一种水面垃圾收集装置的制作方法

1.本实用新型属于水面垃圾清理技术领域，具体涉及一种水面垃圾收集装置。


背景技术：

2.近年来，水污染问题日益严重，部分人环境意识薄弱，直接将垃圾丢弃于河道中，致使江河、湖泊中漂浮着大量垃圾，造成河道堵塞，水体发臭等不利影响。尤其是景区水域由于受到发展迅猛的旅游业和自然条件的影响，水面往往漂浮着白色垃圾和落叶等，使得景区的景观效益大打折扣。水面垃圾对水环境已然造成较为严重的影响，如何有效清理水面垃圾的问题迫在眉睫。
3.目前国内水面垃圾清理的方式主要由两种，第一，依靠人工清理的方式，由于清理人员相对较少，工作量大、工作环境又存在着一定的风险，因此这种方式清理效果并不理想；第二，使用燃油驱动和人工驾驶的机械装置，例如水面漂浮物打捞船，采用双船体设计，打捞装置采用传送带形式，克服了以往人工打捞及抓斗间隙打捞的缺点，打捞速度快，劳动强度低。但是该水面漂浮物打捞船体积较大，结构复杂且难以携带，不利于面积较小且形状复杂多变的河道和景区水域的垃圾清理，另外使用燃油驱动还存在着空气及噪声污染等问题，此外在景区使用此类机器不免对水上景观造成破坏。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种水面垃圾收集装置，以解决现有打捞船体积大且存在污染的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型所提供的一种水面垃圾收集装置，所述装置整体体积小巧，灵活便捷，减少了打捞人力的成本，可以在很大程度上提高固体垃圾的收集效率和垃圾收集的范围，有效提升了垃圾收集的效率。
6.具体地，本实用新型采用的技术方案是：
7.一种水面垃圾收集装置，包括：船体，形状为箱体，水平放置，所述船体的横截面为多边形，所述船体内接有一隔板，所述隔板将所述船体内侧空间分隔成第一隔腔和第二隔腔，所述船体的若干角中的其中一个角为方向角，所述船体的其余角中的至少另两个角为动力角；方向舵，设置于对应所述方向角的船体外壁；探测器，设置于与所述方向角相对应的所述船体外壁；动力件，设置于与所述动力角相对应的所述船体外壁；抽气泵，设置于所述隔板上，所述抽气泵的抽气端位于所述第二隔腔内；位于所述动力角与所述方向角之间的所述船体侧壁上开设有与所述第二隔腔内侧连通的垃圾进口，所述垃圾进口内接第一阀门；位于两所述动力角之间的所述船体侧壁上开设有与所述第二隔腔内侧连通的垃圾出口，所述垃圾出口内接第二阀门，对应所述垃圾出口的所述船体外壁上设置有收纳袋；控制面板，设置于所述第一隔腔内侧，所述探测器、所述动力件、所述抽气泵、所述第一阀门和所述第二阀门分别与所述控制面板通信连接；电源，设置于第一隔腔内侧，所述控制面板与所述电源电性连接。
8.进一步地，对应所述方向角的所述船体外壁竖直设置有第一管体；所述第一管体包括第一外管和设置于所述第一外管内侧上部的第一内管，对应所述第一内管下端的所述第一外管内侧内接有第一隔离板，所述方向舵设置于位于所述第一隔离板下方的所述第一外管内侧；所述探测器设置于所述第一内管内侧；对应所述动力角的所述船体外壁竖直设置有第二管体；所述第二管体包括第二外管和设置于所述第二外管内侧上部的第二内管，对应所述第二内管下端的所述第二外管内侧内接有第二隔离板，所述动力件设置于位于所述第二隔离板下方的所述第二外管内侧；所述动力件包括与控制面板通信连接的电机以及与所述电机输出端连接的螺旋桨，所述第二外管表面开设有露出所述螺旋桨的开口；所述探测器为红外探测器。
9.进一步地，所述船体底面设置有一固定架，所述固定架包括设置于所述船体底面的固定座以及沿所述固定座周向间隔设置于所述固定座外壁的三根固定杆，一根所述固定杆与所述方向舵连接、另两根所述固定杆分别连接一所述动力件。
