本發(fā)明屬于水面垃圾打撈設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水面清潔系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及采用上述系統(tǒng)進(jìn)行水面清潔的方法。

背景技術(shù)：

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)已有70％以上的湖泊受到了不同程度的污染，同時(shí)也造成了嚴(yán)重的生態(tài)破壞。目前，水上清污的方式主要有人工打撈船和大型專業(yè)清污船兩種，前者費(fèi)時(shí)費(fèi)工，效率低；而后者成本高，維護(hù)難，主要針對(duì)于大江、湖面固體漂浮廢棄物的打撈。然而，對(duì)于小型河道流域，高校和公園里的小型湖或人工湖的水面漂浮物的處理主要是人工打撈，清污工作量大，機(jī)械化程度低。此外，水環(huán)境中的溶解氧是生物生存的重要條件，水中低的溶氧量會(huì)導(dǎo)致生物的死亡，影響生物多樣性與生態(tài)平衡。在增氧方面，一般都是采用專門的設(shè)備以提高水中的溶氧量，成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種水面清潔系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的人工打撈小型河道流域、小型湖或人工湖水面漂浮物清污工作量大的問(wèn)題。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種水面清潔方法。

本發(fā)明所采用的第一種技術(shù)方案是，一種水面清潔系統(tǒng)，包括打撈箱，打撈箱前側(cè)固定設(shè)置有前體打撈模塊，前體打撈模塊上固定設(shè)置有電源模塊，打撈箱尾部固定設(shè)置有動(dòng)力提供模塊，打撈箱兩側(cè)靠近打撈箱尾部處設(shè)置有后體曝氣模塊，打撈箱內(nèi)部固定設(shè)置有安裝箱，安裝箱上固定設(shè)置有控制模塊，安裝箱上還固定設(shè)置有信號(hào)采集模塊和通訊模塊，前體打撈模塊、動(dòng)力提供模塊、信號(hào)采集模塊和通訊模塊分別通過(guò)導(dǎo)線連接控制模塊，控制模塊通過(guò)導(dǎo)線連接電源模塊，通訊模塊通過(guò)無(wú)線連接的方式連接有遙控器。

本發(fā)明第一種技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于，

前體打撈模塊包括支撐架和垃圾回收箱，支撐架鉸接在打撈箱上，支撐架鉸接在打撈箱兩側(cè)壁靠近上表面的位置，電源模塊固定設(shè)置在支撐架上，支撐架上固定綁扎有牽引繩，安裝箱上表面固定有牽引電機(jī)，牽引繩的另一端纏繞在牽引電機(jī)的主軸上，垃圾回收箱固定設(shè)置在打撈箱前側(cè)面上，垃圾回收箱與打撈箱底面平齊且與打撈箱連為一體，垃圾回收箱上表面和遠(yuǎn)離打撈箱的一面設(shè)置為開(kāi)口，垃圾回收箱兩側(cè)壁共同鉸接有打撈網(wǎng)，打撈網(wǎng)還與支撐架鉸接。

后體曝氣模塊包括轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在打撈箱兩側(cè)壁靠近打撈箱尾部處的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上固定安裝有曝氣頭，曝氣頭的每個(gè)輪葉中均對(duì)稱的設(shè)有個(gè)孔。

支撐架設(shè)置為連桿結(jié)構(gòu)，支撐架包括兩個(gè)與打撈箱兩側(cè)壁鉸接支撐桿，兩個(gè)支撐桿共同鉸接有支撐面，牽引繩連接在支撐面-遠(yuǎn)離打撈箱前側(cè)的一側(cè)中部，支撐面的另一側(cè)鉸接有兩個(gè)打撈桿，兩個(gè)打撈桿分別通過(guò)螺栓和打撈網(wǎng)連接。

動(dòng)力提供模塊包括固定設(shè)置在安裝箱右側(cè)壁和左側(cè)壁上分別固定有右螺旋槳電機(jī)和左螺旋槳電機(jī)，右螺旋槳電機(jī)和左螺旋槳電機(jī)的主軸上分別固接有第一連桿和第二連桿，第一連桿和第二連桿另一端延伸至打撈箱的后側(cè)壁外，第一連桿和第二連桿分別固接有右螺旋槳和左螺旋槳。

