CN111851445B - 海洋垃圾收集打捞装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海洋垃圾收集打捞装置，包括：进口收集器、太阳能板、弧形臂、浮力机构、滚轮支架、滚轮、驱动电机、垃圾收集袋、进料拨辊、防回料装置、浮底、螺旋桨驱动器、螺旋桨、电控单元和中控单元。本发明通过使用无线通讯对打捞装置进行远程控制，通过调节打捞装置的运行参数，使打捞装置能够以指定的打捞速率、沿指定路线对垃圾进行打捞，通过针对不同的情况选择对应的运行参数，同时，中控单元能够实时监测打捞装置的运行状态，在到达指定运行时间或垃圾收集袋达到垃圾收集饱和量时能够自动停止并向电控单元发送信号，能够有效防止打捞装置在垃圾收集袋装满垃圾后继续行进，从而进一步提高了打捞装置的打捞效率。

Description

海洋垃圾收集打捞装置

技术领域

本发明涉及海水垃圾处理技术领域，尤其涉及一种海洋垃圾收集打捞装置。

背景技术

随着人类活动的密集，海洋污染问题也越来越严重。从废弃渔网到塑料袋，香烟过滤嘴，危害全球海洋和海岸海洋垃圾问题正在愈演愈烈。海洋垃圾影响海洋景观，威胁航行安全，并对海洋生态***的健康产生影响，进而对海洋经济产生负面效应。由于海洋垃圾的影响，大量的海洋生物误吞食后导致死亡，大量的海洋鱼类等服用海洋中的微塑料等海洋垃圾，进而被人类食用，从而严重影响人类健康。

现在对海洋漂浮垃圾的处理大都都是通过人工打捞进行清理，人工打捞效率低。

发明内容

为此，本发明提供一种海洋垃圾收集打捞装置，用以克服现有技术中水面垃圾打捞效率低的问题；

为实现上述目的，本发明提供一种海洋垃圾收集打捞装置，包括：

进口收集器，用以收集水面上的垃圾；

太阳能板，其设置在所述进口收集器上，用以将太阳能转化成电能；

弧形臂，包括第一弧形臂和第二弧形臂，其分别设置在所述进口收集器两端，各弧形臂上均套设有浮力机构，用以使弧形臂漂浮在水面上；

滚轮支架，包括设置在第一弧形臂端部的第一滚轮支架和设置在第二弧形臂端部的第二滚轮支架，各滚轮支架内均设有滚轮，用以将水面上垃圾吸取至所述进口收集器进水口处；

驱动电机，包括设置在第一滚轮支架上的第一驱动电机和设置在第二滚轮支架上的第二驱动电机，各驱动电机的输出端与对应的滚轮传动连接，用以驱动滚轮转动，各驱动电机均与所述太阳能板相连，用以接收太阳能板输送的电能；

垃圾收集袋，其设置在所述进口收集器输出端，用以储存进口收集器输出的垃圾；

进料拨辊，其设置在所述进口收集器内，用以卷吸进口收集器入口处的垃圾；

防回料装置，其设置在所述进口收集器内并位于所述进料拨辊下方，用以防止进口收集器内的垃圾回流至进口收集器外；

浮底，其设置在所述进口收集器底部，在浮底内部设有螺旋桨驱动器；

螺旋桨，包括第一螺旋桨和第二螺旋桨，各螺旋桨分别与所述螺旋桨驱动器相连，用以在螺旋桨驱动器的驱动下控制装置移动；

电控单元，其设置在打捞船上并与中控单元无线连接，用以调节打捞装置中指定部件在运行时的运行参数；

中控单元，其设置在所述进口收集器内并分别与所述太阳能板、驱动电机、进料拨辊和螺旋桨驱动器相连，用以调节所述装置的运行路线和打捞速率；在中控单元中还设有信号收发器，用以与所述电控单元进行数据交互和指令交互；

在使用所述装置时，通过使用所述电控单元对打捞装置的运行参数进行设定，设定完成后电控单元将参数信息通过信号收发器输送至中控单元，中控单元在接收到信息后控制打捞装置以指定参数运行并在水面上打捞漂浮的垃圾。