10.进一步地，所述第一内管和所述第二内管内分别插设有水生植物；所述第一隔离板表面和所述第二隔离板表面分别开设有若干通孔；所述第一隔离板表面和所述第二隔离板表面分别设置有滤网。
11.进一步地，所述船体的上表面插设有支撑管，所述支撑管的下端伸入所述第一隔腔内侧，所述支撑管的上端设置有太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述电源电性连接；所述电源为蓄电池。
12.进一步地，所述第一阀门为单向阀，所述第一阀门的开启方向朝向所述第二隔腔内侧；位于所述垃圾进口两端外侧的所述船体外壁表面分别开设有一吸气孔，所述吸气孔内接有控制所述吸气孔开闭的闭合件，所述控制面板控制所述闭合件的开闭。
13.进一步地，所述第二阀门为单向阀，所述第二阀门的开启方向朝向所述第二隔腔外侧；对应所述垃圾出口的所述船体外壁上凸出设置有一安装管，所述安装管的截面形状与所述垃圾出口的截面形状相对应；所述收纳袋套设于所述安装管，形成对所述安装管的包裹。
14.进一步地，所述安装管的相对两侧壁上分别凸出设置有卡接凸起，所述收纳袋的开口端卡接于所述卡接凸起；所述收纳袋的开口端通过弹性带绑缚于所述安装管的卡接凸起；所述收纳袋的开口端设置有收紧绳。
15.进一步地，所述船体外壁上设置有至少一个与所述控制面板通信连接的超声波传感器。
16.进一步地，岸边设置有遥控单元，所述控制面板通过通信模块与遥控单元通信连接。
17.本实用新型的有益效果在于：
18.所述水面垃圾收集装置，通过在船体内侧设置隔板，将船体分隔成第一隔腔和第二隔腔，并在隔板上设置抽气泵，利用抽气泵形成第二隔腔内低压的原理，从垃圾进口自动收集水面漂浮的垃圾，并可配合垃圾出口设置的收纳袋收集收纳采集到的垃圾，既可以按照一定路径自动巡航，也可以通过人工远程遥控来操作，灵活便捷，减少了打捞人力的成本，电源以蓄电池为能源，配合太阳能电池板进行充电，在巡航周期较长的情况下可以始终漂浮在水面上通过阳光照射待机充电，节约能源，环保且对环境友好；
19.第一管体和第二管体内插设水生植物，例如睡莲，十分美观、大方且兼具河面景观装饰效果，有利于提升河、湖水面的整体景观效益；
20.船体体积小巧，主要针对流速较小的静水水面进行垃圾收集工作，可以在很大程度上提高固体垃圾的收集效率和垃圾收集的范围，具有较好的应用前景。
附图说明
21.图1为本实用新型实施例1所提供的一种水面垃圾收集装置的结构示意图；
22.图2为本实用新型实施例1所提供的一种水面垃圾收集装置中第一管体的结构示意图；
23.图3为本实用新型实施例1所提供的一种水面垃圾收集装置中第二管体的结构示意图；
24.图4为本实用新型实施例1所提供的一种水面垃圾收集装置中第一阀门与船体侧壁的配合结构示意图；
25.图5为本实用新型实施例1所提供的一种水面垃圾收集装置中第二阀门与船体侧壁的配合结构示意图；
26.图6为本实用新型实施例1所提供的一种水面垃圾收集装置中收纳袋与安装管的配合结构示意图；
27.图7为本实用新型实施例1所提供的一种水面垃圾收集装置中固定架的结构示意图；
28.图8为本实用新型实施例1所提供的一种水面垃圾收集装置中的控制关系示意图；
29.其中，1、船体，11、隔板，12、第一隔腔，13、第二隔腔，141、方向角，142、动力角，15、垃圾进口，151、吸气孔，152、闭合件，16、垃圾出口，161、收纳袋，17、固定架，171、固定座，172、固定杆，18、安装管，181、卡接凸起；
30.2、方向舵；
