一种大坝表面污垢的自动清洗装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种大坝表面污垢的自动清洗装置及方法，包括承载板体，承载板体上安装有冲洗模块，置于承载板体长度一侧的前端，利用高压水流冲洗坝面污垢；安装有储水模块，固定于承载板体上，与冲洗模块同侧；安装有清洗模块，配合高压水流冲洗完成坝面清洗任务；安装有环形挂钩，供门式起重机牵引，使得清洗装置在坝面上移动；安装有视觉模块，采集坝面图像信息。此自动清洗装置通过增大装置自重的方式使得清洗装置紧贴不同坡度的坝面，增大万向轮与坝面间的附着力，避免高压冲洗导致清洗装置发生移位；能够通过摄像头本体进行视频观察，从而拍摄大坝表面污垢图像信息，自动调整清洗作业次数及清洗力度，达到清除大坝表面顽固污垢的目的。固污垢的目的。固污垢的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种大坝表面污垢的自动清洗装置及方法


[0001]本专利技术涉及大坝清洗的设备及
，特别涉及一种大坝表面污垢的自动清洗装置及方法。

技术介绍

[0002]大坝在使用的过程中，其表面的污垢和淤泥以及各种杂物会遮盖住大坝渗水和裂纹等区域，不仅不利于工作人员及时发现安全隐患并采取相应措施，而且阻碍巡检和维护工作的正常开展。因此，为保证大坝能得到及时有效地维护，需要设计一种能够快速清除大坝表面污垢的清洗装置及方法来高效实现坝体表面的清洁工作。
[0003]常见的大坝清洗方法大多依靠工作人员手持高压水枪完成清洗作业，不仅工作强度大、难度高，而且由于大坝外壁粘结的污垢清洗困难、工程车的载水量有限、坝体表面清洗面积大等因素，导致人工清洗的工作效率较低且清洗成本较高。虽然现有很多清洗坝体表面的装置扩大了清洗范围、提高清洗效率，但在实际使用的过程中，并不能适应在不同坡度的坝体表面上进行清洗作业，而且高压喷头的清洗角度调节范围受限，导致清洗装置对大坝表面污垢的高压冲洗范围存在盲区，同时工作人员仍需进行长时间的高空作业，因此需要创新性的设计自动化清洗装置和清洗方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种大坝表面污垢的自动清洗装置及方法，此自动清洗装置能够适应不同坡度的坝体表面上完成清洗作业，通过摄像头收集坝体表面图像信息，自动识别污垢区域，自动调整清洗作业次数及清洗力度，达到清除大坝表面顽固污垢的目的。
[0005]为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种大坝表面污垢的自动清洗装置，它包括：
[0006]承载板体：用于连接与承载各个部件；
[0007]冲洗模块：置于承载板体长度一侧的前端，并利用高压水流冲洗坝面污垢；
[0008]储水模块：固定于承载板体上，与冲洗模块同侧，通过增大装置自重的方式使得整个自动清洗装置紧贴不同坡度的坝面，增大万向轮与坝面间的附着力，避免高压冲洗导致自动清洗装置发生移位；
[0009]清洗模块：安装在承载板体上的机箱内，配合高压水流冲洗，进而完成坝面清洗任务；
[0010]万向轮：分别安装于承载板体底面两侧，左右各两个，以装置前轮大、后轮小排布；
[0011]环形挂钩：固定在承载板体上表面后端两侧，左右各一个，供门式起重机牵引；
[0012]视觉模块：安装在承载板体上表面后端中线上，用于识别污垢区域。
[0013]所述承载板体是完成清洗任务的主要载体，承载板体内安装有存储硬件、无线传输模块、控制系统和压力传感器；通过第一压力传感器采集万向轮与坝面间压力，判断清洗
装置的万向轮是否悬空，作为清洗任务过程中蓄水作业开始判定的条件；第二压力传感器用于获取电动圆盘刷与坝面间的压力，并控制伸缩臂的长度；远端操作员根据清洗任务需求，借由第一压力传感器和第二压力传感器的数值适当调整清洗力度。
[0014]所述环形挂钩固定在承载板体两侧，左右各一个，与牵引绳和保险绳的一端相连接；所述牵引绳另一端与坝顶的拉门电机相连，控制自动清洗装置在坝体表面上的上下移动；所述保险绳另一端安装在坝顶，防止自动清洗装置失控下滑掉入水中。
