本發(fā)明涉及一般清潔，具體涉及一種海面油污清理智能裝置、海面油污清理方法。

背景技術(shù)：

1、隨著石油工業(yè)和海上運輸業(yè)的發(fā)展，以及海洋經(jīng)濟活動的日益頻繁，導(dǎo)致海上原油泄露的事故頻繁發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年有數(shù)百萬噸的原油流入海洋。原油泄露不僅僅對人類的財產(chǎn)安全造成威脅，而且對海洋生物以及生態(tài)環(huán)境造成了惡劣的影響。

2、目前，清理海面油污的傳統(tǒng)方法是人工駕駛船只使用圍油柵將油污圍控，并利用清理設(shè)備對油污進行清理回收，此種方法不僅成本高。而且當(dāng)面對較為復(fù)雜的海面環(huán)境時，如大霧、多雨等天氣，工作人員將會因視線受阻而無法實時的操縱船只，當(dāng)需要作業(yè)面積過大時，則需大量船只和人員進行長時間工作，且由于油污中含有苯、芳香烴、硫化氫等有毒氣體，不利于工作人員的身體健康。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明公開了一種海面油污清理智能裝置、海面油污清理方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中人工清理油污成本高、難度大、易中毒的問題。

2、本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)解決方案是：

3、一種海面油污清理智能裝置，包括船體，所述船體具有空腔，空腔內(nèi)設(shè)有第一驅(qū)動電機，所述第一驅(qū)動電機的活動端通過轉(zhuǎn)軸與螺旋槳連接，螺旋槳位于船體尾部；所述船體頭部連接有油污清理結(jié)構(gòu)，油污清理結(jié)構(gòu)通過吸油管與儲油結(jié)構(gòu)連通，儲油結(jié)構(gòu)位于船體空腔內(nèi)；船體的左右兩側(cè)設(shè)有浮筒，所述浮筒能夠為船體提供浮力；船體頂部連接有太陽能電池板和視覺傳感器，所述太陽能電池板與蓄電池連接，蓄電池固定在位于船體尾部的電池倉中，視覺傳感器位于船體頭部，視覺傳感器兩側(cè)固定連接有照明燈。

4、進一步地，所述油污清理結(jié)構(gòu)包括滾筒組件；所述滾筒組件通過固定架固定連接在船體上；所述滾筒組件包括吸油滾筒和濾油滾筒，吸油滾筒與濾油滾筒之間具有接觸面積，吸油滾筒上設(shè)有吸油氈；所述吸油滾筒兩端設(shè)有主動齒輪，濾油滾筒兩端設(shè)有從動齒輪，所述主動齒輪與從動齒輪相嚙合；吸油滾筒與濾油滾筒連接處的下方設(shè)有集油盒。

5、進一步地，所述儲油結(jié)構(gòu)包括儲油倉和吸油泵；所述儲油倉通過吸油管與集油盒連通；吸油管上設(shè)有吸油泵，所述吸油泵為油污從油污清理結(jié)構(gòu)進入到儲油倉提供動力。

6、進一步地，所述固定架包括固定桿和連接塊，所述固定桿通過連接塊固定在船體上，連接塊之間設(shè)有加強桿；所述固定桿之間通過連接桿固定連接，固定桿上設(shè)有通孔，濾油滾筒通過傳動軸連接在固定架上，所述傳動軸位于通孔中，傳動軸通過連接件固定在固定桿上；所述連接件能夠輔助濾油滾筒與吸油滾筒之間產(chǎn)生相對位移。

7、進一步地，所述連接件包括固定塊和彈簧，所述彈簧一端連接傳動軸，另一端連接在固定塊上。

8、進一步地，所述吸油滾筒具有腔體，所述腔體中設(shè)有第二驅(qū)動電機，第二驅(qū)動電機通過聯(lián)動軸與主動齒輪連接，聯(lián)動軸兩端連接在固定架上；所述濾油滾筒表面設(shè)有紋路，能夠增加濾油滾筒與吸油氈之間的摩擦力。

9、進一步地，所述空腔中設(shè)有控制結(jié)構(gòu)，所述控制結(jié)構(gòu)包括總控模塊、定位模塊和通信模塊；所述定位模塊與通信模塊都與總控模塊連接，定位模塊能夠確定海面上油污的位置；通信模塊能夠向岸上回傳控制回執(zhí)和數(shù)據(jù)信息。