31.3、探测器；
32.4、动力件，41、电机，42、螺旋桨；
33.5、抽气泵；
34.61、第一阀门，62、第二阀门；
35.7、控制面板，71、电源，72、超声波传感器，73、遥控单元，74、通信模块；
36.81、第一管体，811、第一外管，812、第一内管，813、第一隔离板，82、第二管体，821、第二外管，822、第二内管，823、第二隔离板；
37.9、水生植物；
38.100、太阳能电池板，101、支撑管。
具体实施方式
39.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
40.须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条
件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
41.实施例1
42.参见图1～8，本实用新型所提供的一种水面垃圾收集装置，包括：船体1，形状为箱体，水平放置，所述船体1的横截面为多边形，所述船体1内接有一隔板11，所述隔板11将所述船体1内侧空间分隔成第一隔腔12和第二隔腔13，所述船体1的若干角中的其中一个角为方向角141，所述船体1的其余角中的至少另两个角为动力角142；方向舵2，设置于对应所述方向角141的船体1外壁；探测器3，设置于与所述方向角141相对应的所述船体1外壁；动力件4，设置于与所述动力角142相对应的所述船体1外壁；抽气泵5，设置于所述隔板11上，所述抽气泵5的抽气端位于所述第二隔腔13内；位于所述动力角142与所述方向角141之间的所述船体1侧壁上开设有与所述第二隔腔13内侧连通的垃圾进口15，所述垃圾进口15内接第一阀门61；位于两所述动力角142之间的所述船体1侧壁上开设有与所述第二隔腔13内侧连通的垃圾出口16，所述垃圾出口16内接第二阀门62，对应所述垃圾出口16的所述船体1外壁上设置有收纳袋161；控制面板7，设置于所述第一隔腔12内侧，所述探测器3、所述动力件4、所述抽气泵5、所述第一阀门61和所述第二阀门62分别与所述控制面板7通信连接；电源71，设置于第一隔腔12内侧，所述控制面板7与所述电源71电性连接。
43.进一步地，对应所述方向角141的所述船体1外壁竖直设置有第一管体81；所述第一管体81包括第一外管811和设置于所述第一外管811内侧上部的第一内管812，对应所述第一内管812下端的所述第一外管811内侧内接有第一隔离板813，所述方向舵2设置于位于所述第一隔离板813下方的所述第一外管811内侧；所述探测器3设置于所述第一内管812内侧；对应所述动力角142的所述船体1外壁竖直设置有第二管体82；所述第二管体82包括第二外管821和设置于所述第二外管821内侧上部的第二内管822，对应所述第二内管822下端的所述第二外管821内侧内接有第二隔离板823，所述动力件4设置于位于所述第二隔离板823下方的所述第二外管821内侧；所述动力件4包括与控制面板7通信连接的电机41以及与所述电机41输出端连接的螺旋桨42，所述第二外管821表面开设有露出所述螺旋桨42的开口；所述探测器3为红外探测器。
44.第一管体81和第二管体82的设计，便于方向舵2、探测器3以及动力件4的设置于安放，第一隔离板813和第二隔离板823的设计，可将外管和内管分离，便于内管内养殖水生植物。
45.进一步地，所述船体1底面设置有一固定架17，所述固定架17包括设置于所述船体1底面的固定座171以及沿所述固定座171周向间隔设置于所述固定座171外壁的三根固定杆172，一根所述固定杆172与所述方向舵2连接、另两根所述固定杆172分别连接一所述动力件4。