进一步地，所述电控单元中设有预设路线矩阵组L、预设打捞速率矩阵组D和预设打捞时间矩阵组T，其中：

L，L（L1，L2，L3，L4），L1为第一预设路线曲率矩阵，L2为第二预设路线曲率矩阵，L3为第三预设路线曲率矩阵，L4为第四预设路线曲率矩阵，各预设路线曲率矩阵以曲率半径为基准升序排列；

D，D（D1，D2，D3，D4），D1为第一预设打捞速率矩阵，D2为第二预设打捞速率矩阵，D3为第三预设打捞速率矩阵，D4为第四预设打捞速率矩阵，各预设打捞速率矩阵以打捞速率为基准升序排列；

T，T(T1，T2，T3，T4)，T1为第一预设打捞时间矩阵，T2为第二预设打捞时间矩阵，T3为第三预设打捞时间矩阵，T4为第四预设打捞时间矩阵，各预设打捞时间矩阵以时长为基准升序排列；

在使用所述打捞装置时，通过电控单元依次调节预设路线矩阵Li、预设打捞速率矩阵Dj和预设打捞时间矩阵Tn，其中i=1，2，3，4，j=1，2，3，4，n=1，2，3，4，设定完成后，电控模块建立打捞预案矩阵组A（Li，Dj，Tn）并在建立完成后将打捞预案矩阵组A输送至所述信号收发器，信号收发器在接收到A矩阵组后将其输送至中控模块，中控模块在接收到A矩阵组后根据矩阵组中的数据分别控制驱动电机的运行功率、进料拨辊的转速和螺旋桨驱动器的运行功率以使打捞装置以指定参数进行打捞。

进一步地，对于Li矩阵，Li（ωia，ωib），其中，ωia为电控单元选用Li矩阵时第一螺旋桨的转速，ωib为电控单元选用Li矩阵时第二螺旋桨的转速；当电控单元选定Li矩阵后，打捞装置在运行时，中控单元控制所述螺旋桨驱动器，将第一螺旋桨的转速调节为ωia，将第二螺旋桨的转速调节为ωib；

对于Dj矩阵，Dj（Pja，Pjb，ωj），其中，Pja为电控单元选用Dj矩阵时第一驱动电机的运行功率，Pjb为电控单元选用Dj矩阵时第二驱动电机的运行功率，ωj为电控单元选用Dj矩阵时所述进料拨辊的转速；当电控单元选定Dj矩阵后，打捞装置在运行时，中控单元将第一驱动电机的运行功率调节为Pja，将第二驱动电机的运行功率调节为Pjb，将进料拨辊的转速调节为ωj。

进一步地，所述电控单元中还设有定位单元，用以检测打捞装置与电控单元间的相对距离；在使用者将打捞装置放置在水面上并启动打捞装置时，电控单元会以自身所在位置为极点、以打捞装置初始前进方向为极轴，建立极坐标系，当打捞装置在水面上运行时，中控模块会在每个单位时间t0间隔内通过信号收发器向电控单元发送带有运行时间t的信号，电控单元会根据接收信号的时间计算出信号输送的时长并根据信号输送的平均速度判定出打捞装置和电控单元之间的距离ρ，并根据信号输送的方向判定打捞装置与极轴之间的夹角θ，电控单元根据ρ和θ得到打捞装置在单次单位时间t0内的极坐标P（ρ，θ）。

进一步地，所述电控单元会分别记录打捞装置在运行时发送的位置信息并建立极坐标矩阵组P（P1，P2，P3...Pn），其中，对于矩阵组内的极坐标Pn，Pn（ρn，θn），ρn为在第n个单位时间t0时打捞装置与电控单元间的相对距离，θn为在第n个单位时间t0时打捞装置与极轴之间的夹角；电控单元会根据相邻两个单位时间t0内的极坐标Pn-1和Pn的坐标信息中的ρn-1和ρn判定打捞装置的相对位速度，同时，电控单元还会根据θn-1、θn和打捞预案矩阵组A中的Li结合以判定打捞装置的实际运行方向和实际移动速度v。

进一步地，所述中控模块内设有计时器，用以统计打捞装置的运行时间t，当打捞装置开始运行时，计时器会根据所述打捞预案矩阵组A中的预设打捞时间矩阵Tn，当t＜Tn时，打捞装置持续运行，当t=Tn时，中控芯片控制驱动电机和螺旋桨驱动器停止运行，通过信号收发器向电控单元发送停止信号以等待回收。

