一种基于红外热成像技术的薄膜填料清污机及清污方法技术

本发明专利技术提供了一种基于红外热像技术的薄膜填料清污机及清污方法，清污机包括清污机本体、移动装置、胶球清洗装置、热成像识别定位装置、清污机能源转换装置、蓄电池和控制系统。移动装置支承清污机本体在在冷却塔内部填料表面上行走；胶球清洗装置用于清洗冷却塔填料管道内壁上的污垢；热成像识别定位装置用于鉴别冷却塔内部温度异常处，从而确定填料内壁堵塞处；清污机能源转换装置用于将冷却塔内部的风能和热能转换为电能，为清污机提供能量源；控制系统控制这个清污机设备的运转及通信。本发明专利技术提供的一种基于红外热成像技术的薄膜填料清污机及清污方法，适用于清洗冷却塔内部填料，可长期放置于冷却塔内部，自主对填料堵塞严重处进行清洗，大大延长了薄膜填料的使用寿命。命。命。

【技术实现步骤摘要】
一种基于红外热成像技术的薄膜填料清污机及清污方法


[0001]本专利技术涉及一种保洁设备的
，尤其涉及一种基于红外热成像技术的薄膜填料清污机及清污方法。

技术介绍

[0002]冷却塔是用水作为循环冷却剂，从一个系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温的装置，在日常生活和工业中都有大量的使用。薄膜填料作为冷却塔重要的组成部分，长时间使用易产生污垢，堵塞填料管道，因此需要定时清洗填料内部污垢，而现有的清洗方式则需要停机作业，耗时耗力，造成了不必要的经济损失。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有填料清污方式需要停机作业，清污效率慢等问题，提出了一种基于红外热成像技术的薄膜填料清污机，能利用红外热成像和图像处理技术快速定位填料表面温度异常处，从而确定堵塞区域进行清污处理，同时本专利技术内置能源转换装置，可长期放置于冷却塔内部，自主对填料堵塞严重处进行清洗，大大延长了薄膜填料的使用寿命。
[0004]本专利技术的技术方案如下：一种基于红外热成像技术的薄膜填料清污机，包括清污机本体、移动装置、胶球清洗装置、热成像识别定位装置、清污机能源转换装置以及控制系统；所述清污机本体，用于装载胶球清洗装置、热成像识别定位装置、清污机能源转换装置和控制系统；所述移动装置安装在清污机本体上，用于支承清污机本体在在冷却塔内部填料表面上行走；所述胶球清洗装置，用于清洗冷却塔填料管道内壁上的污垢；所述热成像识别定位装置，用于鉴别冷却塔内部温度异常处，从而确定填料内壁堵塞处；所述清污机能源转换装置，用于将冷却塔内部的风能和热能转换为电能，为清污机提供能量源；控制系统包括数据采集模块、数据处理模块和通信模块，用于控制清污机的工作。
[0005]优选地，上述清污机移动装置由仿昆虫四足机构组成，用于支承清污机本体在在冷却塔内部填料表面上行走，四足机构的每条腿包括与清污机本体连接的侧摆旋转的第一旋转关节；两个依次通过机械臂、机械臂与第一旋转关节串联的第二旋转关节和第三旋转关节；通过机械臂与第三旋转关节连接的橡胶软球；所述第一旋转关节、第二旋转关节和第三旋转关节用于实现腿部机构的移动、屈伸运动，内部设有电机由控制系统直接控制，四足机构底部设有橡胶软球，其直径大于冷却塔内部薄膜填料贯通孔处孔洞，用于保证清污机移动装置能支承清污机本体在薄膜填料上正常移动而不刮擦破坏填料表面。
[0006]优选地，上述热成像识别定位装置包括双目摄像机、转换器、红外装置和五个激光
传感器，其中双目摄像机和其中一个激光传感器位于清污机本体的前端面，其余四个激光传感器分别位于清污机移动装置的四个机械臂上，双目摄像机经过红外装置、转换器将图像转化为热成像图像，将热成像图像传送至控制系统中的数据采集模块，通过双目摄像机的内外参数，控制系统对图像进行校正从而去除畸变，再利用并行的SGM算法计算，得到视差图，控制系统对获得的视差图进行后处理，利用中值滤波的方法去除噪声。
