整传送带在水面部分的深度值，增加打捞作业活动面积，实现对水面上的不同种类的水面漂浮物进行打捞和自动上料。

在上述清污型环保无人船采集处理装置中，自动破碎处理系统，包括：下料槽、左刀架、右刀架、破碎机体、破碎电机、破碎架和筛网；

破碎机体和破碎电机设置在破碎架上；其中，破碎电机用于驱动破碎机体内的左刀架和右刀架的运动；

下料槽的顶部与传送带的末端对齐；其中，自动打捞系统打捞的不同种类的水面漂浮物由传送带输送至下料槽，实现下料功能；

下料槽的底部与破碎机体连接，左刀架和右刀架对称安装在破碎机体内部；其中，水面漂浮物经下料槽落入破碎机体内，并在左刀架和右刀架作用下完成自动破碎操作；

筛网固定安装于破碎机体内部，用于对破碎处理后的水面漂浮物的不同颗粒度的筛选过滤。

在上述清污型环保无人船采集处理装置中，自动搬运系统，包括：输送机构、收纳箱、推送模块和滑道；其中，推送模块，包括：推送电机和与推送电机连接的推动板；

输送机构用于支撑收纳箱，收纳箱放置于输送机构上方，输送机构可在一定范围的弯曲半径下对收纳箱进行输送；

推送模块安装在船体甲板位置，与甲板固定连接；滑道安装在船体甲板位置，与甲板固定连接；其中，当收纳箱被传送至下料位置时，推动板在推送电机的作用下作直线运动，将收纳箱经由滑道推至下料口处，实现自动下料功能。

在上述清污型环保无人船采集处理装置中，输送机构，包括：输送电机、输送带和固定柱；

输送带和固定柱安装在船体甲板位置，输送电机安装固定于固定柱上，固定柱安装于船体甲板处，通过输送电机控制输送带运动实现收纳箱的运转功能；

输送带，包括：多个分板、护栏和挡板；其中，挡板按固定位置等间隔安装于分板上，护栏固定安装于固定柱上；分板，用于支承收纳箱并传递运动与动力；护栏，用于对收纳箱进行左右两侧的机械限位；挡板，用于对收纳箱进行前后两侧的机械限位；

输送电机，用于根据编程控制调节输送带的传动速度，避免收纳箱输送过程中产生跳动现象。

在上述清污型环保无人船采集处理装置中，输送机构为闭合环路结构，利用分板的连续运动保证收纳箱向前输送，最终到达下料位置。

在上述清污型环保无人船采集处理装置中，传感监测系统，包括：自动顶升模块、到位传感器、摄像头和控制箱；

到位传感器固定安装于固定柱上、摄像头固定安装于船体收集舱顶部，控制箱安装在船体甲板位置。

自动顶升模块固定安装于环保无人船收集舱中心轴线处的固定柱上，用于实现装载过程中对收纳箱的顶升动作，以及对水面漂浮物载重的实时测量；

到位传感器，用于实时感知收纳箱的位置，防止由于输送机构运动过快导致收纳箱与自动破碎处理系统产生位置偏离现象；

摄像头，用于对自动打捞系统、自动破碎处理系统和自动搬运系统的工作状态进行实时监测，得到视频图像，对视频图像进行图像处理，根据图像处理结果生成控制指令和反馈信号；

控制箱，用于发送控制指令和反馈指令信号执行启停操作。

在上述清污型环保无人船采集处理装置中，自动顶升模块，包括：顶升电机、立柱、称重传感器和顶升架；

顶升电机竖直安装在立柱上；其中，顶升电机采用伺服控制系统调节顶升电机的电机速度和运动行程，实现对收纳箱的顶升速度和顶升高度的控制；

称重传感器采用四角方形阵列方式安装在顶升架底部，用于实现对水面漂浮物载重的实时测量。

本发明具有以下优点：

(1)本发明公开了一种清污型环保无人船采集处理装置，基于自动传送机构和测控一体化，可实现水面漂浮物的打捞、自动上下料、漂浮物破碎处理、传感检测控制、运送及卸载等一系列操作，整体自动化程度高，操作便捷。

(2)本发明公开了一种清污型环保无人船采集处理装置，实现了水面漂浮物的自动采集处理，提高了水面清洁工作效率，减少了人为作业量。

(3)本发明公开了一种清污型环保无人船采集处理装置，可以用于实现城市景观、内河、湖泊等水面上的漂浮杂物(水生植物和生活垃圾等)的自动收集和处理，实现水面保洁功能；可以作为水污染治理的一种有效处理方式，可达成水污染防治，水质监测，环保检测，环境监察等多种目的。

(4)本发明公开了一种清污型环保无人船采集处理装置，采用模块化设计，各部分均适合船内工况使用条件，保证在工位发生故障时，可以快速更换，提高系统使用的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例中一种清污型环保无人船采集处理装置的总体结构图；