46.固定架17的设计，可保证方向舵2和动力件4的稳定性，进而保证收集装置整体的稳定性。
47.进一步地，所述第一内管812和所述第二内管822内分别插设有水生植物9；所述第
一隔离板813表面和所述第二隔离板823表面分别开设有若干通孔；所述第一隔离板813表面和所述第二隔离板823表面分别设置有滤网(未图示)。
48.水生植物9的设计，可增加收集装置的美观程度，在本实施例中，水生植物9可选择睡莲，睡莲的莲叶可覆盖所述船体1的上表面，使得垃圾收集装置与水面融为一体，十分美观、大方，较为新颖，兼具河面景观装饰效果，有利于提升河湖的整体景观效益。滤网可防止水体垃圾进入到内筒中而影响睡莲正常生长。
49.进一步地，所述船体1的上表面插设有支撑管101，所述支撑管101的下端伸入所述第一隔腔12内侧，所述支撑管101的上端设置有太阳能电池板100，所述太阳能电池板100与所述电源71电性连接；所述电源71为蓄电池。
50.太阳能电池板100的设计，可为电源71进行充电，在巡航周期较长的情况下可以始终漂浮在水面上通过阳光照射待机充电，节约能源。
51.进一步地，所述第一阀门61为单向阀，所述第一阀门61的开启方向朝向所述第二隔腔13内侧；位于所述垃圾进口15两端外侧的所述船体1外壁表面分别开设有一吸气孔151，所述吸气孔151内接有控制所述吸气孔151开闭的闭合件152，所述控制面板7控制所述闭合件152的开闭。
52.第一阀门61设计为单向阀，且开启方向朝向第二隔腔13内侧，从而在使用时垃圾可顺利进入第二隔腔13内侧，不使用时，第一阀门61可对垃圾进口15进行封堵，避免水进入第二隔腔13内侧。
53.进一步地，所述第二阀门62为单向阀，所述第二阀门62的开启方向朝向所述第二隔腔13外侧；对应所述垃圾出口16的所述船体1外壁上凸出设置有一安装管18，所述安装管18的截面形状与所述垃圾出口16的截面形状相对应；所述收纳袋161套设于所述安装管18，形成对所述安装管18的包裹。
54.第二阀门62设计为单向阀，且开启方向朝向第二隔腔13外侧，从而使得第二隔腔13内侧的垃圾可顺利从垃圾出口16排出并进入收纳袋161，本实施例中，收纳袋161为网袋，从而可排出水而留存垃圾。
55.进一步地，所述船体1外壁上设置有至少一个与所述控制面板7通信连接的超声波传感器72。
56.超声波传感器72的设计，可对船体1与岸边之间的间距进行感测，避免装置向岸边行进而导致搁浅。
57.进一步地，岸边设置有遥控单元73，所述控制面板7通过通信模块74与遥控单元73通信连接。
58.遥控单元73的设计，可方便工作人员在岸边进行遥控，提升便利性。
59.其中，本实施例中，船体1的横截面为三角形，三个角中的一个角为方向角141，另两个角为动力角142，在其他实施例中，船体1的横截面为多边形，例如四边形、五边形、六边形等，只需满足两个动力角142以方位角141的角平分线为轴呈镜像对此即可。
60.探测器3为红外探测器，用于探寻以其为圆心、180度范围内的水面垃圾，船体1截面形状为三角形，动力角142与方向角141之间的船体1侧壁数量为2，即第一阀门61的数量为2，分布于探测器3的左右两侧，两个第一阀门61分别位于探测器3的探测范围之外，隔板11为亚克力板。
61.动力系统主要为电动螺旋桨，正常直线巡航时两个螺旋桨42以相同速度运行，当需要转弯时既可利用差速原理，即左右螺旋桨速度不同完成转向；也可操控方向舵2完成转向。
