一种水域保洁系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种水域保洁系统及其方法。本水域保洁系统包括了无人保洁船、远程成像系统、可视化控制平台，工作人员可以在可视化控制平台上远程控制无人保洁船航行和保洁工作；无人保洁船同时包含了水面大型垃圾打捞和水面小型悬浮物吸除两种功能，通过工作人员远程操控无人保洁船来清除水面垃圾，使水域保持洁净，恢复、维护水环境和水域健康。本发明专利技术具有运行费用低、投资节省、操作方便、经济和社会效益显著等优点，在城市化快速发展和能源、水环境危机的背景下极具研究推广价值。

A water cleaning system and its method

The invention discloses a water cleaning system and its method. The water cleaning system includes a cleaning ship, unmanned remote imaging system, visual control platform, the staff can be visualized on the control platform of remote control unmanned boat cleaning and cleaning work; no cleaning ship also contains a large and small water surface garbage salvage type suspension suction two functions, through the remote control unmanned staff cleaning boat to clear the garbage, causes the water to keep clean, recovery, maintenance of water environment and water health. The invention has the advantages of low operation cost, saving investment, convenient operation, remarkable economic and social benefits and so on. It has great research and popularization value under the background of rapid urbanization and energy and water environment crisis.

【技术实现步骤摘要】
一种水域保洁系统及其方法
本专利技术属于水环境治理领域，特别涉及一种水域保洁系统及其方法。
技术介绍
水环境是自然生态环境的重要组成部分，但伴随着工农业发展与城市化进程的加快，水环境恶化已成为不争的事实。各级政府及其相关职能部门也已经把水环境改善与修复列入了议事日程，并在实践中不断探索改善和修复水环境的良方。平原地区地势低平，水体流动性差，自净能力弱，容易形成死水，长期以往，会对当地的水生态环境、河道通航、居民宜居适应性、工农业发展等造成非常严重的负面影响。马路需要定期清扫、保养和修补，河流、湖泊等水域与马路一样，也需要定期打扫，维护水环境清洁。如何清除水面垃圾，目前采用得较多的是人工打捞的方法，它是水体清洁的一种传统方法，是通过清洁工手动打捞水中垃圾，达到改善水环境的目的。这种方法运行成本高，清洁效率低，清洁工劳动强度大，作业时间长，受天气影响大，如果清洁工在清洁过程中不慎落水，后果不堪设想。因此，迫切需要寻找更多的、经济实用的水域保洁技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种水域保洁系统及其工作方法。