一种景观式静态水域水面垃圾自动收集器的设计.docx

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潜水泵和其电机为驱动及涡流生成装置，潜水泵安装于外胆底部，泵的入水口与胆内相通，出水口位于胆外水中，也可以通过固定水管伸于水面上方，设计潜水泵的泵水量及外胆尺寸能够使胆内水面与胆外水面保持一定的水位差，并在胆内形成微旋涡对周边水面产生吸力为保证收集器正常工作，水面垃圾能够顺利流入收集器，收集器外胆的上边缘必须略低于水面1-2cm且位置相对固定，因此还设计了悬浮固定装置悬浮固定装置由真空浮仓、锚式固定杆以及连接绳索等组成，真空浮仓围绕于外胆外周，锚式固定杆固定于近岸较浅水域，杆上连接绳索，绳索另一端连接于收集器外壳总体结构设计如图1所示图1景观式静态水域垃圾自动收集器结构示意图2.2工作原理能量收集和转换装置的太阳能光伏板收集太阳能后转变为电能驱动电机运转，电机带动水泵运转水泵工作将胆内的水不断排出，在胆内形成微漩涡产生吸力，周边水面的水自动流向胆内漩涡，由此不断循环，使得水面垃圾随水流进入内胆，聚集在一起，人工定期清理垃圾或更换内胆即可保证收集器正常工作该收集器的关键在于1-2cm水位差的控制，根据阿基米德物体浮沉定律，作用于水中物体的浮力的大小等于物体所排开的水的质量，该收集器形状为倒锥状，其底部和外胆都会受到水的浮力，锥体以其圆心为中心，整个外胆周围法向所受压力大小相等，方向相反，故可以相互抵消。

因此，控制水位差的关键就在于控制水泵的排水量和排水速度以及收集器的吃水深度因为收集器正常工作时是悬浮于水面的，其胆内充满水，故其浮力可忽略不计，悬浮主要依赖于真空浮仓提供的浮力来实现创新点分析该收集器的创新之处主要体现在：（1）收集器由太阳能光伏板供能，无需外接电源，安全环保太阳能为一次清洁能源，属于可再生能源，符合目前的能源环保理念2）利用水流微漩涡原理自动收集垃圾，节约人力，提升效率相较于目前最为常见的人工打捞方式，微漩涡使得水面垃圾自动聚拢，实现了垃圾清理的自动化，解放了人力3）太阳能光伏板可设计组合为不同形状，兼具湖面景观装饰效果应用前景分析目前，景区人工湖等静态水域水面垃圾主要靠人力清除，工人作业强度大，工作危险性高且清洁效率不理想，该水面垃圾自动收集器机动灵活，制造成本低，结构简单，使用方便，兼具清洁和景观双重功用，可广泛应用于湖面等小型静态水域水面清洁，特别适合于景区人工湖、静态河流、水库、鱼塘等的水面清洁与景观装饰，取代传统人工作业该收集器普及应用后，将能够大力改善景区水域的清洁度，提高水域环境治理的自动化程度，降低清洁工人的劳动强度，节约人力，保障作业人员的安全性，同时，设计组合成不同形状的太阳能光伏板在水面上方形成的独特的景观，可提高静态水域的观赏性。

收集器只利用太阳能保障其工作，无需外电源，符合节能、环保的理念，因此，该收集器具有很好的发展前景，具有广阔的市场需求和应用价值2 结论该水面垃圾自动收集器主要由垃圾收集装置、能量收集和转换装置、驱动及涡流生成装置和悬浮固定装置等四大部分组成，收集器悬浮于水面工作，主要利用太阳能供能驱动水泵泵水，在水域局部产生微旋涡促使水面悬浮垃圾自动聚集收入收集器下一步研究可根据水域面积大小计算设计不同型号的收集器供不同用户选择随着人工智能的持续发展和太阳能光伏技术的不断成熟，该收集器还可做进一步的改进：一是置入人工智能控制系统，使得收集器内胆中集满垃圾后能够发出智能提示信号，对垃圾进行智能分类处理；二是改进设计太阳能光伏板及其电路，增设蓄电池，使其晴天时在蓄电池内储存电能，保证夜晚及阴天均能持续工作[1] 参考文献【相关文献】曾义聪,刘建发.水面悬浮垃圾自动清理机的设计研究,徐州工程学院学报（自然科学版）,2013年3月.[2] 原建洋,窦岩.市面上典型水面垃圾清理船对比研究,科技创新导报,2019.1.[3] 傅鹏有,罗亮.旋涡式水面垃圾清理装置及其远程监控系统设计,自动化与仪表,2019.1.[4] 戴毓.探讨城市水面垃圾清理器设计研究,现代装饰（理论）,2015.1.[5] 李彧雯,顾仲翔.太阳能小型水域垃圾清理系统设计,南方农机,2019.1.⑹朱盛颖•一种旋涡式水面清洁机器人，兵工自动化,2018.5.P77-79.[7] 刘坤鹏•基于STM32控制系统的水面智能垃圾清理器设计，中国机械.2014.7.[8] 陶海龙.环保形水面垃圾清理收集船的研制,第二届全国大学生创新论坛论文集.[9] 袁胜发•气动式水面垃圾清理装置的研究.[J]液压与气动.2008.1.[10] 华洵,曹雪花•基于arm的水上垃圾清理机器人设计方法.[J]电脑知识与技术.2019.1.。