控制模塊包括上位機(jī)，上位機(jī)通過(guò)導(dǎo)線連接有下位機(jī)，下位機(jī)通過(guò)導(dǎo)線連接有第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和第三直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和第三直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊分別通過(guò)導(dǎo)線連接右螺旋槳電機(jī)、左螺旋槳電機(jī)、牽引電機(jī)，上位機(jī)還通過(guò)導(dǎo)線依次連接有電源模塊、電源開(kāi)關(guān)和蜂鳴器，通訊模塊通過(guò)導(dǎo)線連接上位機(jī)。

信號(hào)采集模塊包括固定在打撈箱上表面的第一紅外傳感器，第一紅外傳感器靠近支撐面遠(yuǎn)離打撈箱前側(cè)的一側(cè)，及分別固定設(shè)置在打撈網(wǎng)兩邊上的第二紅外傳感器，和固定安裝在垃圾回收箱和打撈箱相連接面上的兩個(gè)第三紅外傳感器，兩個(gè)第三紅外傳感器分別位于垃圾回收箱和打撈箱相連接面的左右兩側(cè)，還有固定在安裝箱上表面靠近牽引電機(jī)的第四紅外傳感器，第一紅外傳感器、第二紅外傳感器、第三紅外傳感器和第四紅外傳感器均通過(guò)導(dǎo)線連接上位機(jī)，及固定在安裝箱前側(cè)面的舵機(jī)云臺(tái)，舵機(jī)云臺(tái)上固定安裝有圖像采集器，舵機(jī)云臺(tái)通過(guò)導(dǎo)線連接電源模塊和下位機(jī)，圖像采集器通過(guò)導(dǎo)線連接上位機(jī)。

本發(fā)明所采用的第二種技術(shù)方案是，一種水面清潔方法，采用一種水面清潔系統(tǒng)，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1，開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)，蜂鳴器發(fā)出提示音，人為根據(jù)水域的情況判斷選擇自動(dòng)控制或者人為控制；

步驟2，若選擇人為控制，則關(guān)閉信號(hào)采集模塊，然后將一種水面清潔系統(tǒng)置入需打撈的水域中，使用遙控器發(fā)送無(wú)線信號(hào)給通訊模塊，通訊模塊將信號(hào)轉(zhuǎn)化后傳送給控制模塊，控制模塊將信號(hào)處理后作出判斷后傳遞信號(hào)的給前體打撈模塊和動(dòng)力提供模塊，實(shí)現(xiàn)打撈；

步驟3，若選擇自動(dòng)控制，則將一種水面清潔系統(tǒng)置入需打撈的水域中，信號(hào)采集模塊采集水面的圖像信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送給控制模塊，控制模塊將信號(hào)處理后作出判斷后傳遞信號(hào)的給前體打撈模塊和動(dòng)力提供模塊，實(shí)現(xiàn)打撈。

本發(fā)明第二種技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于，

步驟2的人為控制具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟2.1，關(guān)閉信號(hào)采集模塊，然后將一種水面清潔系統(tǒng)置入需打撈的水域中；

步驟2.2，使用遙控器發(fā)送信號(hào)給通訊模塊，通訊模塊將信號(hào)轉(zhuǎn)化后傳送給上位機(jī)，上位機(jī)將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)，下位機(jī)控制第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，從而驅(qū)動(dòng)右螺旋槳電機(jī)和左螺旋槳電機(jī)，實(shí)現(xiàn)一種水面清潔系統(tǒng)的行進(jìn)；

步驟2.3，當(dāng)人為操作一種水面清潔系統(tǒng)行進(jìn)至需打撈處時(shí)，使用遙控器發(fā)送信號(hào)給通訊模塊，通訊模塊將信號(hào)轉(zhuǎn)化后傳送給上位機(jī)，上位機(jī)將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)，下位機(jī)控制第三直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，從而驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)，打撈網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，將垃圾打撈至垃圾回收箱中。