图2是本发明实施例中一种自动破碎处理系统的结构示意图；

图3是本发明实施例中一种自动顶升模块的结构示意图；

图4是本发明实施例中一种清污型环保无人船采集处理装置的自动搬运过程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。

如图1，在本实施例中，该清污型环保无人船采集处理装置，包括：

自动打捞系统，用于对水面上的不同种类的水面漂浮物进行打捞和自动上料。

自动破碎处理系统，用于对自动打捞系统打捞的不同种类的水面漂浮物进行下料和自动破碎操作。

在本实施例中，针对不同种水面漂浮物，如水生植物(水草、水花生和水葫芦等)和生活垃圾(塑料瓶、纸板和易拉罐等)，可以通过调整左右两刀架间隙和控制破碎电机的运转速度，进而分别实现破碎力度和破碎速度的调节。进一步的，还可以通过更换不同规格的筛网，实现对破碎处理后的水面漂浮物的不同颗粒度的筛选过滤。

传感监测系统，用于对自动打捞系统、自动破碎处理系统和自动搬运系统的工作状态进行监测，当系统运转异常时，对由摄像头采集的视频图像进行图像处理，根据图像处理结果生成控制指令和反馈信号，以便运转异常系统根据生成的控制指令和反馈信号执行急停操作。

自动搬运系统，用于对破碎处理后的水面漂浮物进行运送和卸载。

在本发明的一优选实施例中，如图1，该自动打捞系统具体可以包括：传送带1、传送电机23和连杆运动机构2。其中，连杆运动机构2分别与传送带1和传送电机23连接。

优选的，传送电机23通过连杆运动机构2控制传送带1使其与水平面呈20°～45°夹角范围内活动，调整传送带1在水面部分的深度值，增加打捞作业活动面积，实现对水面上的不同种类的水面漂浮物进行打捞和自动上料。

在本发明的一优选实施例中，如图2，该自动破碎处理系统具体可以包括：下料槽12、左刀架13、右刀架14、破碎机体15、破碎电机16、破碎架17和筛网22。

优选的，破碎机体15和破碎电机16设置在破碎架17上；其中，破碎电机16用于驱动破碎机体15内的左刀架13和右刀架14的运动。下料槽12的顶部与传送带1的末端对齐；其中，自动打捞系统打捞的不同种类的水面漂浮物由传送带1输送至下料槽12，实现下料功能。下料槽12的底部与破碎机体15连接，左刀架13和右刀架14对称安装在破碎机体15内部；其中，水面漂浮物经下料槽12落入破碎机体15内，并在左刀架13和右刀架14作用下完成自动破碎操作。筛网22固定安装于破碎机体内部，用于对破碎处理后的水面漂浮物的不同颗粒度的筛选过滤。

在本发明的一优选实施例中，如图1和图4，该自动搬运系统具体可以包括：输送机构26、收纳箱5、推送模块8和滑道9。其中，推送模块8具体可以包括：推送电机和与推送电机连接的推动板。

优选的，输送机构26用来支承收纳箱5，以保证在有效间距的分板上产生的变形尽量较小。收纳箱5位于输送机构内，输送机构可在一定弯曲半径下对收纳箱5进行输送。推送模块8安装在船体甲板位置，与甲板固定连接；滑道9安装在船体甲板位置，与甲板固定连接；其中，当收纳箱5被传送至下料位置时，推动板在推送电机的作用下作直线运动，将收纳箱5经由滑道9推至下料口处，实现自动下料功能。

进一步优选的，输送机构26为闭合环路结构，利用分板的连续运动保证收纳箱5向前输送，最终到达下料位置。其中，输送机构26具体可以包括：输送电机25、输送带6和固定柱7。输送带6和固定柱7安装在船体甲板位置，输送电机安装固定于固定柱上，固定柱安装于船体甲板处，通过输送电机控制输送带运动实现收纳箱的运转功能。进一步的，输送带6具体可以包括：多个分板、护栏和挡板；其中，挡板按固定位置等间隔安装于分板上，护栏固定安装于固定柱上；分板，用于支承收纳箱5并传递运动与动力；护栏，用于对收纳箱5进行左右两侧的机械限位；挡板，用于对收纳箱5进行前后两侧的机械限位。输送电机25，用于根据编程控制调节输送带6的传动速度，避免收纳箱5输送过程中产生跳动现象。

其中，需要说明的是，分板可采用高硬度、耐摩擦且防腐蚀性能较好的材质加工得到，以避免船舱内受湿度影响而产生腐蚀现象。

在本发明的一优选实施例中，如图1，该传感监测系统具体可以包括：自动顶升模块4、到位传感器24、摄像头10和控制箱11。其中，到位传感器24固定安装于固定柱上、摄像头10固定安装于船体收集舱顶部，控制箱11安装在船体甲板位置。

