一种与无人船联合作业的水草清除设备及其工作方法与流程

本发明涉及水下作业领域，特别涉及一种与无人船联合作业的水草清除设备及其工作方法。

背景技术：

在有船舶航行的水面上，由于水草的存在，对船舶特别对使用动力的船舶产生很大的危害，甚至于损害船舶，影响船舶的使用寿命；而对一般的水域，可能由于水草的旺长，从而侵害水面的空间，影响其它水生动物的生长，也可能由于水草的旺长，使部分水草死亡产生腐烂，污染环境，因此对水草定期进行清除是十分必要的。

目前，大部分水草治理仅仅清除水面上的水草或是浅水区的水草，对于水底深处的水草不置理会，长此以往会破坏水域的生态环境。

技术实现要素：

发明目的：为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种与无人船联合作业的水草清除设备及其工作方法，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

技术方案：一种与无人船联合作业的水草清除设备，包括无人船、清除设备本体以及连接机构，所述无人船包括第一控制机构，所述第一控制机构包括第一处理器、第一驱动装置、第一导航装置以及第一定位装置，所述第一处理器分别与所述第一驱动装置、所述第一导航装置以及所述第一定位装置连接，所述第一导航装置用于生成所述无人船的第一航行路线，所述第一驱动装置用于驱动所述无人船航行，所述第一定位装置用于获取所述无人船的第一位置信息，所述清除设备本体包括第二控制机构、切割部、储物部以及螺旋推进机构，所述第二控制机构包括第二处理器、第二驱动装置、第二导航装置以及第二定位装置，所述第二处理器分别与所述第二驱动装置、所述第二导航装置以及所述第二定位装置连接，所述第二导航装置用于生成所述清除设备本体的行进路线，所述第二定位装置用于获取所述清除设备本体的第二位置信息，所述切割部设置于所述清除设备本体的前端，所述切割部包括水下摄像头、切割装置以及聚光灯，所述水下摄像头与所述第二处理器连接，用于拍摄水下环境，所述第二驱动装置分别与所述切割装置以及所述聚光灯连接，所述切割装置用于清除水草，所述聚光灯用于照亮预设区域，所述储物部包括收纳网袋、电液推杆以及活动底盘，所述电液推杆与所述第二驱动装置连接，所述活动底盘通过所述电液推杆与所述储物部连接，所述螺旋推进机构与所述第二驱动装置连接，所述螺旋推进机构设置于所述壳体尾端，用于控制所述清除设备本体的水下航向，所述清除设备与所述无人船通过所述连接机构连接。

作为本发明的一种优选方式，所述无人船还包括警示机构，所述警示机构包括电子浮漂以及连接线，所述电子浮漂通过所述连接线连接呈封闭环形。

作为本发明的一种优选方式，所述电子浮漂包括第三定位装置，所述第三定位装置与所述第一处理器连接，用于获取所述第三定位装置的第三位置信息并将所述第三位置信息发送给所述第一处理器。

作为本发明的一种优选方式，所述活动底盘与所述储物部连接处包括密封胶圈，所述密封胶圈固定于所述储物部的底座以及所述活动底盘的四周。

作为本发明的一种优选方式，所述储物部还包括锁扣以及锁环，所述锁扣均匀设置于所述收纳网袋的开口处，所述锁环设置于所述储物部的内部以及所述活动底盘，所述锁扣与所述锁环连接。

