一种管道清淤系统及其清淤方法

本发明涉及管道清淤，具体为一种管道清淤系统及其清淤方法。

背景技术：

1、排水管道沉积物主要是由污水携带的固体颗粒发生沉降而形成,具体途径包括雨水径流携带着旱天累积在地表的固体颗粒物,通过附近的雨水口进入雨水管道，污水管道中的颗粒物在长距离运输过程中沿途沉降，沉积物的主要成分可分为有机颗粒、无机颗粒以及一些较大的固体垃圾，有机颗粒主要是人和动物的排泄物以及厨余垃圾等,无机颗粒主要是地表累积和大气沉降的一些沙石。

2、排水管道沉积物中富含微生物,微生物可分泌eps,而eps的黏性可以使其吸附黏结周边的沉积物颗粒,随着时间增长,沉积物不断黏结累积,抗冲刷特性不断增强,这为有效减控排水管道沉积物带来了困难，eps的多糖和蛋白2种组分都具有提高管道沉积物的抗冲刷特性的特性,多糖组分是导致沉积物淤积难以冲刷的主要物质，而现有技术中针对管道清淤大多是利用高压水枪进行清淤，但由于eps的存在清淤效果往往不尽人意，故而提出了一种管道清淤系统、方法及其装置。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、本发明的目的是为了解决排水管道沉积物中富含微生物,微生物可分泌eps,而eps的黏性可以使其吸附黏结周边的沉积物颗粒,随着时间增长,沉积物不断黏结累积,抗冲刷特性不断增强,这为有效减控排水管道沉积物带来了困难，eps的多糖和蛋白2种组分都具有提高管道沉积物的抗冲刷特性的作用,多糖组分是导致沉积物淤积难以冲刷的主要物质，而现有技术中针对管道清淤大多是利用高压水枪进行清淤，但由于eps的存在清淤效果往往不尽人意的问题，而提出的一种管道清淤系统、方法及其装置。

3、(二)技术方案

4、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

5、一种管道清淤系统及清淤方法，包括管道清淤系统和清淤方法，管道清淤系统包括控制器、冲刷模块、视频采集模块、视频处理模块、控制喷涂模块和刮除模块，所述冲刷模块、视频采集模块、视频处理模块、控制喷涂模块和刮除模块均与控制器电连接；

6、所述清淤方法包括以下步骤：

7、s1：首先通过控制器生成冲刷信令传输至冲刷模块，冲刷模块对管道内壁淤积区域进行冲刷；

8、s2：冲刷完成待污水排尽后，控制器生成视频采集模块信令传输至视频采集模块，视频采集模块采集管道内部影像并将其转化为影像信息传输至视频处理模块；

9、s3：控制器生成视频处理信令并将其传输至视频处理模块，视频处理模块处理管道内部影像信息，计算出瘀斑部分的平均厚度he、瘀斑部分的面积se和瘀斑部分的体积ve，并将瘀斑部分的平均厚度he、瘀斑部分的面积se和瘀斑部分的体积ve信息传输至控制喷涂模块暂存；

10、s4：控制器生成计算判断信令并将其传输至控制喷涂模块，控制喷涂模块计算eps降解质喷涂量ve，并将eps降解质喷洒在瘀斑表面；

11、s5：待eps降解质将eps降解完成后，控制器生成刮除信令传输至刮除模块，刮除模块对淤积区域进行刮除；

12、s6：刮除完成后，控制器再次生成冲刷信令传输至冲刷模块，冲刷模块对管道内壁淤积区域进行二次冲刷。

13、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

14、优选地，所述s2中eps降解质可以为酵母菌的培养液、根瘤菌的培养液中的一种或多种。

15、优选地，所述s3中视频处理模块处理管道内部影像信息的具体过程为：

16、建立空间直角坐标系α和空间直角坐标系β，空间直角坐标系α和空间直角坐标系β均以管道入口内侧壁最低点为空间直角坐标系原点，将采集到管道内壁的视频图像进行识别并将其转化为三维模型，再将此三维模型以若干个对应点αi的形式导入空间直角坐标系α中，i取非零自然数，获取管道内部标准三维模型并将其以若干个对应点βj导入空间直角坐标系β中，j取非零自然数，将空间直角坐标系α中若干对应点αi分别与空间直角坐标系β中对应点βj一一对应，找出其中未对应的对应点αi，并将其标记为瘀斑部分的特征点dk，k取非零自然数，将瘀斑部分的特征点dk进行投影，并通过曲面面积计算公式求解瘀斑部分的面积se，计算瘀斑部分的平均厚度he，通过瘀斑部分的面积与瘀斑部分的平均厚度的乘积得到瘀斑部分的体积ve,即