步驟3的自動(dòng)控制具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟3.1，將一種水面清潔系統(tǒng)置入需打撈的水域中，固定安裝在舵機(jī)云臺(tái)上的圖像采集器實(shí)時(shí)采集水面圖像信號(hào)，并將圖像信號(hào)發(fā)送給上位機(jī)；

步驟3.2，上位機(jī)使用canny算法將圖像信號(hào)進(jìn)行處理后作出判斷后給給下位機(jī)，下位機(jī)控制第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，從而驅(qū)動(dòng)右螺旋槳電機(jī)和左螺旋槳電機(jī)，實(shí)現(xiàn)一種水面清潔系統(tǒng)的行進(jìn)；

步驟3.3，當(dāng)?shù)诙t外傳感器檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，此時(shí)打撈網(wǎng)上存在垃圾，第二紅外傳感器將檢測(cè)到信號(hào)傳送給上位機(jī)，上位機(jī)將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)，下位機(jī)控制第三直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，從而驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)，打撈網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，將垃圾打撈至垃圾回收箱中。

本發(fā)明的有益效果是，針對(duì)小型水域清污工作量大、效率低，快速自動(dòng)清污設(shè)備短缺及水中溶解氧低的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)出一種集圖像處理與識(shí)別方法、決策算法等方法的一種水面清潔系統(tǒng)及方法。系統(tǒng)采用canny算法實(shí)現(xiàn)物體識(shí)別，并根據(jù)物體位置采用sift算法對(duì)待測(cè)物體進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤反饋來(lái)確定打撈系統(tǒng)的最佳行進(jìn)路線圖，從而可以在最短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確清理水面上常見(jiàn)的固體漂浮物，同時(shí)向水中曝氣，提升水體自我凈化的能力。該系統(tǒng)所采用的圖像采集器能實(shí)時(shí)將水面信號(hào)發(fā)送給上位機(jī)，檢測(cè)范圍大，系統(tǒng)工作保證率較高。同時(shí)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)模式和手動(dòng)控制模式之間的靈活轉(zhuǎn)換，在一般水域進(jìn)行智能模式打撈，在復(fù)雜水域?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)控制模式打撈。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種水面清潔系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的主視圖；

圖3是本發(fā)明一種水面清潔系統(tǒng)的控制關(guān)系圖；

圖4是本發(fā)明一種水面清潔系統(tǒng)的曝氣頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明一種水面清潔系統(tǒng)的動(dòng)力提供模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明一種水面清潔系統(tǒng)的實(shí)施例示意圖；

圖7是本發(fā)明一種水面清潔系統(tǒng)的實(shí)施例中圖像識(shí)別及算法反饋的流程圖。

圖中，1.第一紅外傳感器，2.電源模塊，3.支撐架，4.第二紅外傳感器，5.打撈網(wǎng)，6.垃圾回收箱，7.曝氣頭，8.第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，9.通訊模塊，10.右螺旋槳電機(jī)，11.右螺旋槳，12.橡膠輪胎，13.下位機(jī)，14.牽引電機(jī)，15.第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，16.牽引繩，17.轉(zhuǎn)軸，18.第三紅外傳感器，19.第四紅外傳感器，20.第一連桿，21.電源開(kāi)關(guān)，22.蜂鳴器，23.圖像采集器，24.舵機(jī)云臺(tái)，25.左螺旋槳，26.第二連桿，27.左螺旋槳電機(jī)，28.打撈箱，29.前體打撈模塊，30.動(dòng)力提供模塊，31.后體曝氣模塊，32.安裝箱，33.控制模塊，34.信號(hào)采集模塊，35.遙控器，36.上位機(jī)，37.第三直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；

3-1.支撐桿，3-2.支撐面，3-3.打撈桿；

7-1，孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明的一種水面清潔系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，包括打撈箱28，打撈箱28前側(cè)固定設(shè)置有前體打撈模塊29，前體打撈模塊29上固定設(shè)置有電源模塊2，打撈箱28尾部固定設(shè)置有動(dòng)力提供模塊30，打撈箱28兩側(cè)靠近打撈箱尾部處設(shè)置有后體曝氣模塊31，打撈箱內(nèi)部固定設(shè)置有安裝箱32，安裝箱32上固定設(shè)置有控制模塊33，安裝箱32上還固定設(shè)置有信號(hào)采集模塊34和通訊模塊9，前體打撈模塊29、動(dòng)力提供模塊30、信號(hào)采集模塊34和通訊模塊9分別通過(guò)導(dǎo)線連接控制模塊33，控制模塊33通過(guò)導(dǎo)線連接電源模塊2，如圖3所示，通訊模塊9通過(guò)無(wú)線連接的方式連接有遙控器35。