进一步地，所述中控单元中设有预设速度矩阵组V(V1，V2，V3，V4)，其中，V1为电控单元选取第一预设打捞速率矩阵D1时的打捞装置的第一预设速度矩阵，V2为电控单元选取第二预设打捞速率矩阵D2时的打捞装置的第二预设速度矩阵，V3为电控单元选取第三预设打捞速率矩阵D3时的打捞装置的第三预设速度矩阵，V4为电控单元选取第四预设打捞速率矩阵D4时的打捞装置的第四预设速度矩阵:当电控单元选定指定的预设打捞速率矩阵Dj时，中控单元会根据Dj选取对应的预设速度矩阵Vj；当打捞装置运行时，电控单元会实时将打捞装置的运行速度v通过信号收发器输送至中控单元，中控单元会将v与Vj进行对比：

当t＜Tn且v≥Vj时，中控单元判定所述垃圾收集袋中的垃圾未达到装载饱和量，打捞装置继续前进；

当t＜Tn且v＜Vj时，中控单元判定所述垃圾收集袋中的垃圾达到装载饱和量，中控单元控制打捞装置停止前进并通过信号收发器向电控单元发送停止信号。

进一步地，所述浮底底部为圆弧形，用以使所述进口收集器稳定漂浮在水面上。

进一步地，所述垃圾收集袋为网状，用以在收集垃圾时滤除收集袋内的水。

进一步地，所述垃圾收集袋进料口安装有固定框和固定扣，垃圾收集袋固定框与进口收集装置后端通过固定扣可自解锁扣连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过使用电控单元和中控单元的无线通讯，能够完成对打捞装置进行远程控制，并通过调节打捞装置的运行参数，使打捞装置能够以指定的打捞速率、沿指定路线对水面上的垃圾进行打捞，通过针对不同的情况选择对应的运行参数，提高了所述打捞装置的打捞效率，同时，中控单元能够实时监测打捞装置的运行状态，在到达指定运行时间或垃圾收集袋达到垃圾收集饱和量时能够自动停止并向电控单元发送信号，能够有效防止打捞装置在垃圾收集袋装满垃圾后继续行进，从而进一步提高了打捞装置的打捞效率。

进一步地，所述打捞装置中还设有太阳能板，通过使用太阳能对装置进行供电，能够有效提高所述打捞装置的续航能力。

进一步地，各所述弧形臂前端安装有滚轮，在打捞装置行进过程中，滚轮的快速转动能够形成向进口收集器方向的水流，使水面上漂浮的垃圾能够集中向进口收集器进口域汇拢和聚集，进一步提高了所述打捞装置的续航能力。

进一步地，进口收集器在与水面齐平的位置设有进料拨辊，通过使用进料拨辊能够使汇集在进口收集器进口的垃圾快速进入收集袋中，从而进一步提高了所述打捞装置的打捞效率。

进一步地，在进料拨辊下方还设有防回料装置，防回料装置能够防止垃圾收集袋中的垃圾回流至打捞装置外部，有效对垃圾进行储存，从而进一步提高了所述打捞装置的打捞效率。

进一步地，所述电控单元中设有预设路线矩阵组L（L1，L2，L3，L4）、预设打捞速率矩阵D（D1，D2，D3，D4）和预设打捞时间矩阵T（T1，T2，T3，T4），在使用打捞装置前，通过依次设置Li，Dj和Tn，能够使打捞装置根据不同的情况选取不同的运行参数对水面上的垃圾进行打捞，能够使打捞装置针对不同的外部环境使用最佳的打捞方式对水面上的垃圾进行打捞，从而提高了所述打捞装置的适用范围。

进一步地，对于Li矩阵，Li（ωia，ωib），对于Dj矩阵，Dj（Pja，Pjb，ωj），中控芯片根据选取的Li矩阵，通过调节第一螺旋桨的转速ωia和第二螺旋桨的转速ωib以完成对打捞装置运行路线的规划，并根据选取的Dj矩阵，通过调节第一驱动电机的运行功率Pja，第二驱动电机的运行功率Pjb和进料拨辊的转速ωj以完成对打捞装置打捞速率的调节，通过调节具体的参数以控制打捞装置的运行参数，从而进一步提高了所述打捞装置的适用范围。

