CN109440751A - 一种新型水面清洁装置 - Google Patents

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祝典
王新亮
李军恒
孟祥胜
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Abstract

本发明公开了一种新型水面清洁装置。所述新型水面清洁装置包括：陆地控制桩以及监测收集箱；所述陆地控制桩与所述监测收集箱之间设有索引绳索以及电缆束；所述索引绳索用于索引所述监测收集箱移动；所述电缆束用于为所述监测收集箱提供电能及传输采集信号；所述监测收集箱内设有传感器组；所述传感器组与所述电缆束相连通；所述传感器组用于监测所述监测收集箱内的水位以及所述监测收集箱内的收集状态；并将所述水位以及所述收集状态经所述电缆束传输至所述陆地控制桩。采用本发明所提供的新型水面清洁装置能够提高水域垃圾清理效率，同时能够实时清理水域垃圾。

Description

一种新型水面清洁装置
技术领域
本发明涉及水质净化领域，特别是涉及一种新型水面清洁装置。
背景技术
随着经济发展，人们在河流湖泊沿岸的活动增多，向水域丢弃大量的废弃物，这些废弃物特别是塑料垃圾不能够被分解，漂浮到海洋中并在水体中长期存在，影响到水质质量，交通航道安全，威胁到水生物的生存，现有的水面清洁采用打捞方式，固定周期由人工清理水域垃圾，但是这种人工方式耗时长，效率低，无法实时清理水域垃圾。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型水面清洁装置，以解决由人工方式清洁水面的方式耗时长，效率低以及无法实时清理水域垃圾的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种新型水面清洁装置，包括：陆地控制桩以及监测收集箱；
所述陆地控制桩与所述监测收集箱之间设有索引绳索以及电缆束；所述索引绳索用于索引所述监测收集箱移动；所述电缆束用于为所述监测收集箱提供电能及传输采集信号；
所述监测收集箱内设有传感器组；所述传感器组与所述电缆束相连通；所述传感器组用于监测所述监测收集箱内的水位以及所述监测收集箱内的收集状态；并将所述水位以及所述收集状态经所述电缆束传输至所述陆地控制桩。
可选的，所述监测收集箱包括箱体、水泵、所述传感器组以及收集内网；
所述箱体为多面体；所述箱体的一面设有水面废弃物入口；所述收集内网设于所述箱体的内部，并设于所述水面废弃物入口的下方；
所述传感器组包括水位传感器以及接触压力传感器；所述接触压力传感器设于所述箱体的内壁上，所述接触压力传感器用于监测所述箱体内水面废弃物的收集状态；所述水位传感器设于所述箱体的内壁上，且设于所述水泵的上方，所述水泵与所述水位传感器之间的距离小于距离阈值，所述水位传感器用于监测所述箱体内的水位；
所述水泵设于所述箱体内部的底部位置，所述水泵用于将所述监测收集箱内的水排除。
可选的，所述监测收集箱还包括：内翻挡板；
所述内翻挡板设于所述收集内网的上方；所述内翻挡板两端的中心点与所述固定柱活动连接；所述内翻挡板随由所述水面废弃物入口流入的水流旋转。
可选的，所述监测收集箱还包括：收集爪头；
所述收集爪头设于所述箱体的外部；所述收集爪头与所述电缆束相连接；所述收集爪头用于抓取水面废弃物。
可选的，所述水面废弃物入口位于监测水域水面的下方，且所述水面废弃物入口与所述监测水域水面的距离范围为3cm-5cm。
可选的，所述陆地控制桩包括索引电机、控制处理模块、控制面板以及索引轮；
所述控制处理模块分别与所述索引电机、控制面板以及所述电缆束相连接；所述索引电机与所述索引轮线连接；所述控制面板用于供用户操作使用，所述控制面板包括多个不同的指示灯以及控制按钮。