前體打撈模塊29包括支撐架3和垃圾回收箱6，支撐架3鉸接在打撈箱28上，支撐架3鉸接在打撈箱28兩側(cè)壁靠近上表面的位置，電源模塊2固定設(shè)置在支撐架3上，支撐架3上固定綁扎有牽引繩16，安裝箱32上表面固定有牽引電機(jī)14，牽引繩16的另一端纏繞在牽引電機(jī)14的主軸上，垃圾回收箱6固定設(shè)置在打撈箱28前側(cè)面上，垃圾回收箱6與打撈箱28底面平齊且與打撈箱28連為一體，垃圾回收箱6上表面和遠(yuǎn)離打撈箱28的一面設(shè)置為開(kāi)口，垃圾回收箱6兩側(cè)壁共同鉸接有打撈網(wǎng)5，打撈網(wǎng)5還與支撐架3鉸接。

如圖4所示，后體曝氣模塊31包括轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在打撈箱28兩側(cè)壁靠近打撈箱尾部處的轉(zhuǎn)軸17，轉(zhuǎn)軸17上固定安裝有曝氣頭7，曝氣頭7的每個(gè)輪葉中均對(duì)稱的設(shè)有4個(gè)孔7-1。

支撐架3設(shè)置為連桿結(jié)構(gòu)，支撐架3包括兩個(gè)與打撈箱28兩側(cè)壁鉸接支撐桿3-1，兩個(gè)支撐桿3-1共同鉸接有支撐面3-2，牽引繩16連接在支撐面3-2遠(yuǎn)離打撈箱28前側(cè)的一側(cè)中部，支撐面3-2的另一側(cè)鉸接有兩個(gè)打撈桿3-3，兩個(gè)打撈桿3-3分別通過(guò)螺栓和打撈網(wǎng)5連接。

如圖5所示，動(dòng)力提供模塊30包括固定設(shè)置在安裝箱32右側(cè)壁和左側(cè)壁上分別固定有右螺旋槳電機(jī)10和左螺旋槳電機(jī)27，右螺旋槳電機(jī)10和左螺旋槳電機(jī)27的主軸上分別固接有第一連桿20和第二連桿26，第一連桿20和第二連桿26另一端延伸至打撈箱28的后側(cè)壁外，第一連桿20和第二連桿26分別固接有右螺旋槳11和左螺旋槳25。

控制模塊包括上位機(jī)36，上位機(jī)36通過(guò)導(dǎo)線連接有下位機(jī)13，下位機(jī)13通過(guò)導(dǎo)線連接有第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊8和第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊15和第三直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊37，第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊8和第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊15和第三直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊37分別通過(guò)導(dǎo)線連接右螺旋槳電機(jī)10、左螺旋槳電機(jī)27、牽引電機(jī)14，上位機(jī)36還通過(guò)導(dǎo)線依次連接有電源模塊2、電源開(kāi)關(guān)21和蜂鳴器22，通訊模塊9通過(guò)導(dǎo)線連接上位機(jī)36。

信號(hào)采集模塊34包括固定在打撈箱28上表面的第一紅外傳感器1，第一紅外傳感器1靠近支撐面3-2遠(yuǎn)離打撈箱28前側(cè)的一側(cè)，及分別固定設(shè)置在打撈網(wǎng)5兩邊上的第二紅外傳感器4，和固定安裝在垃圾回收箱6和打撈箱28相連接面上的兩個(gè)第三紅外傳感器18，兩個(gè)第三紅外傳感器18分別位于垃圾回收箱6和打撈箱28相連接面的左右兩側(cè)，還有固定在安裝箱32上表面靠近牽引電機(jī)14的第四紅外傳感器19，第一紅外傳感器1、第二紅外傳感器4、第三紅外傳感器18和第四紅外傳感器19均通過(guò)導(dǎo)線連接上位機(jī)36，及固定在安裝箱32前側(cè)面的舵機(jī)云臺(tái)24，舵機(jī)云臺(tái)24上固定安裝有圖像采集器23，舵機(jī)云臺(tái)24通過(guò)導(dǎo)線連接電源模塊2和上位機(jī)36，圖像采集器23通過(guò)導(dǎo)線連接上位機(jī)36。