进一步地，所述电控单元通过使用极坐标对打捞装置进行定位，能够快速确定打捞装置与电控单元之间的相对位置，同时，通过记录单位时间，能够根据相对位置判断打捞装置的平均移动速度，能够防止在长时间运行后打捞装置丢失的情况，提高了所述打捞装置的使用效率。

进一步地，所述电控单元会根据打捞装置的平云移动速度判定垃圾收集袋中垃圾饱和量，并根据垃圾饱和量控制打捞装置运行或停止运行，从而进一步提高了所述打捞装置的打捞效率。

进一步地，所述垃圾收集袋与进口收集器通过自解扣锁连接，垃圾装入一定的量后，可以提起过滤到垃圾中大量的水分，然后转移到清运船或者岸边，通过对垃圾收集袋的快速替换，能够使打捞装置在更换完成后更快的投入使用，从而进一步提高了所述打捞装置的打捞效率。

进一步地，所述浮底下部为圆弧形，能够便于整个打捞装置的漂浮，从而提高了所述打捞装置的稳定性。

附图说明

图1为本发明所述海洋垃圾收集打捞装置的俯视图；

图2为本发明所述海洋垃圾收集打捞装置在图1中A-A方向的主视图；

图3为本发明所述海洋垃圾收集打捞装置在图1中B-B方向的侧视图；

图4为本发明所述海洋垃圾收集打捞装置在图2中C-C方向的侧视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明所述海洋垃圾收集打捞装置的俯视图。

本发明所述海洋垃圾收集打捞装置包括进口收集器1、太阳能板2、弧形臂、滚轮支架、驱动电机、垃圾收集袋6中控单元（图中未画出）和电控单元（图中未画出）。其中，所述太阳能板2设置在所述进口收集器1上，用以将太阳能转化成电能。所述弧形臂分别设置在所述进口收集器1两端。所述滚轮支架分别设置在各弧形臂端部。

所述驱动电机分别设置在所述滚轮支架上端。所述垃圾收集袋6设置在所述进口收集器1输出端，用以收集垃圾。所述中控单元设置在所述进口收集器1内并分别与指定部件相连，用以调节所述装置的运行路线和打捞速率。所述电控单元设置在打捞船上并与所述中控单元无线连接，用以调节打捞装置中指定部件在运行时的运行参数；

在使用所述装置时，通过使用所述电控单元对打捞装置的运行参数进行设定，设定完成后电控单元将参数信息通过信号收发器输送至中控单元，中控单元在接收到信息后控制打捞装置以指定参数运行并在水面上打捞漂浮的垃圾。

请继续参阅图1所示，本发明所述弧形臂包括第一弧形臂3-1和第二弧形臂3-2，第一弧形臂3-1设置在所述进口收集器1右端，第二弧形臂3-2设置在进口收集器1左端，在各弧形臂上均套设有浮力机构，用以使弧形臂漂浮在水面上；

请继续参阅图1所示，本发明所述滚轮支架包括设置在第一弧形臂3-1端部的第一滚轮支架4-1和设置在第二弧形臂3-2端部的第二滚轮支架4-2，各滚轮支架内均设有滚轮，用以将水面上垃圾吸取至所述进口收集器进水口处。在打捞装置运行过程中，各所述滚轮的快速转动能够形成向进口收集器1方向的水流，使水面上漂浮的垃圾能够集中向进口收集器1进口处汇拢和聚集。

请继续参阅图1所示，本发明所述驱动电机包括设置在第一滚轮支架4-1上的第一驱动电机5-1和设置在第二滚轮支架4-2上的第二驱动电机5-2，各驱动电机的输出端与对应的滚轮传动连接，用以驱动滚轮转动，各驱动电机均与所述太阳能板2相连，用以接收太阳能板输送的电能。

请继续参阅图1所示，本发明所述垃圾收集袋6设置在所述进口收集器1输出端，用以储存进口收集器1输出的垃圾。

具体而言，所述垃圾收集袋6为网状，用以在收集垃圾时滤除收集袋内的水。所述垃圾收集袋6进料口安装有固定框（图中未画出）和固定扣（图中未画出），垃圾收集袋固定框与进口收集装置后端通过固定扣可自解锁扣连接以使打捞装置能够快速替换垃圾收集袋6。