62.使用搭载ubuntu系统和ros系统的intel nuc控制板作为控制面板7。控制面板7接收探测器3(优选红外探测器)范围内的阻挡位置信息，然后将出现水面垃圾的位置信息(左，右，距离的远近等)传递给控制面板7，通过电机41控制螺旋桨42驱动船体1前进到水面垃圾离开红外传感器范围的大致位置。在船体1前进过程中，四周超声波传感器72实时测量离岸边距离以及gps模块的实时定位信息上传更新给控制面板7以矫正装置前进的方向，超声波传感器72也负责避障功能，避免船体1撞到其他障碍物。
63.船体1的框架连接部分采用铝合金型材进行固定，动力系统在船体下侧对应位置装有两个“12v，110rpm”直流电机(电机41)，带动螺旋桨42提供动力，电机41附带990线编码器。电机编码器反馈电机转速信息，由控制面板7计算船体1速度及实现pid控制(船体1两侧各装有一个螺旋桨42，可通过桨叶差速和前方下侧的方向舵2调整船体1的前进速度和方向)。所述水面垃圾收集装置只在接近目标垃圾一定距离时开启，尽可能节省能源。在船体1顶部安装“12v，20w”单晶硅太阳能电池板，保证船体1在晴天的白天对蓄电池充电的需求，主要通过稳压电路将多余电能存储在锂电池中。
64.本实用新型所提供的一种水面垃圾收集装置的使用方法如下：
65.在自动运行时，水面垃圾收集装置为定向巡航状态，沿着既定航线(直线)低速前进。垃圾的收集过程共分为四个阶段：
66.第一阶段：垃圾进入探测器3左或右半区范围，抽气泵5开启将第二隔腔13内的气体部分吸出(要求水面在第二隔腔13内由于低压产生一定的上移)，使第二隔腔13内部呈负压状态；
67.第二阶段：垃圾离开探测器3范围(靠近位于探测器3左侧的第一阀门61或位于探测器3右侧的第一阀门61)，此时控制面板7指令位于探测器3探测范围外的第一阀门61上的吸气孔151的闭合件152开启，垃圾被迅速吸至第一阀门61附近；
68.第三阶段：通气孔开启约5秒后，控制面板7指令垃圾对应的一侧的密闭的第一阀门61向第二隔腔13内侧开启，此时加大抽气泵5的功率，垃圾被吸入第二隔腔13内部，关闭第一阀门61；
69.第四阶段：控制面板7指令开启第二阀门62，第二阀门62开启时位于安装管18内侧(未图示)，第二阀门62朝向第二隔腔13外侧开启，随着装置的前进，水流向后移动，带动第二隔腔13内侧的垃圾自动进入后方的收纳袋161之中；约10秒后第二阀门62关闭，收集完成。
70.完成一次收集之后，装置会继续巡航寻找下一个目标。当第二隔腔13内部红外传感器(未图示)检测到收集满了或载荷即将达到负载上限必须停止作业的信息后，装置能够通过gps定位系统(未图示)辅助超声波传感器72避障回到起始点等待工作人员回收。船体1顶部搭载的太阳能电池板100，能够保证装置在晴天的白天对电源71(优选蓄电池)充电的需求。机器人上加载了2.4g/5g路由器(通信模块74)，允许工作人员通过遥控单元73进行远程遥控和监控各传感器状态。
71.实施例2
72.所述安装管18的相对两侧壁上分别凸出设置有卡接凸起181，所述收纳袋161的开口端卡接于所述卡接凸起181；所述收纳袋161的开口端通过弹性带绑缚于所述安装管18的卡接凸起181；所述收纳袋161的开口端设置有收紧绳。
73.卡接凸起181的设计，可保证收纳袋161的装配稳定性，弹性带可增加稳固程度，收紧绳可在取下收纳袋161后收紧袋口，防止垃圾外泄。
74.其余同实施例1。
75.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，或对某个功能模块进行删减，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进或删减，均属于本实用新型要求保护的范围。