可选的，还包括：滑道以及称重台；
所述滑道设于监测水域的岸边；所述称重台与所述滑道的水平面持平；所述索引电机将所述监测收集箱从所述监测水域经所述滑道拖拽至所述称重台。
可选的，所述控制处理模块包括控制器、无线发射网络模块、接口模块以及电源模块；
所述控制器通过电缆束与所述传感器组相连，所述控制器用于检定收集内网内垃圾收集状态、水位状态以及对监测收集箱进行控制和保护；
所述无线发射网络模块用于将收集内网状态信息上传至用户上位机；
所述接口模块用于提供传感器接口；所述电源模块用于为所述控制处理模块提供电源。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种新型水面清洁装置，通过在监测水域布置漂浮式监测收集箱，并由陆地控制桩进行控制，实现一定区域漂浮物的收集，保护水资源不受废弃物污染；通过传感器对收集箱内废弃物的数量进行监测和统计，为沿岸废弃物监测提供依据，起到保护水资源的作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的新型水面清洁装置结构图；
图2为本发明所提供的监测收集箱结构图；
图3为本发明所提供的陆地控制桩结构图；
图4为本发明所提供的控制面板示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种新型水面清洁装置，能够提高水域垃圾清理效率，同时能够实时清理水域垃圾。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明所提供的新型水面清洁装置结构图，如图1所示，一种新型水面清洁装置，包括：陆地控制桩1以及监测收集箱2。
所述陆地控制桩1与所述监测收集箱2之间设有索引绳索3以及电缆束4；所述索引绳索3用于索引所述监测收集箱2移动；所述电缆束4用于为所述监测收集箱2提供电能及传输采集信号。
所述监测收集箱2内设有传感器组；所述传感器组与所述电缆束4相连通；所述传感器组用于监测所述监测收集箱2内的水位以及所述监测收集箱2内的收集状态；并将所述水位以及所述收集状态经所述电缆束4传输至所述陆地控制桩1。
图2为本发明所提供的监测收集箱结构图，如图2所示，所述监测收集箱2包括箱体2-1、水泵2-2、所述传感器组以及收集内网2-3；所述箱体2-1为多面体；所述箱体2-1的一面设有水面废弃物入口；所述箱体2-1的内部设有两根固定柱；所述收集内网2-3设于所述箱体2-1的内部，并设于所述水面废弃物入口的下方；所述传感器组包括水位传感器2-4以及接触压力传感器2-5；所述接触压力传感器2-5设于所述箱体2-1的内壁上，所述接触压力传感器2-5用于监测所述箱体2-1内水面废弃物的收集状态；所述水位传感器2-4设于所述箱体2-1的内壁上，且设于所述水泵2-2的上方，所述水泵2-2与所述水位传感器2-4之间的距离小于距离阈值，所述水位传感器2-4用于监测所述箱体2-1内的水位，在箱体2-1内的水位较低时发出开关信号，启动故障水位状态保护，防止水泵2-2干抽；所述水泵2-2设于所述箱体2-1内部的底部位置，所述水泵2-2用于将所述监测收集箱2内的水排除；所述水泵2-2将所述收集箱内的水流向后排出，为箱体2-1向前漂移提供动力；水泵2-2排水使得箱体2-1内外出现水位差，使得收集箱体2-1开口侧水流流入。
所述监测收集箱2还包括：内翻挡板2-6；所述内翻挡板2-6设于所述收集内网的上方；所述内翻挡板2-6两端的中心点与所述固定柱2-4活动连接；所述内翻挡板2-6随由所述水面废弃物入口流入的水流旋转。