请继续参阅图1所示，本发明所述中控单元中还设有信号收发器（图中未画出），用以与所述电控单元进行数据交互和指令交互。

请参阅图2所示，其为本发明所述海洋垃圾收集打捞装置在图1中A-A方向的主视图，所述打捞装置还包括进料拨辊7、螺旋桨和浮底10。其中，所述进料拨辊7设置在所述进口收集器1内并与水面齐平，用以卷吸进口收集器1入口处的垃圾。

所述浮底10设置在所述进口收集器1底部，用以使进口收集器1漂浮在水面上。所述螺旋桨设置在所述浮底10下方，用以驱动所述打捞装置移动。

请继续参阅图2所示，本发明所述浮底10内设有螺旋桨驱动器（图中未画出），螺旋桨驱动器分别与各螺旋桨相连，用以驱动螺旋桨旋转。

具体而言，所述螺旋桨驱动器还与所述中控单元相连，用以接收中控单元的指令，当所述打捞装置运行时，中控单元会将指定的运行参数输送至螺旋浆驱动单元，螺旋桨驱动单元在接收到运行的参数信息后控制各所述螺旋桨以指定的转速进行旋转。

请继续参阅图2所示，本发明所述螺旋桨包括第一螺旋桨9-1和第二螺旋桨9-2，各螺旋桨分别与所述螺旋桨驱动器相连，用以在螺旋桨驱动器的驱动下控制装置移动。

请参阅图3所示，其为本发明所述海洋垃圾收集打捞装置在B-B方向的侧视图。

所述进口收集器1内还设有防回料装置8，其设置在所述进料拨辊7下方，用以防止进口收集器1内的垃圾回流至进口收集器1外。当所述进料拨辊7将垃圾卷入至所述垃圾收集袋6内部时，防回料装置8能够对垃圾收集袋6内部的垃圾起到阻挡作用，从而防止垃圾回流。

请参阅图4所示，其为本发明所述海洋垃圾收集打捞装置在图2中C-C方向的侧视图。所述第一滚轮支架4-1中的滚轮与所述第一驱动电机5-1通过传动带传动连接，从而使滚轮以指定速度转动。在滚轮上均匀设置有扇叶，在滚轮滚动时，扇叶与水接触，在为所述打捞装置提供动力的同时，使打捞装置附近的水面产生水流以将垃圾汇聚至所述进口收集器1进口处。

请参阅图1至图4所示，本发明所述所述电控单元中设有预设路线矩阵组L、预设打捞速率矩阵组D和预设打捞时间矩阵组T，其中：

L，L（L1，L2，L3，L4），L1为第一预设路线曲率矩阵，L2为第二预设路线曲率矩阵，L3为第三预设路线曲率矩阵，L4为第四预设路线曲率矩阵，各预设路线曲率矩阵以曲率半径为基准升序排列；

D，D（D1，D2，D3，D4），D1为第一预设打捞速率矩阵，D2为第二预设打捞速率矩阵，D3为第三预设打捞速率矩阵，D4为第四预设打捞速率矩阵，各预设打捞速率矩阵以打捞速率为基准升序排列；

T，T(T1，T2，T3，T4)，T1为第一预设打捞时间矩阵，T2为第二预设打捞时间矩阵，T3为第三预设打捞时间矩阵，T4为第四预设打捞时间矩阵，各预设打捞时间矩阵以时长为基准升序排列。

在使用所述打捞装置时，通过电控单元依次调节预设路线矩阵Li、预设打捞速率矩阵Dj和预设打捞时间矩阵Tn，其中i=1，2，3，4，j=1，2，3，4，n=1，2，3，4，设定完成后，电控模块建立打捞预案矩阵组A（Li，Dj，Tn）并在建立完成后将打捞预案矩阵组A输送至所述信号收发器，信号收发器在接收到A矩阵组后将其输送至中控模块，中控模块在接收到A矩阵组后根据矩阵组中的数据分别控制驱动电机的运行功率、进料拨辊的转速和螺旋桨驱动器的运行功率以使打捞装置以指定参数进行打捞。