本發(fā)明的電源模塊2為太陽(yáng)能電池板。

本發(fā)明的打撈箱28尾部?jī)蓚?cè)安裝有兩個(gè)橡膠輪胎12用來(lái)保護(hù)打撈箱28，防止發(fā)生碰撞破壞。

本發(fā)明的打撈網(wǎng)5為弧形鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，牽引電機(jī)14通過(guò)正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)控制牽引繩16的伸長(zhǎng)與收縮，進(jìn)而帶動(dòng)支撐架3和打撈網(wǎng)5繞其軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾的打撈。打撈網(wǎng)5采用杠桿原理，弧形裝置最多只需要向上轉(zhuǎn)約50度，漂浮物依靠自身重力滑落到垃圾回收箱6中，大大減小電機(jī)的工作量。

本發(fā)明的舵機(jī)云臺(tái)24為90度旋轉(zhuǎn)的舵機(jī)云臺(tái)，角度由發(fā)出的脈沖數(shù)得到。所用的圖像采集器23為單目攝像機(jī)，跟隨舵機(jī)云臺(tái)24旋轉(zhuǎn)，并且采集遠(yuǎn)處的圖像，當(dāng)遠(yuǎn)處的漂浮物在圖像勢(shì)場(chǎng)的中央時(shí)，就認(rèn)為漂浮物在此時(shí)攝像頭的正前方，此時(shí)確定舵機(jī)云臺(tái)24轉(zhuǎn)的角度，并將角度信號(hào)反饋給上位機(jī)36，上位機(jī)36將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)13，下位機(jī)13控制第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊8和第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊15，給右螺旋槳電機(jī)10和左螺旋槳電機(jī)27，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，不同的轉(zhuǎn)速信號(hào)，實(shí)現(xiàn)一種水面清潔系統(tǒng)的轉(zhuǎn)彎行進(jìn)。攝像頭用來(lái)采集物體圖像信號(hào)，第三紅外傳感器用來(lái)檢測(cè)裝置前方是否有障礙物，第二紅外傳感器用來(lái)檢測(cè)打撈網(wǎng)上是否存在垃圾，第一和第四紅外傳感器用來(lái)檢測(cè)支撐架和打撈網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。

本發(fā)明的一種水面清潔方法，采用一種水面清潔系統(tǒng)，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1，開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)21，蜂鳴器22發(fā)出提示音，人為根據(jù)水域的情況判斷選擇自動(dòng)控制或者人為控制；

步驟2，若選擇人為控制，則關(guān)閉信號(hào)采集模塊34，然后將一種水面清潔系統(tǒng)置入需打撈的水域中，使用遙控器35發(fā)送無(wú)線信號(hào)給通訊模塊9，通訊模塊將信號(hào)轉(zhuǎn)化后傳送給控制模塊33，控制模塊33將信號(hào)處理后作出判斷后傳遞信號(hào)的給前體打撈模塊29和動(dòng)力提供模塊30，實(shí)現(xiàn)打撈；

步驟3，若選擇自動(dòng)控制，則將一種水面清潔系統(tǒng)置入需打撈的水域中，信號(hào)采集模塊34采集水面的圖像信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送給控制模塊33，控制模塊33將信號(hào)處理后作出判斷后傳遞信號(hào)的給前體打撈模塊29和動(dòng)力提供模塊30，實(shí)現(xiàn)打撈。

步驟2的人為控制具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟2.1，關(guān)閉信號(hào)采集模塊34，然后將一種水面清潔系統(tǒng)置入需打撈的水域中；

