基于物联网技术的河道自动清理船及其方法与流程

文档序号:12546061阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于物联网技术的河道自动清理船,其特征在于包括:吸盘(3)、搅动装置(39)、伸缩杆(4)、进淤软管(5)、数字式弹力卷盘(6)、进淤阀(8)、双向抽泥泵(9)、出淤阀(13)、排淤阀(10)、出淤软管(11)、排淤管(12)、伸缩杆驱动装置(14)、储淤箱(17)、固定柱(15)、后压力传感器(21)、溢流孔(18)、清淤舱(19)、抽水泵(23)、清洁舱(27)、浮筒(28)、进水孔(29)、前压力传感器(30)、等惯性输水支管(31)、输水总管(32)、出水软管(56)、过滤网(36)、连接杆(37)、地形探测器(38)、障碍物探测器(40)、卫星导航系统信号接收机(51)、推进器(42)、推进器驱动装置(43)、舵(41)和舵驱动装置(44);吸盘(3)内部装有搅动装置(39),吸盘(3)与伸缩杆(4)相连,伸缩杆(4)上方装有伸缩杆驱动装置(14),伸缩杆(4)内部装有进淤软管(5),进淤软管(5)缠绕在数字式弹力卷盘(6)上,首端连接吸盘(3),末端连接双向抽泥泵(9)上的进淤阀(8);出淤软管(11)的一端接在双向抽泥泵(9)的出淤阀(13)上,另一端置于储淤箱(17)底部中央,双向抽泥泵(9)的顶部装有带排淤阀(10)的排淤管(12);储淤箱(17)的两侧安装有固定柱(15),顶部安装有卫星导航系统信号接收机(51);清淤舱(19)底部装有后压力传感器(21);清洁舱(27)中的浮筒(28)和过滤网(36)通过连接杆(37)相连,进水孔(29)连接等惯性输水支管(31),等惯性输水支管(31)汇集到一起后连接输水总管(32),输水总管(32)与抽水泵(23)相接,抽水泵(23)另一端接有出水软管(56),出水软管(56)的末端放置在过滤网(36)上;清洁舱(27)的舱底装有前压力传感器(30);船体的底部装有地形探测器(38),船艏装有障碍物探测器(40),推进器(42)、推进器驱动装置(43)、舵(41)和舵驱动装置(44)集中放置在船艉内。

2.如权利要求1所述的基于物联网技术的河道自动清理船,其特征在于还包括太阳能电池板(20)、数据交换单元(22)、输入电线(24)、输出电线(52)、数据线(45)、配电单元(26)、自备电源(25)、可旋转摄像头(53)和警告对讲装置(54);太阳能电池板(20)布置在清淤泵房(16)屋面、清洁泵房(55)屋面和储淤箱(17)上,太阳能电池板(20)和自备电源(25)通过输入电线(24) 连接到配电单元(26),配电单元(26)通过输出电线(52)向抽水泵(23)、双向抽泥泵(9)、伸缩杆驱动装置(6)、搅动装置(39)、可旋转摄像头(53)、警告对讲装置(54)、推进器驱动装置(43)和舵驱动装置(44)供电;伸缩杆驱动装置(6)、双向抽泥泵(9)、数字式弹力卷盘(6)、抽水泵(23)、前压力传感器(30)、后压力传感器(21)、推进器驱动装置(43)、舵驱动装置(44)、地形探测器(38)、卫星导航系统信号接收机(51)和障碍物探测器(40)通过数据线(45)与数据交换单元(22)相连接,控制单元(47)与数据交换单元(22)通过网络进行信息传递;清洁泵房(55)屋面靠船艏端装有可旋转摄像头(53)和警告对讲装置(54)。

3.如权利要求1所述的基于物联网技术的河道自动清理船,其特征在于清理船的吸盘(3)的直径与自动清理船的宽度相同,伸缩杆(4)处于吸盘(3)的中心,位于船底的地形探测器(38)与伸缩杆(4)的水平距离为吸盘(3)的直径大小,卫星导航系统信号接收机(51)与船底的地形探测器(38)在同一条垂线上。

4.如权利要求1所述的基于物联网技术的河道自动清理船,其特征在于清淤舱(19)和清洁舱(27)中均开设有高于河面(35)的溢流孔(18)且位于同一个舱中的溢流孔(18)的大小与高度均相同;工作中的清理船的清淤舱水面(33)与溢流孔(18)持平;储淤箱(17)置于清淤舱(19)中,并由两根固定柱(15)限制其水平移动,储淤箱(17)空仓时悬浮在清淤舱水面(33)之上,并随着储淤箱(17)中淤泥量的增加沿固定柱(15)下沉,清淤舱(19)中的水受到储淤箱(17)挤压后从溢流孔(18)溢入河道中,储淤箱(17)完全浸入水中时正好触碰到后压力传感器(21)。