具体而言，对于Li矩阵，Li（ωia，ωib），其中，ωia为电控单元选用Li矩阵时第一螺旋桨的转速，ωib为电控单元选用Li矩阵时第二螺旋桨的转速；当电控单元选定Li矩阵后，打捞装置在运行时，中控单元控制所述螺旋桨驱动器，将第一螺旋桨的转速调节为ωia，将第二螺旋桨的转速调节为ωib。

对于Dj矩阵，Dj（Pja，Pjb，ωj），其中，Pja为电控单元选用Dj矩阵时第一驱动电机的运行功率，Pjb为电控单元选用Dj矩阵时第二驱动电机的运行功率，ωj为电控单元选用Dj矩阵时所述进料拨辊的转速；当电控单元选定Dj矩阵后，打捞装置在运行时，中控单元将第一驱动电机的运行功率调节为Pja，将第二驱动电机的运行功率调节为Pjb，将进料拨辊的转速调节为ωj。

具体而言，所述电控单元中还设有定位单元，用以检测打捞装置与电控单元间的相对距离；在使用者将打捞装置放置在水面上并启动打捞装置时，电控单元会以自身所在位置为极点、以打捞装置初始前进方向为极轴，建立极坐标系，当打捞装置在水面上运行时，中控模块会在每个单位时间t0间隔内通过信号收发器向电控单元发送带有运行时间t的信号，电控单元会根据接收信号的时间计算出信号输送的时长并根据信号输送的平均速度判定出打捞装置和电控单元之间的距离ρ，并根据信号输送的方向判定打捞装置与极轴之间的夹角θ，电控单元根据ρ和θ得到打捞装置在单次单位时间t0内的极坐标P（ρ，θ）。

具体而言，所述电控单元会分别记录打捞装置在运行时发送的位置信息并建立极坐标矩阵组P（P1，P2，P3...Pn），其中，对于矩阵组内的极坐标Pn，Pn（ρn，θn），ρn为在第n个单位时间t0时打捞装置与电控单元间的相对距离，θn为在第n个单位时间t0时打捞装置与极轴之间的夹角；电控单元会根据相邻两个单位时间t0内的极坐标Pn-1和Pn的坐标信息中的ρn-1和ρn判定打捞装置的相对位速度，同时，电控单元还会根据θn-1、θn和打捞预案矩阵组A中的Li结合以判定打捞装置的实际运行方向和实际移动速度v。

具体而言，所述中控模块内设有计时器，用以统计打捞装置的运行时间t，当打捞装置开始运行时，计时器会根据所述打捞预案矩阵组A中的预设打捞时间矩阵Tn，当t＜Tn时，打捞装置持续运行，当t=Tn时，中控芯片控制驱动电机和螺旋桨驱动器停止运行，通过信号收发器向电控单元发送停止信号以等待回收。

具体而言，所述中控单元中设有预设速度矩阵组V(V1，V2，V3，V4)，其中，V1为电控单元选取第一预设打捞速率矩阵D1时的打捞装置的第一预设速度矩阵，V2为电控单元选取第二预设打捞速率矩阵D2时的打捞装置的第二预设速度矩阵，V3为电控单元选取第三预设打捞速率矩阵D3时的打捞装置的第三预设速度矩阵，V4为电控单元选取第四预设打捞速率矩阵D4时的打捞装置的第四预设速度矩阵:当电控单元选定指定的预设打捞速率矩阵Dj时，中控单元会根据Dj选取对应的预设速度矩阵Vj；当打捞装置运行时，电控单元会实时将打捞装置的运行速度v通过信号收发器输送至中控单元，中控单元会将v与Vj进行对比：

当t＜Tn且v≥Vj时，中控单元判定所述垃圾收集袋中的垃圾未达到装载饱和量，打捞装置继续前进；

当t＜Tn且v＜Vj时，中控单元判定所述垃圾收集袋中的垃圾达到装载饱和量，中控单元控制打捞装置停止前进并通过信号收发器向电控单元发送停止信号。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种海洋垃圾收集打捞装置，其特征在于，包括：

