智能化海洋垃圾回收船

1.本实用新型涉及海洋垃圾清理技术领域，具体为智能化海洋垃圾回收船。


背景技术：

2.目前海洋垃圾的处理与回收多采用人机结合的方式，由人驾驶船舶对海洋垃圾进行清扫回收，不仅效率较低，而且其驾驶由内燃机驱动装置作为动力的船舶进行工作，又加剧了对坏境的污染。无人船清扫回收海洋垃圾成为一种新型方式，但无人船体积较小，对海洋垃圾的回收量有限，仅能简单的识别一小区域的垃圾并进行打捞，造成回收船回收垃圾的效率低，甚至某些小型无人船的续航能力有限，无法完成此任务，导致无人船清扫回收海洋垃圾时需要配备人员及另一船舶对其垃圾进行转运处理，无法实现海洋垃圾回收的无人化操作。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种智能化海洋垃圾回收船，解决现阶段海上海洋垃圾遍布、防治倾倒废弃物对海洋环境的污染损害等问题，垃圾回收效率高，对海面生态破坏小，坚持绿色发展理念，维护海洋生态安全。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：智能化海洋垃圾回收船，包括双体船船体，传送带，可拆卸式垃圾收集仓，自动起降装置，喷水推进装置，浮子发电装置，视觉识别系统。所述双体船船体中部设有传送带，可传送垃圾，所述传送带上装有淋水孔，所述传送带后方与可拆卸式垃圾收集仓相连，可使垃圾在传送带上控水后可直接运送至垃圾收集仓，完成垃圾的收集，所述拆卸式垃圾收集仓下部设有自动起降装置，所述拆卸式垃圾收集仓内设有红外线高度传感器，所述装置尾部装有喷水推进装置，尾部上方设置有浮子发电装置，前端船体连接部位装有视觉识别系统。
5.优选的，所述装置主体采用双体船结构，双体船中间部分设置有传送带装置，所述双体船结构稳性较高，抗风浪能力强，激波阻力小，具有较大的储存空间，为单体船的60％。
6.优选的，所述装置采用浮子发电装置为发电，可直接利用海上的环保的波浪能进行发电，为无人船提供部分电力，同时采用高性能锂电池作为储能装置，绿色环保，实现装置的自主发电，保证其能源供给。
7.优选的，垃圾回收船采用喷水推进装置，进水管底部设置有格栅，减少海洋垃圾对推进装置的影响，其喷水推进装置具有噪声低，吃水浅，操纵性好等特点。
8.优选的，所述传送带装置位于双体船中间部位，传送带前端位于水面之下，当垃圾位于传送带上方的水面时，随着装置移动，垃圾便会运输至传送带上，完成垃圾的收集工作，所述传送带装置上带有淋水孔，可减少垃圾的附带重量，减少整体负担。
9.优选的，所述可拆卸式垃圾收集仓位于双体船两侧，且内部设有红外线高度传感器，可检测垃圾仓内的垃圾高度，一侧设置有收集仓垃圾口，可将传送带的垃圾由此进口进入收集仓，收集仓底部装有起降装置，可在垃圾转运过程中，底部起降装置将可拆卸式垃圾
收集仓推起至一定高度。
10.优选的，所述自动起降装置，中部采用电动推杆支撑，上部设置有卡槽，其卡槽对可拆卸式垃圾收集仓进行限位，所述自动起降装置实现可拆卸式垃圾收集仓的上下移动。
11.优选的，所述装置的自动视觉检测系统采用三种不同的识别与跟踪方法相结合的方法，实现了无人船对水面目标的识别与跟踪,其识别准确度高，距离远。其中yolov3算法完成对水面目标的识别工作；a-mosse自适应卷积滤波方法增强了当目标性状与大小发生变化时的跟踪准确性；yolov3和deepsort相结合实现了对水面目标的先识别其类别后对其跟踪的工作，提高整体识别效率，优越性与实际应用意义。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：解决了现有人机结合方式收集垃圾效率低，工作范围有限，投入人力及成本过大等问题，通过自发电无人船在海洋平面进行视觉识别，识别垃圾区域并前往进行垃圾收集工作，实现垃圾回收工作的无人化，提高整体垃圾回收效率，减少成本，绿色环保。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的附图中：