[0007]优选地，上述胶球清洗装置包括胶球装置、排水管、活塞一、小型水泵、海绵、浓缩清洗液储存仓、储水仓、转轮机积水仓、胶球收放装置；所述清洗液储存仓上部有倒入口；所述胶球收放装置用于投放和回收胶球装置，对填料贯通孔进行清洗作业；所述储水仓用于收集冷却塔部分流水，用于提供给小型水泵，此外通过浓缩清洗液储存仓中的浓缩清洗液可通过海绵加入储水仓流水中，经小型水泵加压，从排水管冲出，清洗贯通管，加快薄膜填料内污垢的溶解；所述转轮机积水仓为清污机能源转换装置提供部分流水，为胶球收放装置运作，提供部分动力源。
[0008]优选地，上述胶球收放装置由收放卡扣齿轮、电动机二、齿轮轴、半内齿轮轴、曲柄连杆机构、支撑杆、连杆连接机构、收放球细线组成；所述曲柄连杆机构与活塞一连接，半内齿轮轴与支撑杆末端设有滑轨，能够使其移动分离；所述胶球装置中设有触发垫片、触点垫片、触点垫片、螺旋桨推动器、胶球主体和电动机一；所述触发垫片通过与螺旋桨推动器上部相连固定，用于与触点垫片动作触发螺旋桨推动器启动；与触点垫片动作触发启动小型水泵；其中触发垫片可以随着收放球细线上下移动，触点垫片、触点垫片和螺旋桨推动器固定在胶球清洗装置内壁中；所述电动机一作为螺旋桨推动器动力源。
[0009]优选地，上述清污机能源转换装置由利用水利、风力的冲击式转轮机、斯特林发动机、集水箱、发电机、蓄电池、齿轮箱组成；所述集水箱用于收集填料塔内布水器喷淋的热水，利用集水箱中流水下流的势能为冲击式转轮机提供动力源进而带动齿轮箱中的齿轮转动，从而带动胶球收放装置工作；所述斯特林发动机利用冷却塔内部流水蒸发散出的热能转换为机械能，为发电机提供动力源，进而为蓄电池供电，以此为清污机其他设备提供能源。
[0010]优选地，上述冲击式转轮机包括出水流道、转轮机转轴、转轮、转轮室、进水流道、出风流道、进风流道；所述转轮包括叶片，通过水和风的流动冲击叶片带动转轮旋转；所述进水流道与集水箱连接，通过进水阀门的开闭控制集水箱的液位；所述进风流道采用拉法尔喷管，用于提高进入转轮室的冷却风的风速，提高对叶片的冲击力；所述出风流道用于排出转轮室内的冷却风并且给斯特林发动机的冷端散热；所述出水流道用于排出转轮室内完成冲击叶片的热水，然后将热水通过管道输送到胶球投放装置的转轮机积水仓；所述热能发动机包括热端、连接管、轮盘、冷端；所述热端包括活塞二，连杆一；所述热端与集水箱接触，吸收集水箱中热水的热量；所述冷端和热端呈90
°
布置，冷端安装在出风流道出口处；所述冷端包括散热鳍片，活塞三，连杆二；所述散热鳍片安装在冷端外腔表面，通过出口流道排出的冷却风来吸收散热鳍片上的热量，加快冷端的温度下降；所述连杆一的一端连接热端的活塞二底部，另一端连接在轮盘的最外端；所述连杆二一端连接冷端的活塞五底部，另一端连接在轮盘的最外端；所述轮盘安装在转轴顶端，转轴另一端与发
电机连接，为发电机提供动力源；所述连接管用于连接热端和冷端内腔，使两端内部的气体实现流动；所述活塞三通过冷端内腔与外界的压强差，实现左右移动；所述连杆一跟随活塞二运动，带动轮盘旋转；所述连杆二跟随活塞三运动，带动轮盘旋转；所述发电机的动力源由转轴输入，发电机产生的电能通过导线输向蓄电池；齿轮箱包括箱体，斜齿轮，斜齿轮，输出轴；齿轮与转轴连接，转轮通过转轴的传动给齿轮；所述输出轴一端与齿轮连接，输出轴另一端与齿轮轴连接；所述齿轮和齿轮相互啮合并且安装在箱体中；齿轮带动齿轮旋转，齿轮通过输出轴将动力输出给齿轮轴。
[0011]一种基于红外热成像技术的薄膜填料清污机的清污方法，利用了上述的清污机，包括以下步骤：S1：通过热成像识别定位装置获取移动路径；冷却塔内部薄膜填料表面为圆形截面，将填料表面分为若干个圆环区域，所设置的圆环区域即为清污机移动路径；将清污机放置于冷却塔内部后，清污机总是从最外侧的圆环区域开始工作，其圆环宽度约为清污机本体机身宽度倍，记为第一圆环，内侧圆环命名以此类推，至圆心处的末位圆环，若末位圆环区域不够则取上一圆环区域补足；具体获取路径方式：S11：清污机放入冷却塔内部开始工