关于海洋垃圾污染及其新型海洋清理机器人的研究

曹文鹏 李伟嘉 郭怀睦 金星 刘灿

摘要：海洋占到地球表面的70%，是孕育生命的摇篮，也是地球上最为稳定的生态系统。随着社会经济的不断发展以及人口数量的不断增加，海洋运输业实现了良好的发展，随之而来的是大量的废水、废物等被倾入到海中，使得海水性状出现变化，严重破坏了海洋的生态平衡。海洋垃圾是海洋污染物的一种。海洋垃圾的种类从简单到复杂，数量从少到多，其危害从局部逐步扩展到全球。海洋垃圾还是多种污染物的载体，通过生物链危害人类健康。当前由于海洋污染造成了鱼群死亡、赤潮泛滥、珍贵的海洋生物逐渐消失，海洋垃圾问题就难以得到彻底解决。政府和利益相关者应采取紧急行动应对海洋垃圾污染，以实现海洋的可持续发展。因此必须要采取有效的措施进行海洋垃圾污染治理。

关键词：海洋垃圾、海洋污染、新型海洋清理机器人

1海洋垃圾污染现状：

全世界每天大约有800万件垃圾，每年大约有640万吨垃圾进入海洋。自1970以来，人们每年都放弃在海上积聚的漂浮垃圾，在北太平洋形成一个厚度约30米，面积达343×104平方千米的“垃圾洲”。海洋垃圾对商业捕鱼、航运和沿海旅游业的发展产生了负面影响，全球经济损失每年高达130亿美元。如果不采取有效措施，海洋生态环境将无法承受，人类将遭受损失。根据1997年美国科学院估计，全球每年约有640×104吨垃圾进入海洋，每天约有800×104件垃圾进入海洋，此外，每平方千米海洋表面上漂浮着超过13000件塑料垃圾。2002年海洋保护协会组织的国际海岸的清洁运动中，收集了超过6.2×104件海洋垃圾，质量超过4000吨。南非海岸塑料瓶盖的数量在20年间翻了10倍，北太平洋中的塑料垃圾的质量已经是浮游生物生物量的36倍，北海区域的垃圾数量也在不断增加。海洋垃圾的分布在不同海域有所不同，大部分海洋垃圾都是聚积在远离陆地的海洋漩涡区，同时进入海洋的垃圾大约有70%沉降至海底，15%漂浮在水体表面，15%驻留在海滩上。

2海洋垃圾来源：

进入到21世纪，情况更为堪忧，原来局部的、仅局限在一些国家海岸的垃圾污染开始扩展到全球。海洋垃圾的来源十分广泛，主要包括陆源和海上两部分，陆源主要来自海岸带开发活动、沿海地区的村镇生产生活垃圾以及河流输入等;海上主要是一些特定的海上活动，包括油气开发、海上倾废、海上渔业、海上货运和海上娱乐活动等。全球人类的生态影响已经超出地球可持续承载力至少1.4倍。海洋是地球最重要的生态系统，它的生态超载应得到有效解决。

3我国海洋垃圾污染现状深层次原因：

造成海洋污染的因素多种多样，包括自然因素和人为因素，其中人为污染为主要原因，其深层原因自然是人类本身。

3.1人类的高速发展对海洋的压力

由于人类社会的高速发展.导致人口数量增加，人类生活水平提高。

3.2我国公民尚未形成爱护海洋的观念

生活垃圾远洋倾倒，工农业污水未经处理排放入海等行为严重危害了海洋的生态平衡。随着人民生活水平的提高，人民的环保意识也应该树立起来。

3.3海洋高端科技的发展

现代高科技发展已经深人到海战武器之中，一些国家还在海底建立了核基地。

3.4监管机制的落后

我国的海洋环境监管机制还远远落后于世界上一些国家

4一种新型海洋清理機器人：

该新型海洋清理机器人是为了改进人工打捞的不足而设计的，可以很大程度上提高固体垃圾的收集效率、扩大收集范围，减少人工成本，降低人员的工作强度。通过soliworks仿真模拟测试，工作效率可达每小时1800平方米，相较于人工，效率提高了30倍。

在控制方面该机器人以stm32为主控，通过算法智能识别，激光雷达建图，slam系统路径规划，结合船体四周的超声波传感器、红外传感器以及在顶部的单目相机实现精确的自动行驶，达到全面清理海洋漂浮垃圾的目的。

我们的核心技术是基于基于yolo-V3算法、HSV颜色空间模型和垃圾特征检测的海面漂浮物识别，从而达到快速精准的判断。

5结束语：

本文在探讨目前我国海洋环境遭受污染现况的同时，也提出了一种新型海洋清理机器人解决方案应对海洋污染。

为了我们人类的身体健康，为了我们的子孙后代看到美丽迷人的蓝色海洋。让我们立刻行动起来吧，像热爱生命那样热爱海洋，热爱这人类共同的蓝色家园。

参考文献：

[1]渤海环境污染治理对策研究——以濑户内海为参考，王黎黎，李宝敏，袁艺，大连海洋大学海洋法律与人文学院，海洋开发与管理.2021，38（03）

[2]水上垃圾清理机器人.陈华勇.兵工自动化2018-11 37（11）

[3]基于arm的水上垃圾清理机器人设计方法.华洵.电脑知识与技术2018-11-10

指导老师：李阳阳

山东协和学院 山东济南 250000