监测收集箱2总重30kg，水泵2-2安装在收集箱体2-1内部，由电力驱动，功率500W，流量28t/h，扬程7m；箱体2-1为监测收集箱2提供漂浮的浮力；箱体2-1为六面体，运行时前端具有低于水面的开口，作为水面废弃物的入口，开口低于水面3-5cm；监测收集箱2的高度需要适合于近岸处浅水使用，总高度尽量小，箱体2-1外部尺寸长宽高为700mm×500mm×450mm；收集箱体2-1浮出水面上的高度为6cm，提供的额外的漂浮浮力100N；没入水中高度390mm，产生的浮力抵消箱体2-1总重300N。
水泵2-2采用卧式水泵2-2，55mm口径的管道直排的方式，水泵2-2位于箱体2-1底部，箱体2-1内外水位差在0.01～0.03m之间，水泵2-2需要克服水位压差损失的扬程很小，因此水泵2-2将收集箱2-1内的水流向后排出，在出水口出提供动能，为箱体2-1向前漂移提供动力；工作时收集箱2-1内水量减小，产生箱体2-1内外水位差，外部水流通过入水口进入箱体2-1，带动漂浮废弃物进入收集内网2-3。
收集内网2-3尺寸为450mm×450mm×190mm，总体容积38L，开口处连接内翻挡板2-6，挡板高度5cm，静止状态下漂浮竖直在水中，允许水流和废弃物进入，防止废弃物从箱体2-1内漂出。箱体2-1入口处位于水面以下，入口处内翻挡板2-6随水流自动反转调节水流量，运行时入水口的流量与水泵2-2排出的流量达到平衡，监测收集箱2工作稳定；收集内网2-3采用金属框架，内置金属软网，网孔为1-2mm，将废弃物过滤在网中，水流通过网孔流出，经水泵2-2排出箱体2-1。
接触压力传感器2-5在箱体2-1的前后左右侧壁安装，通常每个侧面一个，用于监测内网废弃物的收集量，内网内收集满废弃物，对接触压力传感器2-5产生持续稳定的压力时，持续开关量信号传输入陆地控制桩1，表示收集满桶状态。接触压力传感器2-5采用面接触式压力传感，接触面100mm×100mm。
所述的水位传感器2-4用于检测收集箱体2-1内的水位，在箱体2-1内的水位较低时发出开关信号，启动故障水位状态保护，用于防止水泵2-2干抽。
在实际应用中，所述监测收集箱2还包括：收集爪头；所述收集爪头设于所述箱体2-1的外部；所述收集爪头与所述电缆束4相连接；所述收集爪头用于抓取水面废弃物。
在实际应用中，所述水面废弃物入口位于监测水域水面的下方，且所述水面废弃物入口与所述监测水域水面的距离范围为3cm-5cm。
图3为本发明所提供的陆地控制桩结构图，如图3所示，所述陆地控制桩1包括索引电机1-1、控制处理模块1-2、控制面板1-3以及索引轮1-4；所述控制处理模块1-2分别与所述索引电机1-1、控制面板1-3以及所述电缆束4相连接；所述索引电机1-1与所述索引轮1-4线连接；图4为本发明所提供的控制面板1-3示意图，如图4所示，所述的控制面板1-3用于供用户操作使用，所述控制面板1-3包括多个不同的指示灯以及控制按钮；所述指示灯用于显示收集箱的故障状态以及电源上电指示等状态；所述控制按钮用于岸边就地启动、停止、急停等按键控制。同时，使用者可以手动对监测收集箱2进行启停等操作。
在实际应用中，还包括：滑道5以及称重台6；所述滑道5设于监测水域的岸边；所述称重台6与所述滑道5的水平面持平；所述索引电机1-1将所述监测收集箱2从所述监测水域经所述滑道5拖拽至所述称重台6。
在实际应用中，所述控制处理模块1-2包括控制器、无线发射网络模块、接口模块以及电源模块；所述控制器通过电缆束4与所述传感器组相连，所述控制器用于检定收集内网内垃圾收集状态，水位状态以及对监测收集箱2控制和保护；所述无线发射网络模块用于将收集内网状态信息上传至用户上位机；所述接口模块用于提供传感器接口；所述电源模块用于为所述控制处理模块1-2提供电源。
