本发明涉及水体垃圾清理设备技术领域，特别涉及一种螺旋式水体悬浮垃圾清理装置。
背景技术：
海洋、河流、水库等的悬浮垃圾处理工作一直是世界性环保难题。受降雨等影响，每年有大量悬浮垃圾进入海洋、河流中形成垃圾漂浮带，对水生物及人们生活造成严重的危害。目前没有收集悬浮垃圾的有效措施，在形成漂浮带后再通过人工打捞清理的方法不能有效的保护海洋、河流的环境清洁，并且这种方法费时费力，不能达到很好的治理效果。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题
为了解决上述问题，本发明提供了一种螺旋式水体悬浮垃圾清理装置，控制器自动定时控制水泵吸水形成水面涡流，将装置附近的水流连带水流中的悬浮垃圾吸进装置内部，水经出水孔和细网孔流出，悬浮垃圾经螺旋梯被收集到收集网袋中，大大节省了人力物力，并且达到了提前预防垃圾漂浮带形成的效果。
(二)技术方案
一种螺旋式水体悬浮垃圾清理装置，包括装置本体，所述装置本体包括外盘，所述外盘的内圈为吸入口，所述外盘的外圈周向对称设有一组悬浮球，所述悬浮球外层为可降解泡沫层，所述悬浮球内层为空腔，所述外盘和所述悬浮球位于水面上，所述外盘底部连接导流腔，所述导流腔为上宽下窄结构，所述导流腔的内圈与所述吸入口相连通，所述导流腔的外圈为动力室，所述动力室内设有水泵，所述水泵通过连接块固定于所述导流腔的内壁上，所述水泵的进水管伸入所述外盘并与所述外盘的上表面相交，所述进水管与所述外盘的交界面设有过滤网，所述水泵的出水管伸出于所述导流腔的窄口壁，所述动力室内还设有控制箱和蓄电池，所述控制箱内设有控制器、定时模块、故障检测模块、报警模块、gps定位模块和无线通信模块，所述导流腔的宽口与所述外盘相连，所述导流腔的窄口连接分流腔，所述分流腔的腔壁上设有斜向的出水孔，所述分流腔的内壁上设有螺旋梯，所述螺旋梯的首端位于所述分流腔的内壁顶部，所述螺旋梯的尾端位于所述分流腔下部的正中心，所述螺旋梯为网状结构，所述螺旋梯上均布细网孔，所述分流腔的内壁底部设有红外传感器对，所述红外传感器对包括红外发送传感器和红外接收传感器，所述红外发送传感器和所述红外接收传感器相对的位于所述分流腔的内壁上面，所述红外传感器对位于所述螺旋梯尾端的下方，所述分流腔的底部连接收集网袋，所述收集网袋上均布细网孔，所述收集网袋的底部正中心连接一负荷，所述导流腔的外壁上对称的设有一对安装支架，所述安装支架伸出于水面，所述安装支架的顶部设有太阳能光伏板，两个所述太阳能光伏板相背的与水平面呈45°设置，所述定时模块、所述红外传感器对和所述故障检测模块连接所述控制器的输入端，所述控制器的输出端分别连接所述水泵、所述报警模块、所述gps定位模块和所述无线通信模块，所述控制器通过所述gps定位模块与gps定位卫星进行数据交互，所述控制器通过所述无线通信模块与远端的控制中心进行通信连接，所述太阳能光伏板通过所述蓄电池给装置各部分提供工作电压。
进一步的，所述悬浮球的数量至少为4以上的偶数个。
进一步的，所述水泵的数量至少为2个。
进一步的，所述控制器选用16位单片机mc95s12dj128。
进一步的，所述gps定位模块选用et-318sirfstariiigps芯片组。
进一步的，所述无线通信模块为2g、3g或4g通信模组。
进一步的，所述太阳能光伏板为单晶硅太阳能光伏板。
进一步的，所述蓄电池为锂离子蓄电池。
(三)有益效果
本发明提供了一种螺旋式水体悬浮垃圾清理装置，控制器自动定时控制水泵吸水形成水面涡流，从而在吸入口形成负压，将吸入口附近的水流连带水流中的悬浮垃圾卷进装置内部，水经出水孔和细网孔流出，悬浮垃圾经螺旋梯被收集到收集网袋中，大大节省了人力物力，并且达到了提前预防垃圾漂浮带形成的效果，红外传感器对检测网袋内垃圾是否已满，故障检测模块检测装置是否正常工作，当装置出现异常时，无线通信模块将报警信息连同装置的gps定位信息发送给控制中心进行处理，实现了智能化的远程监控，装置通过太阳能光伏板提供工作电压，符合真正节能环保的设计理念，装置结构简单，成本低廉，系统功耗低，检测精度高，响应速度快，稳定性和可靠性好，使用灵活，具有良好的可扩展性及推广应用价值。