[0015]所述冲洗模块包括增压设备，增压设备固定在承载板体沿其长度一侧的前端；所述增压设备上方接有供水管道与蓄水箱相连；所述增压设备沿其长度方向均匀安装若干喷头；若干所述喷头与地面成一定角度固定在增压设备上，远端操作员能够由内控系统控制增压设备实现喷头的水压调节。
[0016]所述储水模块包括蓄水箱，蓄水箱固定在承载板体的中线上，与增压设备同侧，用于增大万向轮与坝面间的附着力且避免高压冲洗导致清洗装置移位；抽水泵沿中线方向放置于蓄水箱后；集线器安装于承载板体上表面左侧，由其内置电机收放取水管，通过送水管与抽水泵相连；储水作业的开启和终止根据第一压力传感器的数值确定。
[0017]所述集线器借由置于滚筒内的内置电机来收放取水管，同时滚筒通过转盘与紧固件可旋转的安装在支撑杆上；送水管通过支撑杆左侧杆的外接孔与水管旋转接头连接，水管旋转接头的一端通过滚筒上的外接孔与取水管相接；为使取水管沿坝面下滑至水面下，使用配重套于取水管管口，配重外圈安有滚轮。
[0018]所述清洗模块包括四个电动推杆机构，并固定在承载板体底部；所述电动推杆机构包括驱动电机和伸缩臂；所述伸缩臂顶端固定安装有电动圆盘刷；所述机箱用于安装与固定电动推杆机构。
[0019]所述视觉模块包括光源、摄像头和马达；所述光源开启，给摄像头补光；所述摄像头与马达相配合，马达与控制系统连接用来实现摄像头的旋转操作，所述控制系统分内控系统与外控系统，内控系统由内控芯片构成，所述内控芯片用来控制电机、摄像头、光源、马达、伸缩臂、接收和发送信号；内控系统与外控系统通过无线网络的方式进行连接；外控系统用于接收承载板体发送的坝体表面图像，识别污垢区域并同时控制整体装置完成清洗任务。
[0020]采用大坝表面污垢的自动清洗装置进行大坝表面污垢清洗的方法，具体步骤如下：
[0021]步骤1，初始清洗参数并完成储水作业：
[0022]在对坝体表面进行清洗时，要对冲洗压力、冲洗角度以及冲洗靶距这三个参数进行确定，其具体步骤如下：
[0023]步骤1
‑
1，冲洗压力的设定：
[0024]对于坝体表面的污垢，能否去除掉关键是，水射流对其产生的射流压力P
k
须大于某一临界值P
th
，以克服污垢与坝体之间的粘着力，其表达式为：
[0025]P
k
＝K
A
P
th
[0026]式中：P
k
为射流压力；P
th
为污垢与坝体之间的粘着力；K
A
为常数，值为2～4；
[0027]步骤1
‑
2，设定冲洗角度：
[0028]将喷头倾斜喷射，水射流到达靶面距离变长，水射流压力变小，剪切力变大，在泵
提供高压，想快速清洗的情况下增大喷头倾斜角度，就能够达到快速清洗目的；
[0029]污垢的受力的大小和方向为：
[0030][0031][0032]式中：F1为污垢的受力；r为污垢裂纹的扩散半径；x为水射流渗透距离；e为常数指数；π为圆周率；c为修正参数；P
k
为射流压力；V为污垢体积；ρ为孔隙率；M为合流超比函数；ζ＝ar；ζ'＝ax；
[0033]步骤1
‑
3，设定冲洗靶距：
[0034]在考虑高压水流清洗压力的同时，又确保清洗面积较大，靶面距离选择为喷头出口直径的8～12倍；
[0035]步骤1
‑
4，储水作业：
[0036]位于坝顶的门式起重机通过牵引绳将自动清洗装置放至坝顶，启动集线器的内置电机放下取水管，借由取水管管口的配重，使得取水管沿坝面下滑至水面下，后启动抽水泵并根据第一压力传感器的数值完本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大坝表面污垢的自动清洗装置，其特征在于，它包括：承载板体(1)：用于连接与承载各个部件；冲洗模块：置于承载板体(1)长度一侧的前端，并利用高压水流冲洗坝面污垢；储水模块：固定于承载板体(1)上，与冲洗模块同侧，通过增大装置自重的方式使得整个自动清洗装置紧贴不同坡度的坝面，增大万向轮(5)与坝面间的附着力，避免高压冲洗导致自动清洗装置发生移位；清洗模块(4)：安装在承载板体(1)上的机箱(10)内，配合高压水流冲洗，进而完成坝面清洗任务；万向轮(5)：分别安装于承载板体(1)底面两侧，左右各两个，以装置前轮(28)大、后轮(27)小排布；环形挂钩(6)：固定在承载板体(1)上表面后端两侧，左右各一个，供门式起重机牵引；视觉模块(7)：安装在承载板体(1)上表面后端中线上，用于识别污垢区域。