本發(fā)明涉及漂浮物收集裝置，特別是一種水面漂浮物自動收集裝置。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，各種一次性產(chǎn)品、塑料制品等充斥著我們的生活，中國素有“塑料大國”之稱。

現(xiàn)如今我國湖泊、河流、水庫等水體受到不同程度的塑料垃圾污染，各式各樣的漂浮垃圾對水體產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，破壞水生生物的生長環(huán)境，影響水體美觀。

目前清理這些垃圾主要是人工網(wǎng)兜打撈為主，操作繁瑣，處理效率低，打撈工作易受環(huán)境限制，且操作安全性低。針對這一問題，市面上各種垃圾打撈船的出現(xiàn)解放了人工問題，但是這些設(shè)備體積大多龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作繁瑣，能耗較大，并且打撈裝置無法對水面產(chǎn)生持續(xù)清潔的效果，且造價較高，不方便在一些景區(qū)和城市等小型湖泊里使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種水面漂浮物自動收集裝置，該水面漂浮物自動收集裝置無需人工操作，占用體積小，能實(shí)現(xiàn)對水面漂浮物的自動連續(xù)收集，且結(jié)構(gòu)簡易，操作簡單，運(yùn)作成本低，適合景區(qū)和城市等小型湖泊里使用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種水面漂浮物自動收集裝置，包括無人船、豎直輸送帶和垃圾桶；

無人船包括垃圾存儲艙和內(nèi)置gps定位模塊的控制系統(tǒng)。

垃圾存儲艙的頂部截面呈圓形，在圓形的垃圾存儲艙的頂部固設(shè)有環(huán)形的電磁鐵，電磁鐵的縱向截面為直角梯形，直角梯形的斜邊朝上，且直角梯形的斜邊向著垃圾存儲艙的底部傾斜。

豎直輸送帶有若干條，沿垃圾存儲艙的外圓周方向均勻布設(shè)。

每條豎直輸送帶上均鉸接一個所述垃圾桶，垃圾桶與豎直輸送帶相鉸接的鉸接點(diǎn)均設(shè)置在垃圾桶桶高的1/2~2/3處。

每條豎直輸送帶均能正向轉(zhuǎn)動和反向轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動對應(yīng)的垃圾桶高度上升或下降。

每個垃圾桶均包括外筒、垃圾收集網(wǎng)、壓力傳感器、液位控制器、太陽能電板和若干個抽水泵；壓力傳感器、液位控制器、太陽能電板和若干個抽水泵均與控制系統(tǒng)相連接。

垃圾收集網(wǎng)內(nèi)置在外筒內(nèi)，壓力傳感器設(shè)置在外筒上，液位控制器設(shè)置在外筒與垃圾收集網(wǎng)之間的空腔內(nèi)，若干個抽水泵均勻布設(shè)在外筒的底部。

太陽能電板設(shè)置在外筒的上方，太陽能電板由兩塊半圓形拼合板拼合形成，太陽能電板的拼合縫與垃圾桶外壁上設(shè)置的鉸接點(diǎn)位于同一個豎直平面內(nèi)。

每塊半圓形拼合板均通過轉(zhuǎn)動支架與外筒相連接。

電磁鐵的外周套設(shè)有環(huán)形的支撐保護(hù)板。

電磁鐵的頂部設(shè)置有彈性緩沖層。

無人船還包括燃油驅(qū)動裝置，該燃油驅(qū)動裝置與控制系統(tǒng)相連接，能為整個自動收集裝置提供能源。

所述垃圾桶和抽水泵的數(shù)量均為四個。

垃圾收集網(wǎng)的材料為尼龍、滌綸、腈綸聚酯纖維或芳綸纖維。

本發(fā)明還提供一種水面漂浮物自動收集方法，該水面漂浮物自動收集方法無需人工操作，占用體積小，能實(shí)現(xiàn)對水面漂浮物的自動連續(xù)收集，且結(jié)構(gòu)簡易，操作簡單，運(yùn)作成本低，適合景區(qū)和城市等小型湖泊里使用。