作为本发明的一种优选方式，包括以下工作步骤：

a)所述第二处理器在所述第二导航装置中设置预设水域；

b)所述第二导航装置自动生成所述清除设备本体在所述预设水域内的行进路线并将所述行进路线发送给所述第二处理器；

c)所述第二处理器向所述第二驱动装置输出行进信号，所述第二驱动装置驱动所述螺旋推进机构按照所述行进路线行进；

d)所述水下摄像头将拍摄画面实时发送给所述第二处理器；

e)所述第二处理器判断接收到的画面中是否有预设水草；

f)若是，所述第二处理器提取出所述预设水草的根部的位置信息；

g)所述第二处理器向所述第二驱动装置输出伸长信号，所述第二驱动装置驱动所述电液推杆向下伸长；

h)所述第二处理器向所述第二驱动装置输出切割信号，所述第二驱动装置驱动所述切割装置切割所述预设水草的根部。

作为本发明的一种优选方式，在步骤a之前还包括：

所述第一处理器在所述第一导航装置中设置预设区域；

所述第一导航装置自动生成所述无人船至所述预设区域以及所述预设区域内的第一航行路线并将所述第一航行路线发送给所述第一处理器；

所述第一处理器向所述第一驱动装置输出第一航行信号，所述第一驱动装置驱动所述无人船按照所述第一航行路线航行。

作为本发明的一种优选方式，步骤b还包括：

所述导航装置生成所述预设区域的边界路线并将所述边界路线发送给所述第一处理器；

所述第一处理器向所述第一驱动装置输出第二航行信号，所述第一驱动装置驱动所述无人船沿所述边界路线航行；

在上述过程中，所述无人船将所述警示机构布置于所述边界路线上，所述警示机构将所述预设区域的水面拦截。

作为本发明的一种优选方式，所述无人船将所述警示机构布置于所述边界路线上还包括：

在所述无人船初次布置所述警示机构时，所述第三定位装置向所述第一处理器发送电子浮漂的第三位置信息，所述第一处理器分别记录所述第三位置信息；

所述第一处理器根据实时接收的第三位置信息判断所述电子浮漂是否偏离预设位置；

若是，所述无人船对所述电子浮漂进行位置纠正。

作为本发明的一种优选方式，若是所述收纳网袋已收集完毕，所述清除设备本体浮出水面至所述无人处将所述收纳网袋内的水草卸载至所述无人船上，再返回水底作业。

本发明实现以下有益效果：

本发明提供的水草清除设备使用无人船与清除设备本体联合作业的方法来治理深水区的过盛水草，所述无人船在水面上布置警示机构，所述警示机构将所述清除设备本体作业区域拦截，避免其他船只或个人进入所述清除设备本体的作业区域而受到伤害，所述清除设备本体则进入水底切割水草，当收纳网袋收集满时，则返回所述无人船处将水草卸载至所述无人船上，再继续返回原处作业，避免因往返岸边卸货而降低工作效率，所述收纳网袋与所述清除设备本体使用锁扣与锁环连接，便于安装与拆卸。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。图1为本发明提供的一种与无人船联合作业的水草清除设备结构示意图；

图2为本发明提供的清除设备水下作业时的结构示意图；

图3为本发明提供的警示机构结构示意图；

图4为本发明提供的一种与无人船联合作业的水草清除设备工作方法流程图；

图5为本发明提供的预设水草切割方法流程图；

图6为本发明提供的水草卸载方法流程图；

图7为本发明提供的警示机构布置方法流程图；

图8为本发明提供的电子浮漂位置纠正方法流程图。

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。

实施例一

如图1、2、3所示，一种与无人船联合作业的水草清除设备，包括无人船1、清除设备本体2以及连接机构3，无人船1包括第一控制机构4，第一控制机构4包括第一处理器5、第一驱动装置6、第一导航装置7以及第一定位装置8，第一处理器5分别与第一驱动装置6、第一导航装置7以及第一定位装置8连接，第一导航装置7用于生成无人船1的第一航行路线，第一驱动装置6用于驱动无人船1航行，第一定位装置8用于获取无人船1的第一位置信息，清除设备本体2包括第二控制机构9、切割部10、储物部11以及螺旋推进机构12，第二控制机构9包括第二处理器13、第二驱动装置14、第二导航装置15以及第二定位装置16，第二处理器13分别与第二驱动装置14、第二导航装置15以及第二定位装置16连接，第二导航装置15用于生成清除设备本体2的行进路线，第二定位装置16用于获取清除设备本体2的第二位置信息，切割部10设置于清除设备本体2的前端，切割部10包括水下摄像头17、切割装置18以及聚光灯19，水下摄像头17与第二处理器13连接，用于拍摄水下环境，第二驱动装置14分别与切割装置18以及聚光灯19连接，切割装置18用于清除水草，聚光灯19用于照亮预设区域，储物部11包括收纳网袋20、电液推杆21以及活动底盘22，电液推杆21与第二驱动装置14连接，活动底盘22通过电液推杆21与储物部11连接，螺旋推进机构12与第二驱动装置14连接，螺旋推进机构12设置于壳体尾端，用于控制清除设备本体2的水下航向，清除设备与无人船1通过连接机构3连接。