10、本發(fā)明的另一個目的是提供對一種海面油污清理智能裝置的控制方法。

11、一種海面油污清理方法，裝置啟動后，通過視覺傳感器采集船體四周的海面圖像，然后通過控制結(jié)構(gòu)中的圖像識別模塊確定是否存在油污；若不存在油污返航結(jié)束作業(yè)，若存在油污，通過控制結(jié)構(gòu)中的三維視覺標(biāo)定模塊建立油污空間特征點世界系坐標(biāo)，然后對裝置的運動路徑規(guī)劃，使裝置運動至油污坐標(biāo)點后通過油污清理結(jié)構(gòu)對油污清理，清理完畢后，重復(fù)上述流程，直至處理完油污后返航。

12、進一步地，所述圖像識別模塊首先選取油污訓(xùn)練樣本，確定樣本類別后，提取油污的特征點；在海面圖像輸入后，對圖像進行預(yù)處理，然后通過svm分類器分類圖像，最后輸出識別結(jié)果圖像確定是否存在油污。

13、進一步地，所述三維視覺標(biāo)定模塊在接收到存在油污信號后，定位模塊建立相機世界系坐標(biāo)，根據(jù)油污特征點建立像素系坐標(biāo)，相機世界系坐標(biāo)與像素系坐標(biāo)結(jié)合后得到圖像場景位姿參數(shù)；同時視覺傳感器采集船體四周視圖，建立油污特征點空間圖像坐標(biāo)，最后得到油污空間特征點世界系坐標(biāo)。

14、本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

15、本發(fā)明通過視覺傳感系統(tǒng)采集主體四周海面的圖像，根據(jù)提前錄入油污與海水的不同特征點確定油污的位置，然后自行規(guī)劃路線，到達油污位置后，通過油污清理結(jié)構(gòu)對油污進行清理。整個作業(yè)過程不需要人工的參與，工作效率高，節(jié)省成本。將吸油氈固定在吸油滾筒上，吸油氈吸取油污后，通過濾油滾筒將油污排到集油盒中，最終從集油盒中進入到儲油倉中，吸油氈就能夠重復(fù)利用。不僅提高了吸油氈的油污吸取效率，也降低了人工成本和原料成本。在吸油滾筒與濾油滾筒兩端設(shè)有齒輪，能夠保證滾筒之間保持相同的角速度轉(zhuǎn)動，并且避免了由于油污帶來的摩擦力減小導(dǎo)致轉(zhuǎn)速不同而無法濾油的問題。濾油滾筒通過連接件固定在固定架上，能夠保證兩個滾筒之間的彈性相切，能夠提高濾油的效率。

技術(shù)特征：

1.一種海面油污清理智能裝置，其特征在于，包括船體（1），所述船體（1）具有空腔，空腔內(nèi)設(shè)有第一驅(qū)動電機（2），所述第一驅(qū)動電機（2）的活動端通過轉(zhuǎn)軸（3）與螺旋槳（4）連接，螺旋槳（4）位于船體（1）尾部；所述船體（1）頭部連接有油污清理結(jié)構(gòu)（5），油污清理結(jié)構(gòu)（5）通過吸油管（6）與儲油結(jié)構(gòu)（7）連通，儲油結(jié)構(gòu)（7）位于船體（1）空腔內(nèi)；船體（1）的左右兩側(cè)設(shè)有浮筒（8），所述浮筒（8）能夠為船體（1）提供浮力；船體（1）頂部連接有太陽能電池板（9）和視覺傳感器（10），所述太陽能電池板（9）與蓄電池（11）連接，蓄電池（11）固定在位于船體（1）尾部的電池倉（12）中，視覺傳感器（10）位于船體（1）頭部，視覺傳感器（10）兩側(cè)固定連接有照明燈（13）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海面油污清理智能裝置，其特征在于，所述油污清理結(jié)構(gòu)（5）包括滾筒組件；所述滾筒組件通過固定架（50）固定連接在船體（1）上；所述滾筒組件包括吸油滾筒（51）和濾油滾筒（52），吸油滾筒（51）與濾油滾筒（52）之間具有接觸面積，吸油滾筒（51）上設(shè)有吸油氈；所述吸油滾筒（51）兩端設(shè)有主動齒輪（53），濾油滾筒（52）兩端設(shè)有從動齒輪（54），所述主動齒輪（53）與從動齒輪（54）相嚙合；吸油滾筒（51）與濾油滾筒（52）連接處的下方設(shè)有集油盒（55）。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種海面油污清理智能裝置，其特征在于，所述儲油結(jié)構(gòu)（7）包括儲油倉（71）和吸油泵（72）；所述儲油倉（71）通過吸油管（6）與集油盒（55）連通；吸油管（6）上設(shè)有吸油泵（72），所述吸油泵（72）為油污從油污清理結(jié)構(gòu)（5）進入到儲油倉（71）提供動力。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種海面油污清理智能裝置，其特征在于，所述固定架（50）包括固定桿（41）和連接塊（42），所述固定桿（41）通過連接塊（42）固定在船體（1）上，連接塊（42）之間設(shè)有加強桿（43）；所述固定桿（41）之間通過連接桿（44）固定連接，固定桿（41）上設(shè)有通孔（46），濾油滾筒（52）通過傳動軸（45）連接在固定架（50）上，所述傳動軸（45）位于通孔（46）中，傳動軸（45）通過連接件（47）固定在固定桿（41）上；所述連接件（47）能夠輔助濾油滾筒（52）與吸油滾筒（51）之間產(chǎn)生相對位移。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種海面油污清理智能裝置，其特征在于，所述連接件（47）包括固定塊（48）和彈簧（49），所述彈簧（49）一端連接傳動軸（45），另一端連接在固定塊（48）上。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種海面油污清理智能裝置，其特征在于，所述吸油滾筒（51）具有腔體，所述腔體中設(shè)有第二驅(qū)動電機（56），第二驅(qū)動電機（56）通過聯(lián)動軸（57）與主動齒輪（53）連接，聯(lián)動軸（57）兩端連接在固定架（50）上；所述濾油滾筒（52）表面設(shè)有紋路，能夠增加濾油滾筒（52）與吸油氈之間的摩擦力。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種海面油污清理智能裝置，其特征在于，所述空腔中設(shè)有控制結(jié)構(gòu)，所述控制結(jié)構(gòu)包括總控模塊（15）、定位模塊（16）和通信模塊（17）；所述定位模塊（16）與通信模塊（17）都與總控模塊（15）連接，定位模塊（16）能夠確定海面上油污的位置；通信模塊（17）能夠向岸上回傳控制回執(zhí)和數(shù)據(jù)信息。