附图说明
图1为本发明所涉及的一种螺旋式水体悬浮垃圾清理装置的剖面结构示意图。
图2为本发明所涉及的一种螺旋式水体悬浮垃圾清理装置的俯视结构示意图。
图3为本发明所涉及的一种螺旋式水体悬浮垃圾清理装置的系统工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所涉及的实施例做进一步详细说明。
结合图1～图3，一种螺旋式水体悬浮垃圾清理装置，包括装置本体，装置本体包括外盘1，外盘1的内圈为吸入口2，外盘1的外圈周向对称设有一组悬浮球20，悬浮球20外层为可降解泡沫层10，悬浮球内层为空腔11，外盘1和悬浮球20位于水面上，外盘1底部连接导流腔3，导流腔3为上宽下窄结构，导流腔3的内圈与吸入口2相连通，导流腔3的外圈为动力室4，动力室4内设有水泵6，水泵6通过连接块5固定于导流腔3的内壁上，水泵6的进水管7伸入外盘1并与外盘1的上表面相交，进水管7与外盘1的交界面设有过滤网8，水泵6的出水管9伸出于导流腔3的窄口壁，动力室4内还设有控制箱和蓄电池，控制箱内设有控制器、定时模块、故障检测模块、报警模块、gps定位模块和无线通信模块，导流腔3的宽口与外盘1相连，导流腔3的窄口连接分流腔12，分流腔12的腔壁上设有斜向的出水孔13，分流腔12的内壁上设有螺旋梯14，螺旋梯14的首端位于分流腔12的内壁顶部，螺旋梯14的尾端位于分流腔12下部的正中心，螺旋梯14为网状结构，螺旋梯14上均布细网孔，分流腔12的内壁底部设有红外传感器对15，红外传感器对15包括红外发送传感器和红外接收传感器，红外发送传感器和红外接收传感器相对的位于分流腔12的内壁上面，红外传感器对15位于螺旋梯14尾端的下方，分流腔12的底部连接收集网袋16，收集网袋16上均布细网孔，收集网袋16的底部正中心连接一负荷17，导流腔3的外壁上对称的设有一对安装支架18，安装支架18伸出于水面，安装支架18的顶部设有太阳能光伏板19，两个太阳能光伏板19相背的与水平面呈45°设置，定时模块、红外传感器对15和故障检测模块连接控制器的输入端，控制器的输出端分别连接水泵6、报警模块、gps定位模块和无线通信模块，控制器通过gps定位模块与gps定位卫星进行数据交互，控制器通过无线通信模块与远端的控制中心进行通信连接，太阳能光伏板19通过蓄电池给装置各部分提供工作电压。
悬浮球20设置在外盘1的周圈外围，悬浮球20外层为可降解材料层10，当悬浮球20破损时，可直接更换废弃，不会对环境造成破坏，悬浮球20的内层为空腔11，可注入氢气或氦气，装置在悬浮球20的作用下悬浮于水面，装置的外盘1与水面齐平。为了保持装置在水中的稳定性，根据悬浮球20的体积大小，悬浮球20的数量可作不同调整，但至少为4的偶数个。
定时模块用于设定装置的工作时间和工作间隔时间，设定完毕，装置每间隔工作间隔时间后开始工作，工作时间完毕，装置进入待机状态。故障检测模块检测装置是否处于正常工作状态，当装置工作异常时，故障检测模块发送故障信号给控制器，控制器触发报警模块，并通过无线通信模块将报警信息连同定位信息发送给远端的控制中心，控制中心安排人员对装置进行及时检修。
水泵6工作时，进水管7吸水形成涡流，从而在外盘1内圈即吸入口2处形成负压，将吸入口附近的水流连带水流中的悬浮垃圾吸进装置内部。为了保证装置的吸附力及不同水泵功率大小的差异，水泵6的数量至少为2个，且均匀分布在导流腔3的外圈，从而在吸入口2处形成比较均匀的负压。水泵6吸入的水流直接从出水管9排出装置外。过滤网8防止水泵6工作时从进水管7吸入较小的悬浮颗粒，而影响水泵6正常工作，甚至损坏水泵6。