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于红外热成像技术的薄膜填料清污机，其特征在于包括清污机本体（1）、移动装置（2）、胶球清洗装置（3）、热成像识别定位装置（4）、清污机能源转换装置（5）以及控制系统（6）；所述清污机本体（1），用于装载胶球清洗装置（3）、热成像识别定位装置（4）、清污机能源转换装置（5）和控制系统（6）；所述移动装置（2）安装在清污机本体（1）上，用于支承清污机本体（1）在在冷却塔内部填料表面上行走；所述胶球清洗装置（3），用于清洗冷却塔填料管道内壁上的污垢；所述热成像识别定位装置（4），用于鉴别冷却塔内部温度异常处，从而确定填料内壁堵塞处；所述清污机能源转换装置（5），用于将冷却塔内部的风能和热能转换为电能，为清污机提供能量源；控制系统（6）包括数据采集模块、数据处理模块和通信模块，用于控制清污机的工作。2.根据权利要求1所述的一种基于红外热成像技术的薄膜填料清污机，其特征在于，所述清污机移动装置（2）由仿昆虫四足机构组成，用于支承清污机本体在在冷却塔内部填料表面上行走，四足机构的每条腿包括与清污机本体（1）连接的侧摆旋转的第一旋转关节（2
‑
1）；两个依次通过机械臂（2
‑
4）、机械臂（2
‑
5）与第一旋转关节（2
‑
1）串联的第二旋转关节（2
‑
2）和第三旋转关节（2
‑
3）；通过机械臂（2
‑
6）与第三旋转关节（2
‑
3）连接的橡胶软球（2
‑
7）；所述第一旋转关节（2
‑
1）、第二旋转关节（2
‑
2）和第三旋转关节（2
‑
3）用于实现腿部机构的移动、屈伸运动，内部设有电机由控制系统（6）直接控制，四足机构底部设有橡胶软球（2
‑
7），其直径大于冷却塔内部薄膜填料贯通孔处孔洞，用于保证清污机移动装置（2）能支承清污机本体（1）在薄膜填料上正常移动而不刮擦破坏填料表面。3.根据权利要求2所述的一种基于红外热成像技术的薄膜填料清污机，其特征在于，所述热成像识别定位装置（4）包括双目摄像机（4
‑
1）、转换器（4
‑
2）、红外装置（4
‑
3）和五个激光传感器（4
‑
4），其中双目摄像机（4
‑
1）和其中一个激光传感器（4
‑
4）位于清污机本体（1）的前端面，其余四个激光传感器（4
‑
4）分别位于清污机移动装置（2）的四个机械臂（2
‑
4）上，双目摄像机（4
‑
1）经过红外装置（4
‑
3）、转换器（4
‑
2）将图像转化为热成像图像，将热成像图像传送至控制系统（6）中的数据采集模块，通过双目摄像机（4
‑
1）的内外参数，控制系统（6）对图像进行校正从而去除畸变，再利用并行的SGM算法计算，得到视差图，控制系统（6）对获得的视差图进行后处理，利用中值滤波的方法去除噪声。4.根据权利要求1所述的一种基于红外热成像技术的薄膜填料清污机，其特征在于，所述胶球清洗装置（3）包括胶球装置（3
‑
1）、排水管（3
‑
2）、活塞一（3
‑
3）、小型水泵（3
‑
4）、海绵（3
‑
5）、浓缩清洗液储存仓（3
‑
6）、储水仓（3
‑
8）、转轮机积水仓（3
‑
9）、胶球收放装置（3
‑
10）；所述清洗液储存仓（3
‑
6）上部有倒入口（3
‑
7）；所述胶球收放装置（3
‑
10）用于投放和回收胶球装置（3
‑
1），对填料贯通孔进行清洗作业；所述储水仓（3
‑
8）用于收集冷却塔部分流水，用于提供给小型水泵（3
‑
4），此外通过浓缩清洗液储存仓（3
‑
6）中的浓缩清洗液可通过海绵（3
‑
5）加入储水仓（3
‑
8）流水中，经小型水泵（3
‑
4）加压，从排水管（3
‑
2）冲出，清洗贯通管，加快薄膜填料内污垢的溶解；所述转轮机积水仓（3
‑
9）为清污机能源转换装置（5）提供部分流水，为胶球收放装置（3
‑
10）运作，提供部分动力源。
5.根据权利要求4所述的一种基于红外热成像技术的薄膜填料清污机，其特征在于，所述胶球收放装置（3
‑
10）由收放卡扣齿轮（3
‑
10
‑
1）、电动机二（3
‑
10