一種水面漂浮物自動收集方法，包括如下步驟。

步驟1，無人船航行路徑規(guī)劃：先根據(jù)待收集漂浮物的水面的形狀和面積，在無人船的控制系統(tǒng)內(nèi)事先對無人船的航行路徑進(jìn)行規(guī)劃。

步驟2，自動收集裝置下水調(diào)試：將自動收集裝置放置在步驟1規(guī)劃的航行路徑的起點(diǎn)處，垃圾桶沿著豎直傳輸帶下降，垃圾桶下降過程中，壓力傳感器將對外筒所受壓力進(jìn)行檢測，當(dāng)外筒所受壓力達(dá)到設(shè)定值時，垃圾桶將停止下降；此時，外筒將完全浸沒在水面下，外筒頂部與水面之間的距離控制在3~6cm；太陽能電板處于拼合狀態(tài)，且位于水面上。

步驟3，漂浮物自動收集：通過控制各個垃圾桶底部的抽水泵，使自動收集裝置按照步驟1規(guī)劃的航行路徑進(jìn)行航行；在無人船航行的過程中，由于位于垃圾桶底部的抽水泵處于工作狀態(tài)，故使垃圾收集網(wǎng)內(nèi)因負(fù)壓形成漩渦，漂浮物將自動流入垃圾收集網(wǎng)內(nèi)，完成收集工作。

步驟4，漂浮物傾倒：在步驟3漂浮物自動收集過程中，液位控制器將對位于垃圾收集網(wǎng)與外筒之間空腔內(nèi)的液位進(jìn)行檢測；當(dāng)液位控制器所檢測的液位低于設(shè)定值，也即垃圾收集網(wǎng)內(nèi)垃圾收滿，垃圾收集網(wǎng)的透水率降低時，抽水泵停止工作，垃圾桶在豎直傳輸帶的帶動下上升；在垃圾桶高度上升的同時，轉(zhuǎn)動支架轉(zhuǎn)動，使太陽能電板解除拼合狀態(tài)；當(dāng)垃圾桶與豎直傳輸帶相鉸接的鉸接點(diǎn)傳輸至最高點(diǎn)的同時，位于垃圾存儲艙頂部的電磁鐵通電，在電磁吸力的作用下，垃圾桶傾斜，并與電磁鐵表面相貼合，由于電磁鐵上表面具有指向垃圾存儲艙底部的斜面，故垃圾桶內(nèi)的漂浮物將自動傾倒至垃圾存儲艙內(nèi)。

步驟5，垃圾桶復(fù)位繼續(xù)自動收集漂浮物：當(dāng)垃圾桶內(nèi)漂浮物傾倒完成后，電磁鐵斷電，垃圾桶在豎直傳輸帶的帶動下高度下降，使外筒頂部與水面之間的距離控制在3~6cm；在垃圾桶高度下降的同時，轉(zhuǎn)動支架轉(zhuǎn)動，使太陽能電板相拼合；垃圾桶復(fù)位完成，繼續(xù)自動收集漂浮物。

本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)和方法后，通過對各個垃圾桶底部不同方向抽水泵的工作狀態(tài)控制，實(shí)現(xiàn)無人船水面運(yùn)動方向的控制，實(shí)現(xiàn)自動航行。另外，控制系統(tǒng)控制垃圾桶的外筒頂部處于液面下3cm~6cm的位置，隨著抽水泵的抽吸，漂浮的垃圾隨著河水一起被吸進(jìn)垃圾桶內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了無需額外動力自動收集的目的。垃圾被垃圾收集網(wǎng)截留，進(jìn)入垃圾桶內(nèi)的水在置于垃圾桶底部的抽水泵作用下，重新排出垃圾桶，保證垃圾桶內(nèi)與水面液位差的存在。進(jìn)入垃圾收集網(wǎng)內(nèi)的垃圾收集滿后，垃圾收集網(wǎng)被垃圾堵住，導(dǎo)致垃圾收集網(wǎng)對水的通透率下降，外筒內(nèi)的液位降低，當(dāng)液位控制器檢測到水位低于設(shè)定水位時，控制系統(tǒng)控制豎直傳輸帶的運(yùn)動狀態(tài)，此時抽水泵停止運(yùn)動，豎直傳輸帶牽引垃圾桶上升，達(dá)到頂部后，電磁鐵通電，垃圾桶自動傾斜，垃圾桶內(nèi)的垃圾被傾倒出來。另外，除了燃油驅(qū)動裝置提供能源外，垃圾桶上裝有太陽能電池板，與燃油驅(qū)動裝置一起為整個自動收集裝置提供能源，整個裝置實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。另外，垃圾桶內(nèi)與水面液位差的存在使得該裝置猶如一個水面黑洞，實(shí)現(xiàn)對水體以及水面上的漂浮垃圾進(jìn)行持續(xù)吸引的目的。