本专利技术所采用的具体技术方案如下：水域保洁系统，其包括：无人保洁船、可视化控制平台、远程成像系统、远程控制室、可伸缩机械臂、机械臂驱动装置、全方位摄像头、卫星导航系统信号接收器、固定伸缩杆、船载控制单元、抽水泵、过滤网、固定柱、浮箱、溢流孔、进水孔、输水支管、输水总管、压力传感器、保洁舱、出水软管、推进器驱动装置和推进器；无人保洁船上安装有由推进器驱动装置控制的推进器；远程成像系统包括遥感卫星、水域摄像头或无人机中的一种或多种，用于获取目标水域图像；可视化控制平台布置在远程控制室内，可伸缩机械臂布置在无人保洁船的船艏，可伸缩机械臂下方装有机械臂驱动装置，船载控制单元布置在无人保洁船的船舱内，全方位摄像头和卫星导航系统信号接收器安装在固定伸缩杆顶部，固定伸缩杆安装在无人保洁船上，固定伸缩杆的高度可调节；浮箱保持密闭且浮于保洁舱水面上方，保洁舱中浮箱下方位置设有压力传感器，浮箱上方通过固定柱固定支撑有过滤网；保洁舱中水面上方的侧壁上设有溢流孔，保洁舱中的水受到浮箱挤压后从溢流孔溢入河道中；若干个进水孔水平排列布置于无人保洁船侧壁且所处高度略低于水域水面，进水孔连接输水支管，输水支管汇集到一起后通过输水总管连接抽水泵，抽水泵另一端接有出水软管，出水软管的末端放置在过滤网上；机械臂驱动装置、全方位摄像头、抽水泵、压力传感器、卫星导航系统信号接收器和推进器驱动装置通过数据线连接船载控制单元；远程成像系统、可视化控制平台和船载控制单元依次通过无线网络相连进行数据交互。需要指出的是，本专利技术中的可视化控制平台、船载控制单元、远程成像系统均可以采用现有的商用设备，并不涉及其中的软件。作为优选，可视化控制平台上布置有若干块显示屏幕、船舶操纵杆、机械臂操作杆和按钮；不同的显示屏幕用于显示水域保洁过程中的不同信息，可伸缩机械臂由机械臂操作杆控制动作。作为优选，工作中的保洁舱水面与溢流孔持平，水域水面始终低于无人保洁船的吃水控制线，且略高于进水孔；浮箱随着过滤网中垃圾的增加而下沉，浮箱完全浸入水中时正好触碰到压力传感器。作为优选，所述的可视化控制平台通过无线网络与移动终端相连，用于将可视化控制平台中显示的内容推送至移动终端上。作为优选，无人保洁船上搭载有太阳能电池板和自备电源，太阳能电池板作为主要供电方式，产生的电通过输入电线输入到配电单元，再通过输出电线向耗电设备供电，而自备电源作为辅助供电。作为优选，所述的无人保洁船有多艘，均连接至可视化控制平台进行调度控制。本专利技术的另一目的在于提供一种使用上述水域保洁系统的水域保洁方法，其步骤如下：无人保洁船通过可视化控制平台进行远程操控；当进行水域保洁时，首先由远程成像系统将水域图像信息传给可视化控制平台，可视化控制平台在第一显示屏幕上显示水域实时水环境全景图，并提供放大显示功能；当确定保洁区域后，结合卫星导航系统信号接收器定位的无人保洁船所处位置，设置无人保洁船的行驶路线，在第一显示屏幕上显示保洁区域与行驶路线；通过可视化控制平台上的船舶操纵杆操控第二显示屏幕航行场景中的仿真无人保洁船按照设置的行驶路线航行，可视化控制平台通过无线网络向船载控制单元发出相同的动作指令，船载控制单元将该指令传输给推进器驱动装置，从而操控无人保洁船航行；当开始清除水域水面垃圾时，全方位摄像头将无人保洁船周边不同角度的实时画面传输到第三显示屏幕上，工作人员根据实时画面操作机械臂操作杆和按钮操控无人保洁船进行保洁工作，可视化控制平台通过无线网络向船载控制单元发出相同的动作指令，机械臂驱动装置根据船载控制单元传输过来的动作指令控制可伸缩机械臂打捞水面大型垃圾，并倒入到过滤网中；无人保洁船在打捞水面大型垃圾的同时进行水面小型悬浮物的吸除作业，这时抽水泵处于开启状态，将水面小型悬浮物连同水从进水孔吸入到输水支管，再汇入输水总管，然后经过出水软管排到过滤网里，水面小型悬浮物留在过滤网中，过滤出的水流入保洁舱，再通过溢流孔溢入水域中；随着过滤网中的垃圾不断增多，浮箱逐渐下沉，保洁舱中的水受到挤压从溢流孔溢入水域，当浮箱触碰到压力传感器时，关闭抽水泵，结束水域保洁作业；抽水泵的开关状态由船载控制单元控制。需要指出的是，上述所述的水面大型垃圾、水面小型悬浮物并非限定其具体的数值大小，仅用于相对比较而言。