2.根据权利要求1所述一种大坝表面污垢的自动清洗装置，其特征在于：所述承载板体(1)是完成清洗任务的主要载体，承载板体(1)内安装有存储硬件、无线传输模块、控制系统和压力传感器；通过第一压力传感器(8)采集万向轮(5)与坝面间压力，判断清洗装置的万向轮(5)是否悬空，作为清洗任务过程中蓄水作业开始判定的条件；第二压力传感器(9)用于获取电动圆盘刷(17)与坝面间的压力，并控制伸缩臂(16)的长度；远端操作员根据清洗任务需求，借由第一压力传感器(8)和第二压力传感器(9)的数值适当调整清洗力度。3.根据权利要求1所述一种大坝表面污垢的自动清洗装置，其特征在于：所述环形挂钩(6)固定在承载板体(1)两侧，左右各一个，与牵引绳和保险绳的一端相连接；所述牵引绳另一端与坝顶的拉门电机相连，控制自动清洗装置在坝体表面上的上下移动；所述保险绳另一端安装在坝顶，防止自动清洗装置失控下滑掉入水中。4.根据权利要求1所述一种大坝表面污垢的自动清洗装置，其特征在于：所述冲洗模块包括增压设备(2)，增压设备(2)固定在承载板体(1)沿其长度一侧的前端；所述增压设备(2)上方接有供水管道(12)与蓄水箱(3)相连；所述增压设备(2)沿其长度方向均匀安装若干喷头(13)；若干所述喷头(13)与地面成一定角度固定在增压设备(2)上，远端操作员能够由内控系统控制增压设备(2)实现喷头(13)的水压调节。5.根据权利要求1所述一种大坝表面污垢的自动清洗装置，其特征在于：所述储水模块包括蓄水箱(3)，蓄水箱(3)固定在承载板体(2)的中线上，与增压设备(2)同侧，用于增大万向轮(5)与坝面间的附着力且避免高压冲洗导致清洗装置移位；抽水泵(11)沿中线方向放置于蓄水箱(3)后；集线器(18)安装于承载板体(1)上表面左侧，由其内置电机(29)收放取水管(25)，通过送水管(14)与抽水泵(11)相连；储水作业的开启和终止根据第一压力传感器(8)的数值确定。6.根据权利要求5所述一种大坝表面污垢的自动清洗装置，其特征在于：所述集线器(18)借由置于滚筒(19)内的内置电机(29)来收放取水管(25)，同时滚筒(19)通过转盘(23)与紧固件(24)可旋转的安装在支撑杆(21)上；送水管(14)通过支撑杆(21)左侧杆的外接孔(22)与水管旋转接头(20)连接，水管旋转接头(20)的一端通过滚筒上的外接孔(22)与取水管(25)相接；为使取水管沿坝面下滑至水面下，使用配重(26)套于取水管(25)管口，配重(26)外圈安有滚轮(30)。
7.根据权利要求1所述一种大坝表面污垢的自动清洗装置，其特征在于：所述清洗模块(4)包括四个电动推杆机构，并固定在承载板体(2)底部；所述电动推杆机构包括驱动电机(15)和伸缩臂(16)；所述伸缩臂(16)顶端固定安装有电动圆盘刷(17)；所述机箱(10)用于安装与固定电动推杆机构。8.根据权利要求1所述一种大坝表面污垢的自动清洗装置，其特征在于：所述视觉模块(7)包括光源、摄像头和马达；所述光源开启，给摄像头补光；所述摄像头与马达相配合，马达与控制系统连接用来实现摄像头的旋转操作，所述控制系统分内控系统与外控系统，内控系统由内控芯片构成，所述内控芯片用来控制电机、摄像头、光源、马达、伸缩臂、接收和发送信号；内控系统与外控系统通过无线网络的方式进行连接；外控系统用于接收承载板体(1)发送的坝体表面图像，识别污垢区域并同时控制整体装置完成清洗任务。9.采用权利要求1
‑
8任意一项所述大坝表面污垢的自动清洗装置进行大坝表面污垢清洗的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，初始清洗参数并完成储水作业：在对坝体表面进行清洗时，要对冲洗压力、冲洗角度以及冲洗靶距这三个参数进行确定，其具体步骤如下：步骤1
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈法法，邓斌，苏晨，陈保家，肖文荣，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：