无人船1还包括警示机构，警示机构包括电子浮漂23以及连接线24，电子浮漂23通过连接线24连接呈封闭环形。

电子浮漂23包括第三定位装置25，第三定位装置25与第一处理器5连接，用于获取第三定位装置25的第三位置信息并将第三位置信息发送给第一处理器5。

活动底盘22与储物部11连接处包括密封胶圈26，密封胶圈26固定于储物部11的底座以及活动底盘22的四周。

储物部11还包括锁扣27以及锁环28，锁扣27均匀设置于收纳网袋20的开口处，锁环28设置于储物部11的内部以及活动底盘22，锁扣27与锁环28连接。

具体地，本发明提供的水草清除设备包括三个部分，包括无人船1、清除设备本体2以及连接机构3，无人船1包括第一控制机构4以及警示机构，第一控制机构4包括第一处理器5、第一驱动装置6、第一导航装置7以及第一定位装置8，警示机构包括电子浮漂23以及连接线24，电子浮漂23包括第三定位装置25，清除设备本体2第二控制机构9、切割部10、储物部11以及螺旋推进机构12，第二控制机构9包括第二处理器13、第二驱动装置14、第二导航装置15以及第二定位装置16，切割部10包括水下摄像头17、切割装置18以及聚光灯19，储物部11包括收纳网袋20、电液推杆21、活动底盘22、锁扣27以及锁环28。

其中，无人船1与清除设备本体2为两个独立的工作单元，两者通过无线连接，可实现远距离数据交互，两者也包括物理连接，即通过连接机构3连接，无人船1底部设置有连接口，清除设备本体2的顶部设置有相同的连接口，连接机构3通过连接口连接无人船1与清除设备本体2，当无人船1携带清除设备本体2至预设区域时，连接结构保持连接状态，当清除设备本体2需要进入水下作业时，连接机构3断开连接，此时，清除设备本体2与连接机构3分离，连接机构3与无人船1仍保持连接状态。

电子浮漂23内置微型马达，马达可略微调整电子浮漂23的位置，使其尽量不发生偏离，连接线24上设置有反光片，具有显目的效果。

清除设备本体2内部分为两个相邻的独立空间，切割部10设置为流线体结构，切割部10的前端设置有水下摄像头17以及聚光灯19，切割部10的底部设置有切割装置18，清除设备本体2与连接机构3分离时，聚光灯19同步开启，储物部11底部开口，设置有一活动底盘22，活动底盘22的尺寸与储物部11吻合，电液推杆21的一端与储物部11连接，另一端与活动底盘22连接，连接处设置有密封胶圈26，电液推杆21不伸长时，活动底盘22与储物部11密封连接，收纳网袋20放置于储物部11内，收纳网袋20的开口朝向切割装置18，锁扣27与锁环28保持连接状态，第二控制机构9内嵌于清除设备本体2，第二控制机构9具有防水功能，螺旋推进机构12设置于清除设备本体2的尾部。