步驟2.2，使用遙控器35發(fā)送信號(hào)給通訊模塊9，通訊模塊9將信號(hào)轉(zhuǎn)化后傳送給上位機(jī)36，上位機(jī)36將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)13，下位機(jī)13控制第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊8和第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊15，從而驅(qū)動(dòng)右螺旋槳電機(jī)10和左螺旋槳電機(jī)27，實(shí)現(xiàn)一種水面清潔系統(tǒng)的行進(jìn)；

步驟2.3，當(dāng)人為操作一種水面清潔系統(tǒng)行進(jìn)至需打撈處時(shí)，使用遙控器35發(fā)送信號(hào)給通訊模塊9，通訊模塊9將信號(hào)轉(zhuǎn)化后傳送給上位機(jī)36，上位機(jī)36將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)13，下位機(jī)13控制第三直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊37，從而驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)14，打撈網(wǎng)5轉(zhuǎn)動(dòng)，將垃圾打撈至垃圾回收箱6中。

步驟3的自動(dòng)控制具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟3.1，將一種水面清潔系統(tǒng)置入需打撈的水域中，固定安裝在舵機(jī)云臺(tái)24上的圖像采集器23實(shí)時(shí)采集水面圖像信號(hào)，并將圖像信號(hào)發(fā)送給上位機(jī)36；

步驟3.2，上位機(jī)36使用canny算法將圖像信號(hào)進(jìn)行處理后作出判斷后給給下位機(jī)13，下位機(jī)13控制第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊8和第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊15，從而驅(qū)動(dòng)右螺旋槳電機(jī)10和左螺旋槳電機(jī)27，實(shí)現(xiàn)一種水面清潔系統(tǒng)的行進(jìn)；

步驟3.3，當(dāng)?shù)诙t外傳感器4檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，此時(shí)打撈網(wǎng)上存在垃圾，第二紅外傳感器4將檢測(cè)到信號(hào)傳送給上位機(jī)36，上位機(jī)36將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)13，下位機(jī)13控制第三直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊37，從而驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)14，打撈網(wǎng)5轉(zhuǎn)動(dòng)，將垃圾打撈至垃圾回收箱6中。

實(shí)施例

如圖6所示，以自動(dòng)控制為例，本發(fā)明的一種水面清潔系統(tǒng)的的運(yùn)行方式如下：

1.開(kāi)機(jī)：打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)21，系統(tǒng)初始化，蜂鳴器22發(fā)出提示音，系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入工作模式。

2.信號(hào)采集：圖像采集器23實(shí)時(shí)采集水面圖像信號(hào)，并將圖像信號(hào)發(fā)送給上位機(jī)36。

3.圖像識(shí)別及算法反饋：如圖7所示，上位機(jī)36接收到圖像信號(hào)后開(kāi)始工作進(jìn)行canny圖像邊緣提取，具體過(guò)程為首先將原始圖片進(jìn)行閾值轉(zhuǎn)換得到閾值轉(zhuǎn)換結(jié)果圖，閾值轉(zhuǎn)換后水面為紅色，若有垃圾則垃圾為黑色，其次根據(jù)閾值轉(zhuǎn)換圖得到邊緣檢測(cè)圖。上位機(jī)36根據(jù)閾值轉(zhuǎn)換結(jié)果圖判斷是否為常態(tài)環(huán)境即無(wú)垃圾環(huán)境，當(dāng)閾值轉(zhuǎn)換結(jié)果圖中無(wú)黑色區(qū)域時(shí)即為常態(tài)環(huán)境，上位機(jī)36將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)13，下位機(jī)13控制第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊8和第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊15，從而驅(qū)動(dòng)右螺旋槳電機(jī)10和左螺旋槳電機(jī)27以相同的速度旋轉(zhuǎn)，打撈系統(tǒng)直行前進(jìn)；當(dāng)不是常態(tài)環(huán)境時(shí)，則對(duì)閾值轉(zhuǎn)換圖中黑色區(qū)域進(jìn)行邊緣檢測(cè)提取圖像內(nèi)部輪廓線多少，當(dāng)圖像內(nèi)部輪廓線比較多時(shí)采用sift算法對(duì)待測(cè)物體進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤反饋校正打撈系統(tǒng)的方向和速度。