进口收集器，用以收集水面上的垃圾；

太阳能板，其设置在所述进口收集器上，用以将太阳能转化成电能；

弧形臂，包括第一弧形臂和第二弧形臂，其分别设置在所述进口收集器两端，各弧形臂上均套设有浮力机构，用以使弧形臂漂浮在水面上；

滚轮支架，包括设置在第一弧形臂端部的第一滚轮支架和设置在第二弧形臂端部的第二滚轮支架，各滚轮支架内均设有滚轮，用以将水面上垃圾吸取至所述进口收集器进水口处；

驱动电机，包括设置在第一滚轮支架上的第一驱动电机和设置在第二滚轮支架上的第二驱动电机，各驱动电机的输出端与对应的滚轮传动连接，用以驱动滚轮转动，各驱动电机均与所述太阳能板相连，用以接收太阳能板输送的电能；

垃圾收集袋，其设置在所述进口收集器输出端，用以储存进口收集器输出的垃圾；

进料拨辊，其设置在所述进口收集器内，用以卷吸进口收集器入口处的垃圾；

防回料装置，其设置在所述进口收集器内并位于所述进料拨辊下方，用以防止进口收集器内的垃圾回流至进口收集器外；

浮底，其设置在所述进口收集器底部，在浮底内部设有螺旋桨驱动器；

螺旋桨，包括第一螺旋桨和第二螺旋桨，各螺旋桨分别与所述螺旋桨驱动器相连，用以在螺旋桨驱动器的驱动下控制装置移动；

电控单元，其设置在打捞船上并与中控单元无线连接，用以调节打捞装置中指定部件在运行时的运行参数；

中控单元，其设置在所述进口收集器内并分别与所述太阳能板、驱动电机、进料拨辊和螺旋桨驱动器相连，用以调节所述装置的运行路线和打捞速率；在中控单元中还设有信号收发器，用以与所述电控单元进行数据交互和指令交互；

在使用所述装置时，通过使用所述电控单元对打捞装置的运行参数进行设定，设定完成后电控单元将参数信息通过信号收发器输送至中控单元，中控单元在接收到信息后控制打捞装置以指定参数运行并在水面上打捞漂浮的垃圾；

所述电控单元中设有预设路线矩阵组L、预设打捞速率矩阵组D和预设打捞时间矩阵组T，其中：

L，L（L1，L2，L3，L4），L1为第一预设路线曲率矩阵，L2为第二预设路线曲率矩阵，L3为第三预设路线曲率矩阵，L4为第四预设路线曲率矩阵，各预设路线曲率矩阵以曲率半径为基准升序排列；

D，D（D1，D2，D3，D4），D1为第一预设打捞速率矩阵，D2为第二预设打捞速率矩阵，D3为第三预设打捞速率矩阵，D4为第四预设打捞速率矩阵，各预设打捞速率矩阵以打捞速率为基准升序排列；

T，T(T1，T2，T3，T4)，T1为第一预设打捞时间矩阵，T2为第二预设打捞时间矩阵，T3为第三预设打捞时间矩阵，T4为第四预设打捞时间矩阵，各预设打捞时间矩阵以时长为基准升序排列；

在使用所述打捞装置时，通过电控单元依次调节预设路线矩阵Li、预设打捞速率矩阵Dj和预设打捞时间矩阵Tn，其中i=1，2，3，4，j=1，2，3，4，n=1，2，3，4，设定完成后，电控模块建立打捞预案矩阵组A（Li，Dj，Tn）并在建立完成后将打捞预案矩阵组A输送至所述信号收发器，信号收发器在接收到A矩阵组后将其输送至中控模块，中控模块在接收到A矩阵组后根据矩阵组中的数据分别控制驱动电机的运行功率、进料拨辊的转速和螺旋桨驱动器的运行功率以使打捞装置以指定参数进行打捞；

对于Li矩阵，Li（ωia，ωib），其中，ωia为电控单元选用Li矩阵时第一螺旋桨的转速，ωib为电控单元选用Li矩阵时第二螺旋桨的转速；当电控单元选定Li矩阵后，打捞装置在运行时，中控单元控制所述螺旋桨驱动器，将第一螺旋桨的转速调节为ωia，将第二螺旋桨的转速调节为ωib；