14.图1是本实用新型一种智能化海洋垃圾回收船侧视图的示意性结构；
15.图2是本实用新型一种智能化海洋垃圾回收船俯视图的示意性结构；
16.图3是本实用新型一种智能化海洋垃圾回收船的内部的示意性结构；
17.附图标记：1-可拆卸式垃圾收集仓、2-传送带、3-视觉检测摄像头、4-红外接收端、5-船体上部连接装置、6-浮子发电装置、7-喷水推进器、8-传送带连接轴、9-尾部滑道、10-格栅、11-电动推杆、12-自动起降装置、13-卡槽、14-发电机、15-锂电池、16-收集仓垃圾口
具体实施方式
18.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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.如图3所示，智能化海洋垃圾回收船主要包括1-可拆卸式垃圾收集仓、2-传送带、3-视觉检测摄像头、4-红外接收端、5-船体上部连接装置、6-浮子发电装置、7-喷水推进器、8-传送带连接轴、9-尾部滑道、10-格栅、11-电动推杆、12-起降装置、13-卡槽、14-发电机、15-锂电池、16-收集仓垃圾口。
20.具体地，如图1所示，将浮子发电装置6配合发电机14分布在装置两侧利用海上资源转化获得电能，并采用高性能锂电池15储存电能，为整个装置提供电能。
21.具体地，在选择动力电源时，主要从以下三个方面考虑：(1)使蓄电池电量能够满足使用要求，满足装置四个推进器电动机所需额定电压；(2)为了减小装置的总体重量和改
45.载重量：1.625t
–
0.9t＝0.725t
46.满载排水量：1.625t。
47.吃水性能计算：
48.(1)为达到重力与浮力平衡，需满足：
49.(2)重力与浮力大小相等，方向相反，即
[0050][0051]
(3)重心g和浮心b在同一铅垂线上
[0052]
首先对装置重量进行估算：
[0053]
(1)装置钢料重量估算：
[0054]
我们所设计的装置主要尺度为：单体一侧，型宽：b＝0.6m总长：l＝2.4m型深：d＝1.2m，所以装置外壳选用一般强度a型钢，厚度为5mm，船体上部封盖钢材选用a型钢，厚度3mm，根据船型计算，得出装置钢料重量为：
[0055]
m1＝(8.132
×
0.005+2.36
×
0.003)
×
7.85
×
103＝374.76kg
[0056]
(2)传送带装置重量估算
[0057]
传送带使用0.5mm钢带
[0058]
m2＝3.6
×
0.0005
×
7.85
×
103+7.4
×
3+2
×3×
3＝54.33kg
[0059]
(3)收集仓装置钢料重量估算
[0060]
所用钢材选用cor-ten钢材，厚度为3mm，
[0061]
m3＝((1.6+1)
×1×
0.5
×
4+0.4
×
1.04
×
4)
×
0.003
×
7.85
×
103＝161.64kg
[0062]
(4)船体上部连接部位装置重量估算
[0063]
m4＝(0.7275
×
2+0.24
×
4)
×
0.003
×
7.85
×
103＝56.87kg
[0064]
(5)船体两侧中部连接装置重量估算
[0065]
m5＝(0.5
×
1.6+0.1
×
0.5+0.1
×
1.6)
×2×
0.003
×
7.85
×
103＝47.57kg
[0066]
(6)喷水推进器重量估算
[0067]
m6＝7.5
×
4＝30kg
[0068]
(7)起降装置重量估算
[0069]
m7＝(0.6
×
1.6
×
0.005+0.4
×1×
0.005)
×2×
7.85
×
103＝106.76kg
[0070]
(8)电机重量估算：
[0071]
选用发电机单个重量为7.2kg，电动机单个重量7.9kg
[0072]
所用电机总重为：
[0073]
m8＝7.2
×
4+7.9＝36.7kg
[0074]