4.垃圾打撈：當(dāng)打撈網(wǎng)上有垃圾時(shí)，打撈網(wǎng)上兩側(cè)的第二紅外傳感器4將接收到的信號(hào)發(fā)送給上位機(jī)36，上位機(jī)36將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)13，下位機(jī)13將信號(hào)處理后反饋給第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊8、第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊15、第三直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊37，從而控制右螺旋槳電機(jī)10和左螺旋槳電機(jī)27停止工作，控制牽引電機(jī)14正轉(zhuǎn)，牽引繩16縮短帶動(dòng)支撐架3和打撈網(wǎng)5向上旋轉(zhuǎn)，當(dāng)打撈網(wǎng)旋轉(zhuǎn)過(guò)50度時(shí)，第四紅外傳感器19將接收到信號(hào)并將信號(hào)傳給上位機(jī)36，上位機(jī)36將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)13，下位機(jī)13將信號(hào)處理后反饋給牽引電機(jī)14，牽引電機(jī)14停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而打撈網(wǎng)5上的漂浮物滑落到垃圾回收箱6中。當(dāng)打撈網(wǎng)5上的垃圾掉落后，打撈網(wǎng)上兩側(cè)的第二紅外傳感器4將接收到的信號(hào)發(fā)送給上位機(jī)36，上位機(jī)36將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)13，下位機(jī)13將信號(hào)處理后反饋給第三直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊37，牽引電機(jī)反轉(zhuǎn)，牽引繩伸長(zhǎng)，支撐架3和打撈網(wǎng)5在重力作用下向下轉(zhuǎn)動(dòng)到原位置時(shí)，當(dāng)?shù)谝患t外傳感器1和第四紅外傳感器19檢測(cè)到支撐架3和打撈網(wǎng)5復(fù)位后，將接收到信號(hào)傳給上位機(jī)36，上位機(jī)36將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)13，下位機(jī)13將信號(hào)處理后反饋給第三直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊37，控制牽引電機(jī)14停止工作，支撐架停止轉(zhuǎn)動(dòng)，該次打撈結(jié)束。

5.前行：下位機(jī)13將信號(hào)處理后反饋給第三直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊37，控制牽引電機(jī)14停止工作的同時(shí)，控制第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊8和第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊15，從而驅(qū)動(dòng)右螺旋槳電機(jī)10和左螺旋槳電機(jī)27以相同的速度旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)右螺旋槳11和左螺旋槳25轉(zhuǎn)動(dòng)，打撈系統(tǒng)繼續(xù)前進(jìn)；

6.曝氣：裝置前進(jìn)的動(dòng)力驅(qū)使曝氣頭7繞轉(zhuǎn)軸17轉(zhuǎn)動(dòng)，曝氣頭7的每個(gè)輪葉中對(duì)稱的設(shè)有4個(gè)小孔7-1，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中一部分水會(huì)穿過(guò)小孔被帶出水面，水和空氣充分接觸，達(dá)到為水中增氧的效果。

7.識(shí)別左側(cè)有障礙物裝置右轉(zhuǎn)：當(dāng)裝置前方80cm范圍內(nèi)左側(cè)有障礙物時(shí)，左側(cè)第三紅外傳感器18會(huì)接收到信號(hào)并將信號(hào)發(fā)送給上位機(jī)36，當(dāng)左側(cè)第三紅外傳感器18接收到信號(hào)時(shí)，說(shuō)明裝置前方80cm范圍內(nèi)左側(cè)有障礙物，上位機(jī)36將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)13，下位機(jī)13將信號(hào)處理后反饋給第第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊15，控制左螺旋槳電機(jī)27轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過(guò)第二連桿26帶動(dòng)左螺旋槳25轉(zhuǎn)動(dòng)，右邊螺旋槳11停止工作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置右轉(zhuǎn)。