对于Dj矩阵，Dj（Pja，Pjb，ωj），其中，Pja为电控单元选用Dj矩阵时第一驱动电机的运行功率，Pjb为电控单元选用Dj矩阵时第二驱动电机的运行功率，ωj为电控单元选用Dj矩阵时所述进料拨辊的转速；当电控单元选定Dj矩阵后，打捞装置在运行时，中控单元将第一驱动电机的运行功率调节为Pja，将第二驱动电机的运行功率调节为Pjb，将进料拨辊的转速调节为ωj。

2.根据权利要求1所述的海洋垃圾收集打捞装置，其特征在于，所述电控单元中还设有定位单元，用以检测打捞装置与电控单元间的相对距离；在使用者将打捞装置放置在水面上并启动打捞装置时，电控单元会以自身所在位置为极点、以打捞装置初始前进方向为极轴，建立极坐标系，当打捞装置在水面上运行时，中控模块会在每个单位时间t0间隔内通过信号收发器向电控单元发送带有运行时间t的信号，电控单元会根据接收信号的时间计算出信号输送的时长并根据信号输送的平均速度判定出打捞装置和电控单元之间的距离ρ，并根据信号输送的方向判定打捞装置与极轴之间的夹角θ，电控单元根据ρ和θ得到打捞装置在单次单位时间t0内的极坐标P（ρ，θ）。

3.根据权利要求2所述的海洋垃圾收集打捞装置，其特征在于，所述电控单元会分别记录打捞装置在运行时发送的位置信息并建立极坐标矩阵组P（P1，P2，P3...Pn），其中，对于矩阵组内的极坐标Pn，Pn（ρn，θn），ρn为在第n个单位时间t0时打捞装置与电控单元间的相对距离，θn为在第n个单位时间t0时打捞装置与极轴之间的夹角；电控单元会根据相邻两个单位时间t0内的极坐标Pn-1和Pn的坐标信息中的ρn-1和ρn判定打捞装置的相对位速度，同时，电控单元还会根据θn-1、θn和打捞预案矩阵组A中的Li结合以判定打捞装置的实际运行方向和实际移动速度v。

4.根据权利要求3所述的海洋垃圾收集打捞装置，其特征在于，所述中控模块内设有计时器，用以统计打捞装置的运行时间t，当打捞装置开始运行时，计时器会根据所述打捞预案矩阵组A中的预设打捞时间矩阵Tn，当t＜Tn时，打捞装置持续运行，当t=Tn时，中控芯片控制驱动电机和螺旋桨驱动器停止运行，通过信号收发器向电控单元发送停止信号以等待回收。

5.根据权利要求4所述的海洋垃圾收集打捞装置，其特征在于，所述中控单元中设有预设速度矩阵组V(V1，V2，V3，V4)，其中，V1为电控单元选取第一预设打捞速率矩阵D1时的打捞装置的第一预设速度矩阵，V2为电控单元选取第二预设打捞速率矩阵D2时的打捞装置的第二预设速度矩阵，V3为电控单元选取第三预设打捞速率矩阵D3时的打捞装置的第三预设速度矩阵，V4为电控单元选取第四预设打捞速率矩阵D4时的打捞装置的第四预设速度矩阵:当电控单元选定指定的预设打捞速率矩阵Dj时，中控单元会根据Dj选取对应的预设速度矩阵Vj；当打捞装置运行时，电控单元会实时将打捞装置的运行速度v通过信号收发器输送至中控单元，中控单元会将v与Vj进行对比：

当t＜Tn且v≥Vj时，中控单元判定所述垃圾收集袋中的垃圾未达到装载饱和量，打捞装置继续前进；

当t＜Tn且v＜Vj时，中控单元判定所述垃圾收集袋中的垃圾达到装载饱和量，中控单元控制打捞装置停止前进并通过信号收发器向电控单元发送停止信号。

6.根据权利要求1所述的海洋垃圾收集打捞装置，其特征在于，所述浮底底部为圆弧形，用以使所述进口收集器稳定漂浮在水面上。

7.根据权利要求1所述的海洋垃圾收集打捞装置，其特征在于，所述垃圾收集袋为网状，用以在收集垃圾时滤除收集袋内的水。

8.根据权利要求7所述的海洋垃圾收集打捞装置，其特征在于，所述垃圾收集袋进料口安装有固定框和固定扣，垃圾收集袋固定框与进口收集装置后端通过固定扣可自解锁扣连接。

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