一般体积过大的垃圾无法通过进水孔吸入，因此需要通过机械臂进行夹取，而体积较小的垃圾则可以直接经过吸水、过滤进行去除。两者的具体数值可以根据保洁过程中的实际情况而定。作为优选，远程成像系统包括针对不同水域的多种水环境图像获取方式，在开阔水域进行大面积垃圾清除时，通过遥感卫星获取相应水域的遥感影像解译并显示在第一显示屏幕上；在狭长水域进行保洁时，通过安装水域摄像头拍摄目标区域的多角度照片并传输给可视化控制平台，可视化控制平台对这些照片进行画面合成并实时显示在第一显示屏幕上；当清理水域没有遥感影像，也没有安装水域摄像头时，利用无人机进行航拍，无人机将拍摄到的画面通过无线网络实时传输到可视化控制平台上，可视化控制平台对这些画面进行拼接处理，并显示在第一显示屏幕上。作为优选，还设有与无人保洁船配套的无线电遥控设备，用于直接在岸边操控无人保洁船的航行和水面垃圾清除作业。作为优选，无人保洁船开始工作前，需要对保洁舱内的水进行补充，保证保洁舱水面始终与溢流孔持平。本专利技术通过结合物联网技术、数字图像处理技术和无人驾驶技术，打造一套水域保洁系统，同时包含了水面大型垃圾打捞和水面小型悬浮物吸除两种功能，对需要治理的水域进行保洁，它能有效地改善水库、湖泊和平原河流的水体质量，使水域保持洁净，恢复、维护水环境和水域健康，并且对水域生态和航运影响小，还可以用来协助执法，远程成像系统和全方位摄像头可以记录水域周边的情况，帮助环保局、渔业等部门监督企业偷排及个人偷钓等行为。本专利技术具有运行费用低、投资节省、操作方便、经济和社会效益显著等优点，在城市化快速发展和能源、水环境危机的背景下极具研究推广价值。附图说明图1是水域保洁系统概念示意图；图2是水域保洁系统具体实施例示意图；图3是无人保洁船的示意图。图1～3中附图标记分别为：无人保洁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水域保洁系统，其特征在于，包括：无人保洁船(1)、可视化控制平台(4)、远程成像系统(5)、远程控制室(32)、可伸缩机械臂(3)、机械臂驱动装置(10)、全方位摄像头(11)、卫星导航系统信号接收器(12)、固定伸缩杆(13)、船载控制单元(16)、抽水泵(18)、过滤网(19)、固定柱(20)、浮箱(21)、溢流孔(22)、进水孔(23)、输水支管(24)、输水总管(25)、压力传感器(26)、保洁舱(27)、出水软管(29)、推进器驱动装置(30)和推进器(31)；无人保洁船(1)上安装有由推进器驱动装置(30)控制的推进器(31)；远程成像系统(5)包括遥感卫星(38)、水域摄像头(39)或无人机(40)中的一种或多种，用于获取目标水域图像；可视化控制平台(4)布置在远程控制室(32)内，可伸缩机械臂(3)布置在无人保洁船(1)的船艏，可伸缩机械臂(3)下方装有机械臂驱动装置(10)，船载控制单元(16)布置在无人保洁船(1)的船舱内，全方位摄像头(11)和卫星导航系统信号接收器(12)安装在固定伸缩杆(13)顶部，固定伸缩杆(13)安装在无人保洁船(1)上，固定伸缩杆(13)的高度可调节；浮箱(21)保持密闭且浮于保洁舱水面(44)上方，保洁舱(27)中浮箱(21)下方位置设有压力传感器(26)，浮箱(21)上方通过固定柱(20)固定支撑有过滤网(19)；保洁舱(27)中水面上方的侧壁上设有溢流孔(22)，保洁舱(27)中的水受到浮箱挤压后从溢流孔(22)溢入河道中；若干个进水孔(23)水平排列布置于无人保洁船(1)侧壁且所处高度略低于水域水面(2)，进水孔(23)连接输水支管(24)，输水支管(24)汇集到一起后通过输水总管(25)连接抽水泵(18)，抽水泵(18)另一端接有出水软管(29)，出水软管(29)的末端放置在过滤网(19)上；机械臂驱动装置(10)、全方位摄像头(11)、抽水泵(18)、压力传感器(26)、卫星导航系统信号接收器(12)和推进器驱动装置(30)通过数据线(8)连接船载控制单元(16)；远程成像系统(5)、可视化控制平台(4)和船载控制单元(16)依次通过无线网络(6)相连进行数据交互。...