附圖說明

圖1顯示了本發(fā)明一種水面漂浮物自動收集裝置的正視圖。

圖2顯示了本發(fā)明一種水面漂浮物自動收集裝置的俯視圖。

圖3顯示了本發(fā)明中垃圾桶的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4顯示了垃圾桶中太陽能電板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5顯示了電磁鐵的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

其中有：

1.無人船；

11.垃圾存儲艙；12.控制系統(tǒng)；13.電磁鐵；14.支撐保護(hù)板；15.彈性緩沖層；16.斜邊；

2.豎直輸送帶；

3.垃圾桶；

31.外筒；32.垃圾收集網(wǎng)；33.液位控制器；34.壓力傳感器；35.鉸接點(diǎn)；36.抽水泵；37.太陽能電板；38.轉(zhuǎn)動支架。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體較佳實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1和圖2所示，一種水面漂浮物自動收集裝置，包括無人船1、豎直輸送帶2和垃圾桶3。

無人船1包括垃圾存儲艙11、內(nèi)置gps定位模塊的控制系統(tǒng)12和燃油驅(qū)動裝置。

垃圾存儲艙的頂部截面呈圓形，在圓形的垃圾存儲艙的頂部固設(shè)有環(huán)形的電磁鐵13。

如圖5所示，電磁鐵的縱向截面為直角梯形，直角梯形的斜邊16朝上，且直角梯形的斜邊向著垃圾存儲艙的底部傾斜。

進(jìn)一步，上述電磁鐵的外周優(yōu)選套設(shè)有環(huán)形的支撐保護(hù)板14，在垃圾桶傾斜的過程中，起保護(hù)作用，防止垃圾桶對電磁鐵的撞擊。

進(jìn)一步，上述電磁鐵的頂部優(yōu)選設(shè)置有彈性緩沖層15，當(dāng)垃圾桶與電磁鐵上表面貼合時，能起緩沖作用，延長電磁鐵的使用壽命。

豎直輸送帶2有若干條，優(yōu)選為四條，沿垃圾存儲艙的外圓周方向均勻布設(shè)。

每條豎直輸送帶上均鉸接一個垃圾桶3，垃圾桶與豎直輸送帶相鉸接的鉸接點(diǎn)35均設(shè)置在垃圾桶桶高的1/2~2/3處。

每條豎直輸送帶均能正向轉(zhuǎn)動和反向轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動對應(yīng)的垃圾桶高度上升或下降。

豎直輸送帶和垃圾桶個數(shù)優(yōu)選為4-6個，具體根據(jù)漂浮垃圾量和垃圾桶和船體直徑比設(shè)定；抽水泵數(shù)量不少于于4個，滿足控制抽水泵工作狀態(tài)控制垃圾收集船的行進(jìn)方向的同時保證外筒內(nèi)低液面的要求。

如圖3所示，每個垃圾桶均包括外筒31、垃圾收集網(wǎng)32、壓力傳感器34、液位控制器33、太陽能電板37和若干個抽水泵36。

其中，壓力傳感器、液位控制器、太陽能電板、燃油驅(qū)動裝置和若干個抽水泵均與控制系統(tǒng)相連接。

太陽能電池板與燃油驅(qū)動裝置一起為整個自動收集裝置提供能源，整個裝置實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

垃圾收集網(wǎng)內(nèi)置在外筒內(nèi)，垃圾收集網(wǎng)優(yōu)選采用高分子纖維材料制成，如尼龍、滌綸、腈綸聚酯纖維，芳綸纖維等強(qiáng)度大抗腐蝕的材料，該材料耐腐蝕，強(qiáng)度高，孔徑大小適中，且對水環(huán)境不會產(chǎn)生污染。