(9)高性能锂电池重量估算
[0075]
选用的锂电池每个重量为7.2kg
[0076]
所用锂电池总重为：
[0077]
m9＝7.2
×
2＝14.4kg
[0078]
装置总重量估算：
[0079]m总
＝374.76+54.33+161.64+56.87+47.57+30+106.76+36.7+14.4＝883.03kg
[0080]
总重量按照900kg计算
[0081]
又因为
[0113]
s——迎风面积，m2[0114]
v——巡航速度，m/s
[0115]
r＝fw+r
t
＝85.97n
[0116]
计算弗汝德数：
[0117][0118]
查资料得，低速船摩擦阻力占总阻力70％至80％。经计算的装置总阻力为：r总＝122.81n。
[0119]
综上所述，在现有技术下该装置为解决此矛盾问题应运而生，装置通过波浪能进行发电，实现能源自供给，扩大了垃圾船的工作范围，提高了续航能力，通过视觉检测技术，对海洋垃圾进行识别，并自动前往进行垃圾收集工作，实现垃圾收集的无人化操作，传送带设计可有效地对海面垃圾进行收集工作，且双体船设计储存空间大，稳性好，可长时间工作，可拆卸式垃圾收集仓方便了垃圾的转运工作，提高了垃圾回收效率，对垃圾转运工作提供帮助。
[0120]
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.智能化海洋垃圾回收船，其特征在于，包括双体船船体，传送带，可拆卸式垃圾收集仓，自动起降装置，喷水推进装置，浮子发电装置，视觉识别系统；所述双体船船体中部设有传送带，可传送垃圾，所述传送带上装有淋水孔，所述传送带后方与可拆卸式垃圾收集仓相连，可使垃圾在传送带上控水后可直接运送至垃圾收集仓，完成垃圾的收集，所述拆卸式垃圾收集仓底部设有自动起降装置，所述拆卸式垃圾收集仓内设有红外线高度传感器，所述装置尾部装有喷水推进装置，尾部上方装有浮子发电装置，前端船体连接部位装有视觉识别系统。2.根据权利要求1所述的智能化海洋垃圾回收船，其特征在于，船舶类型设置为双体船结构。3.根据权利要求1所述的智能化海洋垃圾回收船，其特征在于，垃圾运输装置采用传送带运输垃圾，所述传送带前端位于水面之下。4.根据权利要求1所述的智能化海洋垃圾回收船，其特征在于，传送带上设置有淋水孔。5.根据权利要求1所述的智能化海洋垃圾回收船，其特征在于，采用可拆卸式垃圾收集仓，内部设有红外线高度传感器，底部设有起降装置。6.根据权利要求1所述的智能化海洋垃圾回收船，其特征在于，自动起降装置中部采用电动推杆支撑，上部设置有卡槽。7.根据权利要求1所述的智能化海洋垃圾回收船，其特征在于，推进装置采用喷水推进装置。8.根据权利要求1所述的智能化海洋垃圾回收船，其特征在于，发电装置采用四个浮子发电装置，所述浮子发电装置，位于整个垃圾回收船尾部上方，利用波浪能为装置提供电力，同时采用采用高性能锂电池作为储能装置。

技术总结
本实用新型提出了一种智能化海洋垃圾回收船。为应对人机结合方式回收垃圾投入人力过大，成本高，回收效率低等问题。装置主体包括双体船结构，传送带，可拆卸式垃圾收集仓，视觉检测装置，浮子发电装置，喷水推进装置。装置前端设置有视觉检测系统，通过三种视觉检测与跟踪的方法对垃圾进行识别，并前往收集垃圾，在中部位置设有传送带，进行垃圾收集，并将垃圾传送至两侧垃圾收集仓内，喷水推进装置提供动力，利用浮子发电装置发电，高性能锂电池储能，为装置提供动力来源。本装置可自动识别垃圾位置，自动前往收集，实现海洋垃圾回收的无人化操作，提高海洋垃圾收集效率，扩大工作范围，极大地节约了人力物力，具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。


技术研发人员：白连泉 孙忠玉 张梦雨 周佳慧 齐恒 郑智斐 巩庆涛 周雅 法良辉 苗哲 郭传槟
受保护的技术使用者：鲁东大学
技术研发日：2022.05.18
技术公布日：2023/6/1