【技术特征摘要】
1.一种水域保洁系统，其特征在于，包括：无人保洁船(1)、可视化控制平台(4)、远程成像系统(5)、远程控制室(32)、可伸缩机械臂(3)、机械臂驱动装置(10)、全方位摄像头(11)、卫星导航系统信号接收器(12)、固定伸缩杆(13)、船载控制单元(16)、抽水泵(18)、过滤网(19)、固定柱(20)、浮箱(21)、溢流孔(22)、进水孔(23)、输水支管(24)、输水总管(25)、压力传感器(26)、保洁舱(27)、出水软管(29)、推进器驱动装置(30)和推进器(31)；无人保洁船(1)上安装有由推进器驱动装置(30)控制的推进器(31)；远程成像系统(5)包括遥感卫星(38)、水域摄像头(39)或无人机(40)中的一种或多种，用于获取目标水域图像；可视化控制平台(4)布置在远程控制室(32)内，可伸缩机械臂(3)布置在无人保洁船(1)的船艏，可伸缩机械臂(3)下方装有机械臂驱动装置(10)，船载控制单元(16)布置在无人保洁船(1)的船舱内，全方位摄像头(11)和卫星导航系统信号接收器(12)安装在固定伸缩杆(13)顶部，固定伸缩杆(13)安装在无人保洁船(1)上，固定伸缩杆(13)的高度可调节；浮箱(21)保持密闭且浮于保洁舱水面(44)上方，保洁舱(27)中浮箱(21)下方位置设有压力传感器(26)，浮箱(21)上方通过固定柱(20)固定支撑有过滤网(19)；保洁舱(27)中水面上方的侧壁上设有溢流孔(22)，保洁舱(27)中的水受到浮箱挤压后从溢流孔(22)溢入河道中；若干个进水孔(23)水平排列布置于无人保洁船(1)侧壁且所处高度略低于水域水面(2)，进水孔(23)连接输水支管(24)，输水支管(24)汇集到一起后通过输水总管(25)连接抽水泵(18)，抽水泵(18)另一端接有出水软管(29)，出水软管(29)的末端放置在过滤网(19)上；机械臂驱动装置(10)、全方位摄像头(11)、抽水泵(18)、压力传感器(26)、卫星导航系统信号接收器(12)和推进器驱动装置(30)通过数据线(8)连接船载控制单元(16)；远程成像系统(5)、可视化控制平台(4)和船载控制单元(16)依次通过无线网络(6)相连进行数据交互。2.权利要求1所述的水域保洁系统，其特征在于，可视化控制平台(4)上布置有若干块显示屏幕、船舶操纵杆(34)、机械臂操作杆(35)和按钮(36)；不同的显示屏幕用于显示水域保洁过程中的不同信息，可伸缩机械臂(3)由机械臂操作杆(35)控制动作。3.如权利要求1所述的水域保洁系统，其特征在于，工作中的保洁舱水面(44)与溢流孔(22)持平，水域水面(2)始终低于无人保洁船(1)的吃水控制线(28)，且略高于进水孔(23)；浮箱(21)随着过滤网(19)中垃圾的增加而下沉，浮箱完全浸入水中时正好触碰到压力传感器(26)。4.如权利要求1所述的水域保洁系统，其特征在于，所述的可视化控制平台(4)通过无线网络与移动终端(17)相连。5.如权利要求1所述的水域保洁系统，其特征在于，无人保洁船(1)上搭载有太阳能电池板和自备电源，太阳能电池板作为主要供电方式，产生的电通过输入电线(14)输入到配电单元(15)，再通过输出电线(9)向耗电设备供电，而自备电源作为辅助供电。6.如权利要求1所述的水域保洁系统，其特征在于，所述的无人保洁船(...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾正华，周欣，
申请(专利权)人：南通安中水务科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32