优选的，自动顶升模块4固定安装于环保无人船收集舱中心轴线处的固定柱上，用于实现装载过程中对收纳箱5的顶升动作，以及对水面漂浮物载重的实时测量。到位传感器24，用于实时感知收纳箱5的位置，防止由于输送机构26运动过快导致收纳箱5与自动破碎处理系统产生位置偏离现象。摄像头10，用于对自动打捞系统、自动破碎处理系统和自动搬运系统的工作状态进行监测，得到视频图像，由于海上船舶行驶过程中的特殊工况，船舶颠簸及湿度较大，为预防发生故障，可以对视频图像进行图像处理，根据图像处理结果生成控制指令和反馈信号。控制箱11，用于根据控制指令和反馈信号执行急停操作；其中，控制箱具备安全警示功能和急停开关，其内部安装电机控制器与变送器等。

进一步的，如图3所示，自动顶升模块4具体可以包括：顶升电机20、立柱19、称重传感器18和顶升架21。优选的，顶升电机20竖直安装在立柱19上；其中，顶升电机20采用伺服控制系统调节顶升电机20的电机速度和运动行程，实现对收纳箱5的顶升高度的控制。称重传感器18采用四角方形阵列方式安装在顶升架21底部，用于实现对水面漂浮物载重的实时测量。

其中，需要说明的是，与收纳箱5接触的顶升架21使用承载较大且耐磨抗腐蚀材质加工得到。称重传感器18的具体称重过程如下：收纳箱5预先放置于输送机构26的分板上，测量收纳箱5的空载质量；在对水面漂浮物载重的实时测量时，收纳箱5底部传至称重传感器18的压力信号转换为电信号，通过电信号模数转换，结合预先测量的收纳箱5的空载质量，计算得到收纳箱5的装载质量，进而可以确定水面漂浮物载重。此外，该清污型环保无人船采集处理装置整体采用了密封防水处理，具有可扩展性，即可适用于不同规格尺寸参数收纳箱的自动传动；机械结构和电气接口布局和尺寸合理，走线规整；自动顶升模块和输送机构底部均通过地脚螺栓牢固的固定于地面，避免船体在行驶过程中产生的晃动影响装置的正常工作。

在上述实施例的基础上，下面对本发明实施所述的清污型环保无人船采集处理装置的工作原理进行简单说明：

初始时，通过控制连杆运动机构2，将传送带1调节至某处固定位置。

开始工作，传送电机23开启，传送带1运动，此时水面漂浮物随传送带1共同运动。同时，顶升电机20开启，自动顶升模块4竖直向上运动，顶升架21将收纳箱5从其两端支起。水面漂浮物随传送带1运动至传送带1末端后在重力作用下通过下料槽12滑落至破碎机体15内，破碎电机16开启，进行破碎工作。经破碎后的漂浮物落入收纳箱5中，收纳箱5底部的称重传感器18感应并实时检测。当收纳箱5及其内部破碎后的漂浮物总质量到达程序指定数值时，收纳箱5底部的称重传感器18感应，反馈信号至顶升电机20和破碎电机16，此时自动破碎处理系统停止工作，顶升电机20反向运动，自动顶升模块4竖直向下运动，此时保证收纳箱5平稳落在输送带6的分板上，同时，程序后台记录次数一次。随后输送电机25开启，输送带6运动。当输送带6上的后一个收纳箱5传送至自动顶升模块4正上方时，顶升电机20正转，自动顶升模块4竖直向上运动，重复进行上述操作流程，直至输送带6上全部的收纳箱5装载完成。当称重传感器18所记录的次数与收纳箱5个数相同时，发送信号至传送电机23、破碎电机16、顶升电机20和输送电机25，此时上述电机均停止工作，同时推送电机开启工作，将收纳箱5经由滑道9推至下料口处实现下料功能。至此，整个装置工作完成。

综上所述，本发明公开了一种清污型环保无人船采集处理装置，可用于实现不同种类的水面漂浮物的自动破碎及下料操作，通过改变左右两刀架间隙调节破碎力度，通过控制破碎电机的运转速度调节破碎效率，通过更换不同规格的筛网，可实现破碎后的水面漂浮物具有不同的颗粒度。其次，通过动顶升模块实现水面漂浮物载重的实时测量与顶升动作，称重传感器通过变送器进行传感检测，由收纳箱的压力信号转换为电信号，通过电信号计算测量收纳箱的装载质量并反馈至顶升电机，实现收纳箱的自动升降动作，提高了装置的工作效率。再次，通过传感监测系统实现对各系统的工作状态的监测，当任一系统运转异常时，由摄像头采集的视频通过图像处理算法，发出指令并反馈信号至系统，使其急停，提高了装置的可靠性。此外，可以通过推送电机上推动板的直线运动将收纳箱经由滑道推至下料口处，实现自动下料功能，达到装置的自动化，整体实现水面漂浮物从水面经无人船最终至码头间的收集和搬运功能。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

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