一种蝶阀水生物的超声波去除系统及方法

1.本发明机械清洗技术领域，尤其涉及一种蝶阀水生物的超声波去除系统及方法。


背景技术：

2.在船舶排水管道上以及污水处理管道中，管道直径通常在500mm以上，而水生物喜好在阀瓣上附着生长，容易造成管道通水不畅通严重的甚至堵塞管道。同时，由于阀门一般在长管道中间不易进入管道内清洗。
3.现有技术中，通常需要对阀门拆卸进行清洗，这样会中断管道的正常工作，且耗费人力时间，也存在因人为疏忽清理不彻底的情况。因此，如何高效智能地去除蝶阀水生物是亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，有必要提供及一种蝶阀水生物的超声波去除系统及方法，用以克服现有技术中难以高效智能地去除蝶阀水生物的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种蝶阀水生物的超声波去除系统，包括：显示单元、超声波装置、数据处理中心、其中：
6.所述显示单元，用于获取蝶阀管道内的阀门阀瓣上水生物附着的实时图像；
7.所述数据处理中心，用于根据所述实时图像，控制所述超声波装置的运转；
8.所述超声波装置，用于利用超声波对所述阀门阀瓣进行水生物的去除。
9.进一步地，所述显示单元包括管道内窥镜和显示器，其中，所述管道内窥镜固定在管道上，探测蝶阀阀瓣污损情况，并通过所述显示器进行成像，形成所述实时图像。
10.进一步地，所述超声波装置，所述超声波装置包括超声波发生器、多个第一频率换能器和所述多个第二频率换能器，其中，所述多个第一频率换能器和所述多个第二频率换能器均分布在所述阀门阀瓣的外壁的不同方向上，所述超声波发生器在所述数据处理中心的控制下，调节所述多个第一频率换能器和所述多个第二频率换能器运转，对所述阀门阀瓣进行水生物的去除。
11.进一步地，所述多个第一频率换能器和所述多个第二频率换能器皆均匀分布在所述阀门阀瓣的外壁的不同预设角度方向。
12.本发明还提供一种蝶阀水生物的超声波去除方法，包括：
13.获取蝶阀管道内的阀门阀瓣上水生物附着的实时图像；
14.根据所述实时图像，控制所述超声波装置的运转。
15.进一步地，所述根据所述实时图像，控制所述超声波装置的运转，包括：
16.判断所述实时图像是否满足第一预设条件；
17.若满足所述第一预设条件，则对所述实时图像进行sift算法处理，启动所述超声波装置中的超声波发生器，进行首次清除处理。
18.进一步地，所述第一预设条件包括：水生物附着达到预设覆盖率且水位达到预设
直径。
19.进一步地，所述首次清除处理，包括：
20.启动所述超声波发生器，将超声波频率调节至第一频率，控制多个第一频率换能器进行工作；
21.判断所述实时图像是否满足第二预设条件，
22.若满足所述第二预设条件，则进行再次清除处理。
23.进一步地，所述第二预设条件包括在所述多个第一频率换能器的预设运转时长内，将所述实时图像的特征点进行kd树匹配后，最邻近欧式距离与次临近欧式距离的比值小于第一预设值。
24.进一步地，所述再次清除处理，包括：
25.将超声波频率调节至第二频率，控制多个第二频率换能器进行工作；
26.判断所述实时图像是否满足第三预设条件；
27.若满足所述第三预设条件，则停止所述超声波发生器，并打开阀门进行排水冲洗；
28.其中，所述第三预设条件包括将所述实时图像的特征点进行kd树匹配后，最邻近欧式距离与次临近欧式距离的比值小于第二预设值，所述实时图像无明显水生物。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果包括：在超声波去除系统中，通过设置显示单元，获取管道内的阀门阀瓣上水生物附着的实时图像，以进行有效的实时观察；通过设置数据处理中心，对实时图像进行相关的图像处理，根据图像处理的结果，调节超声波装置的运转，使其高效去除附着的水生物；通过设置超声波装置，在数据处理中心的控制下，利用不同频率的超声波对阀门阀瓣进行有效的水生物去除。在超声波去除方法中，首先，对实时图像进行有效的获取；进而，利用实时图像的数据处理结果，调整超声波装置的不同频率对水生物进行高效地去除。综上，本发明利用图像处理算法，使水生物防除设备更加的智能化，这样既可以保证阀门和管道的正常工作，又可以免去人工对阀门拆卸进行清洗。
附图说明
30.图1是本发明提供的部分管道一实施例的结构示意图；
31.图2是本发明提供的蝶阀一实施例的结构示意图；
32.图3是本发明提供的管道内窥镜一实施例的结构示意图；
33.图4为本发明提供的超声波装置一实施例的结构示意图；
34.图5为本发明提供的超声波去除系统一实施例的具体结构示意图；
35.图6为本发明提供的蝶阀水生物的超声波去除方法一实施例的流程示意图；