8.一種海面油污清理智能裝置的海面油污清理方法，其特征在于，使用如權(quán)利要求1-7任一所述的一種海面油污清理智能裝置，包括：裝置啟動后，通過視覺傳感器（10）采集船體（1）四周的海面圖像，然后通過控制結(jié)構(gòu)中的圖像識別模塊確定是否存在油污；若不存在油污返航結(jié)束作業(yè)，若存在油污，通過控制結(jié)構(gòu)中的三維視覺標(biāo)定模塊建立油污空間特征點世界系坐標(biāo)，然后對裝置的運動路徑規(guī)劃，使裝置運動至油污坐標(biāo)點后通過油污清理結(jié)構(gòu)（5）對油污清理，清理完畢后，重復(fù)上述流程，直至處理完油污后返航。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種海面油污清理智能裝置的海面油污清理方法，其特征在于，所述圖像識別模塊首先選取油污訓(xùn)練樣本，確定樣本類別后，提取油污的特征點；在海面圖像輸入后，對圖像進行預(yù)處理，然后通過svm分類器分類圖像，最后輸出識別結(jié)果圖像確定是否存在油污。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種海面油污清理智能裝置的海面油污清理方法，其特征在于，所述三維視覺標(biāo)定模塊在接收到存在油污信號后，定位模塊（16）建立相機世界系坐標(biāo)，根據(jù)油污特征點建立像素系坐標(biāo)，相機世界系坐標(biāo)與像素系坐標(biāo)結(jié)合后得到圖像場景位姿參數(shù)；同時視覺傳感器（10）采集船體（1）四周視圖，建立油污特征點空間圖像坐標(biāo)，最后得到油污空間特征點世界系坐標(biāo)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一般清潔技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種海面油污清理智能裝置、海面油污清理方法，用于海面油污清潔，包括船體，船體具有空腔，空腔內(nèi)設(shè)有第一驅(qū)動電機，第一驅(qū)動電機的活動端通過轉(zhuǎn)軸與螺旋槳連接，螺旋槳位于船體尾部；船體頭部連接有油污清理結(jié)構(gòu)，油污清理結(jié)構(gòu)通過吸油管與儲油結(jié)構(gòu)連通，儲油結(jié)構(gòu)位于船體空腔內(nèi)；船體的左右兩側(cè)設(shè)有浮筒，所述浮筒能夠為船體提供浮力；船體頂部連接有太陽能電池板和視覺傳感器，所述太陽能電池板與蓄電池連接，蓄電池固定在位于船體尾部的電池倉中，視覺傳感器位于船體頭部，視覺傳感器兩側(cè)固定連接有照明燈。本發(fā)明裝置進行作業(yè)過程中不需要人工的參與，工作效率高，節(jié)省成本。

技術(shù)研發(fā)人員：杜立彬,高健男,李正寶,戴建峰,馬凱
受保護的技術(shù)使用者：山東科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/1/12

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