8.識(shí)別右側(cè)有障礙物裝置左轉(zhuǎn)：當(dāng)右側(cè)第三紅外傳感器18接收到信號(hào)時(shí)，說(shuō)明裝置前方80cm范圍內(nèi)右側(cè)有障礙物，右側(cè)第三紅外傳感器18會(huì)接收到信號(hào)并將信號(hào)發(fā)送給上位機(jī)36，上位機(jī)36將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)13，下位機(jī)13將信號(hào)處理后反饋給第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊8，控制右螺旋槳電機(jī)10轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過(guò)第一連桿20帶動(dòng)右螺旋槳11轉(zhuǎn)動(dòng)，左螺旋槳25停止工作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置左轉(zhuǎn)。

如圖6所示，以手動(dòng)控制模式為例，裝置的運(yùn)行方式如下：

如電視機(jī)遙控器控制電視機(jī)音量加減換臺(tái)一般，遙控器35上設(shè)置有對(duì)應(yīng)的按鍵，發(fā)射不同的紅外信號(hào)，按鍵“1”表示前進(jìn)，按鍵“2”表示左轉(zhuǎn)，按鍵“3”表示右轉(zhuǎn)，按鍵“4”表示垃圾打撈，按鍵“5”表示打撈網(wǎng)復(fù)原，

1.開(kāi)機(jī)：打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)21，系統(tǒng)初始化，蜂鳴器22發(fā)出提示音，裝置開(kāi)始進(jìn)入工作模式。

2.前進(jìn)：當(dāng)需要前進(jìn)時(shí)，按下鍵“1”，遙控器35將信號(hào)發(fā)送給通訊模塊9，通訊模塊9將信號(hào)傳送給上位機(jī)36，上位機(jī)36將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)13，下位機(jī)13控制控制第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊8和第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊15，從而驅(qū)動(dòng)右螺旋槳電機(jī)10和左螺旋槳電機(jī)27以相同的速度旋轉(zhuǎn)，裝置前進(jìn)。

3.垃圾打撈：當(dāng)打撈網(wǎng)上有垃圾時(shí)，按下鍵“4”，遙控器35將信號(hào)發(fā)送給通訊模塊9，通訊模塊9將信號(hào)傳送給上位機(jī)36，上位機(jī)36將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)13，下位機(jī)13控制第三直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊37驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)14正轉(zhuǎn)，牽引繩16縮短帶動(dòng)支撐架3和打撈網(wǎng)5向上轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)?shù)谒募t外傳感器檢測(cè)到當(dāng)打撈網(wǎng)轉(zhuǎn)過(guò)50度時(shí)，將信號(hào)反饋給上位機(jī)36，上位機(jī)36將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)13，下位機(jī)13控制第三直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊37停止?fàn)恳姍C(jī)14的轉(zhuǎn)動(dòng)，打撈網(wǎng)5上的漂浮物滑落到垃圾回收箱6中，此時(shí)按下鍵“5”，下位機(jī)13控制第三直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊37驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)14反轉(zhuǎn)，牽引繩16伸長(zhǎng)，支撐架3和打撈網(wǎng)5在重力作用下向下轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)打撈網(wǎng)5返回到原位時(shí)，該次打撈結(jié)束。

4.左轉(zhuǎn)：當(dāng)裝置需要左轉(zhuǎn)時(shí)，按下“2”鍵，遙控器35將信號(hào)發(fā)送給通訊模塊9，通訊模塊9將信號(hào)傳送給上位機(jī)36，上位機(jī)36將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)13，下位機(jī)13控制第一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊8只驅(qū)動(dòng)右側(cè)螺旋槳電機(jī)10轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過(guò)第一連桿20帶動(dòng)右螺旋槳11轉(zhuǎn)動(dòng)，裝置左轉(zhuǎn)。

5.右轉(zhuǎn)：當(dāng)裝置需要右轉(zhuǎn)時(shí)，按下“3”鍵，遙控器35將信號(hào)發(fā)送給通訊模塊9，通訊模塊9將信號(hào)傳送給上位機(jī)36，上位機(jī)36將信號(hào)處理后作出判斷后給下位機(jī)13，下位機(jī)13控制第二直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊15只驅(qū)動(dòng)左螺旋槳電機(jī)27轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過(guò)第二連桿26帶動(dòng)左螺旋槳25轉(zhuǎn)動(dòng)，裝置右轉(zhuǎn)。