实施例二

如图4所示，一种与无人船联合作业的水草清除设备的工作方法，包括以下工作步骤：

a)第二处理器13在第二导航装置15中设置预设水域；

b)第二导航装置15自动生成清除设备本体2在预设水域内的行进路线并将行进路线发送给第二处理器13；

c)第二处理器13向第二驱动装置14输出行进信号，第二驱动装置14驱动螺旋推进机构12按照行进路线行进；

d)水下摄像头17将拍摄画面实时发送给第二处理器13；

e)第二处理器13判断接收到的画面中是否有预设水草；

f)若是，第二处理器13提取出预设水草的根部的位置信息；

g)第二处理器13向第二驱动装置14输出伸长信号，第二驱动装置14驱动电液推杆21向下伸长；

h)第二处理器13向第二驱动装置14输出切割信号，第二驱动装置14驱动切割装置18切割预设水草的根部。

在步骤a之前还包括：

第一处理器5在第一导航装置7中设置预设区域；

第一导航装置7自动生成无人船1至预设区域以及预设区域内的第一航行路线并将第一航行路线发送给第一处理器5；

第一处理器5向第一驱动装置6输出第一航行信号，第一驱动装置6驱动无人船1按照第一航行路线航行。

若是收纳网袋20已收集完毕，清除设备本体2浮出水面至无人处将收纳网袋20内的水草卸载至无人船1上，再返回水底作业。

具体地，在本发明工作前，需要先确定作业的区域，用户将远程终端与第一处理器5以及第二处理器13分别建立连接，使用远程终端编辑预设区域并将预设区域发送给第一处理器5以及第二处理器13，第一处理器5在第一导航装置7中将预设区域进行标记，第一导航装置7自动生成无人船1至预设区域以及预设区域内的第一航行路线并将第一航行路线发送给第一处理器5，无人船1先携带清除设备本体2至预设区域，清除设备本体2再与无人船1断开连接并潜入水底工作。

本发明虽用于清除水草，但水草的种类过多，有时只需清除一些生长过于茂盛的种类。如图5所示，先确定清除的水草的种类，再通过远程终端将该水草的图像导入第二处理器13，清除设备本体2在潜水的过程中，水下摄像头17将拍摄画面实时发送给第二处理器13，第二处理器13判断画面中是否有预设水草，预设水草即图像存储在第二处理器13中的水草，若是，为了获得最佳的清除效果，应从水草的根部进行切除，第二处理器13进一步从画面中提取出预设水草的根部的位置信息，第二处理器13调整清除设备本体2的位置，使切割装置18对准预设水草的根部，电液推杆21伸长至最大长度，收纳网袋20露出开口，并且开口位于切割装置18的正后方，切割装置18启动，切断的水草随后刀片的旋转被卷入后方的收纳网袋20，如图6所示，每当切割装置18工作预设时段后，清除设备本体2返回无人船1进行卸料，第二定位装置16向第二处理器13发送清除设备本体2的第二位置信息，第二处理器13记录第二位置信息，第一处理器5向第二处理器13发送无人船1的第一位置信息，清除设备本体2行进第一位置信息处，待清除设备浮出水面后，无人船1上配备有打捞装置，打捞装置包括机械臂，打捞装置从清除设备本体2上将收纳网袋20卸下，具体为将锁扣27从锁环28上取下，打捞装置将收纳网袋20内的水草倾倒在无人船1上，再重新将锁扣27扣在锁环28上，清除设备本体2返回第二位置信息处继续作业。

实施例三

如图7所示，步骤b还包括：

导航装置生成预设区域的边界路线并将边界路线发送给第一处理器5；

第一处理器5向第一驱动装置6输出第二航行信号，第一驱动装置6驱动无人船1沿边界路线航行；

在上述过程中，无人船1将警示机构布置于边界路线上，警示机构将预设区域的水面拦截。

无人船1将警示机构布置于边界路线上还包括：

在无人船1初次布置警示机构时，第三定位装置25向第一处理器5发送电子浮漂23的第三位置信息，第一处理器5分别记录第三位置信息；

第一处理器5根据实时接收的第三位置信息判断电子浮漂23是否偏离预设位置；

若是，无人船1对电子浮漂23进行位置纠正。

具体地，当清除设备本体2在水下作业时，无人船1在预设区域设置屏障，避免船只或个人被本发明误伤，第一导航装置7生成预设区域的边界路线，边界路线即无人船1绕预设区域边界的航行路线，第一处理器5在边界路线上标记若干个均匀间距的设置点，无人船1在边界路线上每航行至一个设置点时，则在设置点布置警示机构。

其中，电子浮漂23会在风力的作用下产生偏离，电子浮漂23与第三定位装置25一一对应，如图8所示，无人船1在布置警示机构时，第一处理器5记录各个电子浮漂23的第三位置信息并分别保存，第一处理器5以第三位置信息为中心，半径为1米建立预设范围，在警示机构布置完毕后，第一处理器5根据实时接收的第三位置信息判断电子浮漂23是否偏离预设位置，若是电子浮漂23漂出预设范围，第一处理器5即可判断电子浮漂23偏离预设位置，无人船1行驶至电子浮漂23当前位置处并将其转移至预设范围内。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。