5.如权利要求1所述的基于物联网技术的河道自动清理船,其特征在于工作中的清理船的清洁舱水面(34)与溢流孔(18)持平;浮筒(28)置于清洁舱(27)中,通过连接杆(37)固定支撑上方的过滤网(36),浮筒(28)保持密封且悬浮在清洁舱水面(34)之上,并随着过滤网(36)中垃圾的增加而下沉,清洁舱(27)中的水受到浮筒(28)挤压后从溢流孔(18)溢入河道中,浮筒(28)完全浸入水中时正好触碰到前压力传感器(30)。

6.如权利要求1所述的基于物联网技术的河道自动清理船,其特征在于吃水控制线(7)高于河面(35),进水口(29)略低于河面(35),且进水口(29)为漏斗状,等惯性输水支管(31)采用等惯性设计;清理船在不工作时,伸缩杆(4)收缩固定在船艉,进淤软管(5)收卷在数字式弹力卷盘(6)上。

7.一种使用如权利要求1所述清理船的河道自动清理方法,其特征在于清理船开始工作前,需要对清淤舱(19)和清洁舱(27)内的水进行补充,保证清淤舱水面(33)和清洁舱水面(34)始终与溢流孔(18)持平;清理船在开始工作时,控制单元(47)首先根据卫星导航系统信号接收机(51)定位的地理信息,获取河床(1)相应位置的原始地形数据,将该数据与地形探测器(38)测得的实际地形数据进行比较,若后者与前者的差值超过阈值,则开始清淤工作;开始清淤时,保持进淤阀(8)和出淤阀(13)打开,排淤阀(10)关闭,伸缩杆驱动装置(14)从数据交换单元(22)接收到控制单元(47)的动作指令,控制伸缩杆(4)拉出数字式弹力卷盘(6)中的进淤软管(5)向下伸长,将吸盘(3)定位到相应位置的淤泥层(2)表面,吸盘(3)开始前进,内部的搅动装置(39)开始旋转,双向抽泥泵(9)同时开始工作,淤泥在双向抽泥泵(9)的吸力作用下,经过进淤软管(5)和出淤软管(11)流入储淤箱(17)中,当吸盘(3)前进到河床(1),对当前位置的清淤工作结束,控制单元(47)记录下当前地理位置信息;控制单元(47)根据地形探测器(38)和卫星导航系统信号接收机(51)测量的清淤信息决定伸缩杆(4)下一步的清淤动作,同时清理船随机往前移动一个吸盘(3)直径的距离,继续清淤工作;随着储淤箱(17)中的淤泥逐渐增多,储淤箱(17)开始下沉,若储淤箱(17)触碰到后压力传感器(21)时,控制单元(47)根据后压力传感器(21)通过数据交换单元(22)传回的信息决定结束清淤工作,同时关闭双向抽泥泵(9)和进淤阀(8),收起伸缩杆(4)和进淤软管(5);清理船在清淤的同时进行河水表体垃圾的清洁,打开抽水泵(23),河水连同垃圾从进水口(29)吸入等惯性输水支管(31),再通过输水总管(32)和出水软管(56)排到过滤网(36)中,过滤出的垃圾留在过滤网(36)中,过滤出的河水流入清洁舱,通过溢流孔(18)溢入河道;随着过滤网(36)中的垃圾不断增多,浮筒(28)逐渐下沉,清洁舱(27)中的水受到挤压从溢流孔(18)溢入河道,当浮筒(28)触碰到前压力传感器(30)时,控制单元(47)根据前压力传感器(30)通过数据交换单元(22)传回的信息决定结束河水表体垃圾清洁工作,同时关闭抽水泵(23)。

8.如权利要求7所述的方法,其特征在于在清理船工作时,障碍物探测器(40)同步对船体周围进行障碍物探测,当障碍物探测器(40)与障碍物的距离小于安全阈值时,控制单元(47)发出指令制动清理船,并根据障碍物探测器(40)传递回的实时信息进行分析处理,判断出该障碍物是处于移动状态还是静止状态,对于处于静止状态的障碍物执行绕行指令,对于处于移动状态的障碍物通过警告对讲装置(54)持续发出警告指令,必要时切换至由控制中心(48)根据可旋转摄像头(53)传回的影像信息和警告对讲装置(54)传回的语音信息对清理船进行远程操控。

9.如权利要求7所述的方法,其特征在于当清理船停靠码头(46)时开始排淤,保持排淤阀(10)和出淤阀(13)打开,进淤阀(8)关闭,双向抽泥泵(9)在控制单元(47)的指令下自动反转,将储淤箱(17)中的淤泥经过出淤软管(11)由排淤管(12)排到淤泥集装箱(50)中,并根据可旋转摄像头(53)监控的信息适时停止排淤;清理船上的垃圾和淤泥分别装在垃圾集装箱(49)和淤泥集装箱(50)中,用于后续处理。

10.如权利要求7所述的方法,其特征在于当清理船的吸盘(3)在清淤过程中遇到阻碍时,伸缩杆(4)无法继续下探,则控制单元(47)将吸盘(3)当前位置的地理信息和数字式弹力卷盘(6)的当前信息记录下来,用于后期障碍物形状分析处理,同时发出下一步清淤指令。

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