垃圾收集網(wǎng)用于截留水面的漂浮垃圾，如塑料瓶、塑料袋、水果皮、廢舊浮漂、爛樹葉等漂浮物垃圾。

壓力傳感器和液位控制器均優(yōu)選設(shè)置在外筒與垃圾收集網(wǎng)之間的空腔內(nèi)，若干個抽水泵均勻布設(shè)在外筒的底部。

太陽能電板設(shè)置在外筒的上方，如圖4所示，太陽能電板由兩塊半圓形拼合板拼合形成，太陽能電板的拼合縫與垃圾桶外壁上設(shè)置的鉸接點(diǎn)位于同一個豎直平面內(nèi)，每塊半圓形拼合板均優(yōu)選通過轉(zhuǎn)動支架與外筒相連接。圖4中的箭頭表示垃圾傾倒方向。

一種水面漂浮物自動收集方法，包括如下步驟。

步驟1，無人船航行路徑規(guī)劃：先根據(jù)待收集漂浮物的水面的形狀和面積，在無人船的控制系統(tǒng)內(nèi)事先對無人船的航行路徑進(jìn)行規(guī)劃。

步驟2，自動收集裝置下水調(diào)試：將自動收集裝置放置在步驟1規(guī)劃的航行路徑的起點(diǎn)處，垃圾桶沿著豎直傳輸帶下降，垃圾桶下降過程中，壓力傳感器將對外筒所受壓力進(jìn)行檢測，當(dāng)外筒所受壓力達(dá)到設(shè)定值時，垃圾桶將停止下降；此時，外筒將完全浸沒在水面下，外筒頂部與水面之間的距離控制在3~6cm；也即圖1中的a位置，太陽能電板處于拼合狀態(tài)，且位于水面上。

步驟3，漂浮物自動收集：通過控制各個垃圾桶底部的抽水泵，使自動收集裝置按照步驟1規(guī)劃的航行路徑進(jìn)行航行；在無人船航行的過程中，由于位于垃圾桶底部的抽水泵處于工作狀態(tài)，故使垃圾收集網(wǎng)內(nèi)因負(fù)壓形成漩渦，漂浮物將自動流入垃圾收集網(wǎng)內(nèi)，完成收集工作。

步驟4，漂浮物傾倒：在步驟3漂浮物自動收集過程中，液位控制器將對位于垃圾收集網(wǎng)與外筒之間空腔內(nèi)的液位進(jìn)行檢測；當(dāng)液位控制器所檢測的液位低于設(shè)定值，也即垃圾收集網(wǎng)內(nèi)垃圾收滿，垃圾收集網(wǎng)的透水率降低時，抽水泵停止工作，垃圾桶在豎直傳輸帶的帶動下上升；在垃圾桶高度上升的同時，轉(zhuǎn)動支架轉(zhuǎn)動，使太陽能電板解除拼合狀態(tài)；當(dāng)垃圾桶與豎直傳輸帶相鉸接的鉸接點(diǎn)傳輸至最高點(diǎn)（也即圖1中b位置）的同時，位于垃圾存儲艙頂部的電磁鐵通電，在電磁吸力的作用下，垃圾桶傾斜，并與電磁鐵表面相貼合，由于電磁鐵上表面具有指向垃圾存儲艙底部的斜面，故垃圾桶內(nèi)的漂浮物將自動傾倒至垃圾存儲艙內(nèi)。

步驟5，垃圾桶復(fù)位繼續(xù)自動收集漂浮物：當(dāng)垃圾桶內(nèi)漂浮物傾倒完成后，電磁鐵斷電，垃圾桶在豎直傳輸帶的帶動下高度下降，使外筒頂部與水面之間的距離控制在3~6cm；在垃圾桶高度下降的同時，轉(zhuǎn)動支架轉(zhuǎn)動，使太陽能電板相拼合；垃圾桶復(fù)位完成，繼續(xù)自動收集漂浮物。

垃圾存儲艙收集滿后，垃圾收集船會自動?？坎襟E1規(guī)劃的航行路徑的終點(diǎn)處，后期人工對存儲艙內(nèi)的垃圾進(jìn)行回收。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。