‑
2）、齿轮轴（3
‑
10
‑
3）、半内齿轮轴（3
‑
10
‑
4）、曲柄连杆机构（3
‑
10
‑
5）、支撑杆（3
‑
10
‑
6）、连杆连接机构（3
‑
11）、收放球细线（3
‑
12）组成；所述曲柄连杆机构（3
‑
10
‑
5）与活塞一（3
‑
3）连接，半内齿轮轴（3
‑
10
‑
4）与支撑杆（3
‑
10
‑
6）末端设有滑轨，能够使其移动分离；所述胶球装置（3
‑
1）中设有触发垫片（3
‑1‑
1）、触点垫片（3
‑1‑
2）、触点垫片（3
‑1‑
3）、螺旋桨推动器（3
‑1‑
4）、胶球主体（3
‑1‑
5）和电动机一（3
‑1‑
6）；所述触发垫片（3
‑1‑
1）通过与螺旋桨推动器（3
‑1‑
4）上部相连固定，用于与触点垫片（3
‑1‑
2）动作触发螺旋桨推动器（3
‑1‑
4）启动；与触点垫片（3
‑1‑
3）动作触发启动小型水泵（3
‑
4）；其中触发垫片（3
‑1‑
1）可以随着收放球细线（3
‑
12）上下移动，触点垫片（3
‑1‑
2）、触点垫片（3
‑1‑
3）和螺旋桨推动器（3
‑1‑
4）固定在胶球清洗装置（3）内壁中；所述电动机一（3
‑1‑
6）作为螺旋桨推动器（3
‑1‑
4）动力源。6.根据权利要求4所述的一种基于红外热成像技术的薄膜填料清污机，其特征在于，所述清污机能源转换装置（5）由利用水利、风力的冲击式转轮机（5
‑
1）、斯特林发动机（5
‑
2）、集水箱（5
‑
3）、发电机（5
‑
4）、蓄电池（5
‑
5）、齿轮箱（5
‑
6）组成；所述集水箱（5
‑
3）用于收集填料塔内布水器喷淋的热水，利用集水箱（5
‑
3）中流水下流的势能为冲击式转轮机（5
‑
1）提供动力源进而带动齿轮箱（5
‑
6）中的齿轮转动，从而带动胶球收放装置（3
‑
10）工作；所述斯特林发动机（5
‑
2）利用冷却塔内部流水蒸发散出的热能转换为机械能，为发电机（5
‑
4）提供动力源，进而为蓄电池供电（5
‑
5），以此为清污机其他设备提供能源。7.根据权利要求6所述的一种基于红外热成像技术的薄膜填料清污机，其特征在于，所述冲击式转轮机（5
‑
1）包括出水流道（5
‑1‑
1）、转轮机转轴（5
‑1‑
2）、转轮（5
‑1‑
3）、转轮室（5
‑1‑
4）、进水流道（5
‑1‑
5）、出风流道（5
‑1‑
6）、进风流道（5
‑1‑
7）；所述转轮（5
‑1‑
3）包括叶片（5
‑1‑3‑
1），通过水和风的流动冲击叶片（5
‑1‑3‑
1）带动转轮（5
‑1‑
3）旋转；所述进水流道（5
‑1‑
5）与集水箱（5
‑
3）连接，通过进水阀门（5
‑1‑5‑
1）的开闭控制集水箱（5
‑
3）的液位；所述进风流道（5
‑1‑
7）采用拉法尔喷管，用于提高进入转轮室（5
‑1‑
4）的冷却风的风速，提高对叶片（5
‑1‑3‑
1）的冲击力；所述出风流道（5
‑1‑
6）用于排出转轮室（5
‑1‑
4）内的冷却风并且给斯特林发动机（5
‑
2）的冷端（5
‑2‑
4）散热；所述出水流道（5
‑1‑
1）用于排出转轮室（5
‑1‑
4）内完成冲击叶片（5
‑1‑3‑
1）的热水，然后将热水通过管道输送到胶球投放装置的转轮机积水仓（3
‑
9）；所述热能发动机（5
‑
2）包括热端（5
‑2‑
1）、连接管（5
‑2‑
2）、轮盘（5
‑2‑
3）、冷端（5
‑2‑
4）；所述热端（5
‑2‑
1）包括活塞二（5
‑2‑1‑
1），连杆一（5
‑2‑1‑
2）；所述热端（5
‑2‑
1）与集水箱（5
‑
3）接触，吸收集水箱（5
‑
3）中热水的热量；所述冷端（5
‑2‑
4）和热端（5
‑2‑
1）呈90
°
布置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔庆杰，胡皓竣，高阳，陈海峰，姚加文，陈宇，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：