当监测收集箱2内的水位下降，不足以供水泵2-2使用时，传感器2-4接通，控制处理模块1-2发出停机信号，防止水泵2-2干抽；监测收集箱2内接触压力传感器2-5受到持续稳定压力，接通发出收集满桶信号，控制处理模块1-2启动索引电机1-1通过索引轮1-4收回绳索，将监测收集箱2拖拽至称重台6延时称重，称重后发出信号，提示人员收集清理监测收集箱2；控制处理模块1-2对收集的重量，收集箱数量记录，按照时间段进行统计，形成基于安装地点的分时段监测数据，通过内置网络模块将垃圾桶状态信息上传至用户上位机，给用户提供水面漂浮物流量监测数据。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种新型水面清洁装置，其特征在于，包括：陆地控制桩以及监测收集箱；
所述陆地控制桩与所述监测收集箱之间设有索引绳索以及电缆束；所述索引绳索用于索引所述监测收集箱移动；所述电缆束用于为所述监测收集箱提供电能及传输采集信号；
所述监测收集箱内设有传感器组；所述传感器组与所述电缆束相连通；所述传感器组用于监测所述监测收集箱内的水位以及所述监测收集箱内的收集状态；并将所述水位以及所述收集状态经所述电缆束传输至所述陆地控制桩。
2.根据权利要求1所述的新型水面清洁装置，其特征在于，所述监测收集箱包括箱体、水泵、所述传感器组以及收集内网；
所述箱体为多面体；所述箱体的一面设有水面废弃物入口；
所述收集内网设于所述箱体的内部，并设于所述水面废弃物入口的下方；
所述传感器组包括水位传感器以及接触压力传感器；所述接触压力传感器设于所述箱体的内壁上，所述接触压力传感器用于监测所述箱体内水面废弃物的收集状态；所述水位传感器设于所述箱体的内壁上，且设于所述水泵的上方，所述水泵与所述水位传感器之间的距离小于距离阈值，所述水位传感器用于监测所述箱体内的水位；
所述水泵设于所述箱体内部的底部位置，所述水泵用于将所述监测收集箱内的水排除。
3.根据权利要求2所述的新型水面清洁装置，其特征在于，所述监测收集箱还包括：内翻挡板；
所述内翻挡板设于所述收集内网的上方；所述内翻挡板两端的中心点与所述固定柱活动连接；所述内翻挡板随由所述水面废弃物入口流入的水流旋转。
4.根据权利要求3所述的新型水面清洁装置，其特征在于，所述监测收集箱还包括：收集爪头；
所述收集爪头设于所述箱体的外部；所述收集爪头与所述电缆束相连接；所述手机爪头用于抓取水面废弃物。
5.根据权利要求3所述的新型水面清洁装置，其特征在于，所述水面废弃物入口位于监测水域水面的下方，且所述水面废弃物入口与所述监测水域水面的距离范围为3cm-5cm。
6.根据权利要求1所述的新型水面清洁装置，其特征在于，所述陆地控制桩包括索引电机、控制处理模块、控制面板以及索引轮；
所述控制处理模块分别与所述索引电机、控制面板以及所述电缆束相连接；所述索引电机与所述索引轮线连接；所述控制面板用于供用户操作使用，所述控制面板包括多个不同的指示灯以及控制按钮。
7.根据权利要求6所述的新型水面清洁装置，其特征在于，还包括：滑道以及称重台；
所述滑道设于监测水域的岸边；所述称重台与所述滑道的水平面持平；所述索引电机将所述监测收集箱从所述监测水域经所述滑道拖拽至所述称重台。
8.根据权利要求6所述的新型水面清洁装置，其特征在于，所述控制处理模块包括控制器、无线发射网络模块、接口模块以及电源模块；
所述控制器通过所述电缆束与所述传感器组相连，所述控制器用于检定收集内网内垃圾收集状态、水位状态以及对监测收集箱进行控制和保护；
所述无线发射网络模块用于将收集内网状态信息上传至用户上位机；
所述接口模块用于提供传感器接口；所述电源模块用于为所述控制处理模块提供电源。
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