17、ve＝se·he                        式1，

18、其中ve为瘀斑部分的体积，se为瘀斑部分的面积，he为瘀斑部分的平均厚度。

19、优选地，所述将采集到管道内壁的视频图像进行识别并将其转化为三维模型的具体过程为：

20、使用图像处理技术中边缘检测和色彩分割技术分别提取出管道内壁的轮廓和特征，根据提取出的轮廓和特征，使用三维建模工具建立三维模型，再将视频按帧提取，通过对按帧提取出的图像进行滤波、边缘检测和色彩分割图像处理技术来提取管道内壁的纹理特征，并使用uv映射将按帧提取出的图像投影至三维模型的表面，将视频中管道内壁以及瘀斑的纹理信息映射到三维模型上，以提高模型的真实感和逼真度。

21、优选地，所述曲面面积计算公式为：

22、se＝∫∫(1+[f(x,y,z)/z]^2)^(-1/2)dxdy            式2，其中，se为瘀斑部分的面积，f(x,y,z)为曲面的方程，z为投影面上的高度；

23、所述计算瘀斑部分的平均厚度的过程为：

24、选取n个瘀斑部分的特征点dk，并利用欧式距离公式将n个瘀斑部分的特征点dk与管道内部标准三维模型内壁弧面之间的最短距离hk求出，利用平均值法求取出瘀斑部分的平均厚度，瘀斑部分的平均厚度公式为：

25、

26、其中he为瘀斑部分的平均厚度，k为第k个瘀斑部分的特征点，n为特征点总量；

27、所述欧式距离公式为：

28、

29、其中，hk为瘀斑部分的特征点dk与管道内部标准三维模型内壁弧面之间的最短距离，xk2为第k个特征点dk对应空间直角坐标系α中横坐标，yk2为第k个特征点dk对应空间直角坐标系α中纵坐标，zk2为第k个特征点dk对应空间直角坐标系α中竖坐标，xk1为管道内部标准三维模型内壁弧面对应空间直角坐标系β中横坐标，yk1为管道内部标准三维模型内壁弧面对应空间直角坐标系β中纵坐标，zk1为管道内部标准三维模型内壁弧面对应空间直角坐标系β中竖坐标。

30、优选地，所述s3中对eps降解质喷涂量进行计算，计算公式如下：

31、ve＝ve·ε                              式5,

32、其中，ve为eps降解质喷涂量，ve为瘀斑部分的体积，ε为瘀斑部分体积与eps降解质体积换算比例；

33、

34、其中，εy为酵母菌培养液最佳时间、温度和ph值体积换算比例，vy为加入酵母菌培养液的体积，σy为酵母菌培养液活性因子，εr为根瘤菌培养液最佳时间、温度和ph值体积换算比例，vr为加入根瘤菌培养液的体积，σr为根瘤菌培养液活性因子，εd为去偏因子换算比例。

35、优选地，所述酵母菌培养液活性因子σy和根瘤菌活性因子σr计算公式如下：

36、σy＝y1·y2·y3                      式7，

37、其中，y1为酵母菌活性因子时间参数，y2为酵母菌活性因子温度参数，y3为酵母菌活性因子ph值参数；

38、σr＝r1·r2·r3                       式8，

39、其中，r1为根瘤菌活性因子时间参数，r2为根瘤菌活性因子温度参数，r3为根瘤菌活性因子ph值参数。

40、优选地，所述s4中还需要对瘀斑部分的平均厚度he带入厚度判断公式进行判断，厚度判断公式为：

41、ht＝he-hμ                           式9，其中，ht为厚度判断值，he为瘀斑部分的平均厚度，hμ为厚度阈值；

42、若ht小于0，则控制喷涂模块直接将eps降解质喷洒在瘀斑表面，若ht大于0，则控制喷涂模块先将eps降解质多点注射进入瘀斑内部，再将eps降解质喷洒在瘀斑表面。

43、优选地，所述式9中厚度阈值hμ计算过程如下：

44、控制喷涂模块随机将eps降解质对多个瘀斑进行多点注射进入瘀斑内部或者喷洒在瘀斑表面，在相同时间后对eps降解情况进行检测，将检测结果去噪后通过两个正态分布图显示出来，找出两个正态分布图中瘀斑厚度同为h时，eps降解情况相同的情况，此瘀斑厚度h即为厚度阈值hμ。

45、(三)有益效果

46、与现有技术相比，本技术的技术方案具有以下有益技术效果：

47、1、本发明通过设置视频处理模块，视频处理模块可计算出瘀斑部分的体积ve，保证喷涂出适量的eps降解质，避免eps降解质过多造成eps降解质浪费，避免eps降解质过少影响eps的降解效果。

48、2、本发明通过设置控制喷涂模块，控制喷涂模块判断瘀斑部分的平均厚度he是否达到厚度阈值hμ，若达到厚度阈值hμ，控制喷涂模块先将eps降解质多点注射进入瘀斑内部，再将控制喷涂模块将eps降解质喷洒在瘀斑表面，若未达到厚度阈值hμ，控制喷涂模块将eps降解质喷洒在瘀斑表面，保证eps降解质降解瘀斑中eps被充分降解。