分流腔12的腔壁上设有若干出水孔13，当水流吸进来的时候，水可从出水孔13中流出装置外，且斜向的出水孔13更加有利于水流的快速排出。悬浮垃圾经螺旋梯14滑至收集网袋16内，降低了对收集网袋16的冲击力。螺旋梯14和收集网袋16上面的细网孔均为了使水排出。收集网袋16底部正中的负荷17使收集网袋16在水下保持直立状态，保证了收集网袋16的垂直性和整个装置的稳定性，同时负荷17对收集网袋16具有纵向的收缩作用，使收集网袋16的上部区域压靠在悬浮垃圾上面，螺旋梯14对悬浮垃圾起阻隔作用，防止悬浮垃圾进入分流腔12中。
红外传感器对15位于分流腔12的内壁底部，用于监测收集网袋16内的悬浮垃圾是否已满，当悬浮垃圾已堆积到红外传感器对15的高度时，控制器触发报警模块，并通过无线通信模块将报警信息连同定位信息发送给远端的控制中心，控制中心安排人员将悬浮垃圾及时回收。
控制器对定时模块的定时信息、红外传感器对15的检测信号和故障检测模块的故障信号进行处理，输出控制信号分别控制水泵6和报警模块工作，同时通过gps定位模块接收gps定位卫星的导航电文，以及通过无线通信模块将报警信息连同gps定位信息发送给远端的控制中心。为了简化电路，降低成本，提高系统后期的可扩展性，控制器选用16位单片机mc95s12dj128，其内置128kb的flash、8kb的ram和2kb的eeprom，具有5v输入和驱动能力，cpu工作频率可达到50mhz。29路独立的数字i/o接口，20路带中断和唤醒功能的数字i/o接口，2个8通道的10位a/d转换器，具有8通道的输入捕捉/输出比较，还具有8个可编程pwm通道。具有2个串行异步通信接口sci，2个同步串行外设接口spi，i2c总线和can功能模块等，满足设计要求。
gps定位模块选用et-318sirfstariiigps芯片组，sirfstariiigps芯片组具有灵敏度高，低信号下快速ttff(首次定位时间)，20通道全视野跟踪，跟踪速度精度为0.1m/s，支持nmea0183和sirf二进位协议，通过串口固定输出nmea0183规定的数据信息。mc95s12dj128接收其中的推荐定位信息，获得时间、经纬度等信息。
无线通信模块为2g、3g或4g通信模组，移动网络信号覆盖范围广，信号幅度强，具有极高的性价比，保证了装置的无线传输效率，实现了智能化的远程监控。
装置的外壁通过安装支架18设置一对太阳能光伏板19，两个太阳能光伏板19相背的与水平面呈45°，使太阳能光伏板19能全天候高效的吸收太阳光能，同时太阳能光伏板19采用单晶硅太阳能光伏板，具有极高的光伏转换效率，进一步提高了太阳光能利用率，为装置提供充足的电能。太阳能光伏板19转换的电能存储于蓄电池中，蓄电池采用锂离子蓄电池，反复充放电次数高，使用寿命长，且转化效率高，体现了节能环保的精神。
本发明提供了一种螺旋式水体悬浮垃圾清理装置，控制器自动定时控制水泵吸水形成水面涡流，从而在吸入口形成负压，将吸入口附近的水流连带水流中的悬浮垃圾卷进装置内部，水经出水孔和细网孔流出，悬浮垃圾经螺旋梯被收集到收集网袋中，大大节省了人力物力，并且达到了提前预防垃圾漂浮带形成的效果，红外传感器对检测网袋内垃圾是否已满，故障检测模块检测装置是否正常工作，当装置出现异常时，无线通信模块将报警信息连同装置的gps定位信息发送给控制中心进行处理，实现了智能化的远程监控，装置通过太阳能光伏板提供工作电压，符合真正节能环保的设计理念，装置结构简单，成本低廉，系统功耗低，检测精度高，响应速度快，稳定性和可靠性好，使用灵活，具有良好的可扩展性及推广应用价值。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。