36.图7为本发明提供的图6中步骤s602一实施例的流程示意图；
37.图8为本发明提供的图7中步骤s702一实施例的流程示意图；
38.图9为本发明提供的图8中步骤s802一实施例的流程示意图；
39.图10为本发明提供的蝶阀水生物的超声波去除装置一实施例的结构示意图。
40.附图标记：
41.1-管道，2-管道内窥镜，3-阀门，4-超声波装置，5-数据处理中心，21-管道内窥镜摄像头，22-管道内窥镜显示器，31-蝶阀阀瓣，32-阀门开关，41-第一频率超声波换能器，42-第二频率超声波换能器，43-超声波发生器。
具体实施方式
42.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
43.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。此外，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
44.在本发明的描述中，提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
45.本发明提供了一种蝶阀水生物的超声波去除系统及方法，利用实时图像的数据处理，调控超声波装置的运转，为进一步提高蝶阀水生物去除的智能性和高效性提供了新思路。
46.在实施例描述之前，对相关词语进行释义：
47.蝶阀：又叫翻板阀，是一种结构简单的调节阀，可用于低压管道介质的开关控制的蝶阀是指关闭件(阀瓣或蝶板)为圆盘，围绕阀轴旋转来达到开启与关闭的一种阀；阀门可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。在管道上主要起切断和节流作用。蝶阀启闭件是一个圆盘形的蝶板，在阀体内绕其自身的轴线旋转，从而达到启闭或调节的目的。
48.基于上述技术名词的描述，现有技术中，往往利用人工拆阀门清洗的方法，对蝶阀管道中附着的水生物进行去除，存在阻碍管道正常工作、浪费人力的缺点，因而，本发明旨在提出一种高效准确的蝶阀水生物的超声波去除系统及方法。
49.以下分别对具体实施例进行详细说明：
50.本发明实施例提供了一种蝶阀水生物的超声波去除系统，包括：显示单元、超声波装置、数据处理中心、其中：
51.所述显示单元，用于获取蝶阀管道内的阀门阀瓣上水生物附着的实时图像；
52.所述数据处理中心，用于根据所述实时图像，控制所述超声波装置的运转；
53.所述超声波装置，用于利用超声波对所述阀门阀瓣进行水生物的去除。
54.在本发明实施例中，在超声波去除系统中，通过设置显示单元，获取管道内的阀门阀瓣上水生物附着的实时图像，以进行有效的实时观察；通过设置数据处理中心，对实时图像进行相关的图像处理，根据图像处理的结果，调节超声波装置的运转，使其高效去除附着的水生物；通过设置超声波装置，在数据处理中心的控制下，利用了不同频率的超声波对阀门阀瓣进行有效的水生物去除。
55.需要说明的是，结合图1来看，图1是本发明提供的部分管道一实施例的结构示意图，管道1进行了左右焊接。
56.需要说明的是，结合图2来看，图2是本发明提供的蝶阀一实施例的结构示意图，蝶阀3包括蝶阀阀瓣31和阀门开关32。
57.作为优选的实施例，所述显示单元包括管道内窥镜和显示器，其中，所述管道内窥
镜固定在管道上，探测蝶阀阀瓣污损情况，并通过所述显示器进行成像，形成所述实时图像。
58.在本发明实施例中，利用管道内窥镜2的显示器22上的图像作为是否需要启动超声波发生器43的装置，且管道内窥镜2的摄像头21固定在管道上。
59.需要说明的是，结合图3来看，图3是本发明提供的管道内窥镜一实施例的结构示意图，管道内窥镜2固定在管道1上。
60.作为优选的实施例，结合图4来看，图4为本发明提供的超声波装置一实施例的结构示意图，所述超声波装置，所述超声波装置包括超声波发生器、多个第一频率换能器和所述多个第二频率换能器，其中，所述多个第一频率换能器和所述多个第二频率换能器均分布在所述阀门阀瓣的外壁的不同方向上，所述超声波发生器在所述数据处理中心的控制下，调节所述多个第一频率换能器和所述多个第二频率换能器运转，对所述阀门阀瓣进行水生物的去除。
61.在本发明实施例中，超声波换能器分为4组平均分布在阀门外壁上，其中每一组超声波换能器中上面2个40khz超声波换能器(即第一频率换能器)，下面2个为20khz超声波换能器(即第二频率换能器)。
62.作为优选的实施例，所述多个第一频率换能器和所述多个第二频率换能器皆均匀分布在所述阀门阀瓣的外壁的不同预设角度方向。
63.在本发明实施例中，超声波发生器控制8个20khz超声波换能器和8个40khz超声波换能器分别作用，其中超声波换能器分为4组，每组2个40khz2个20khz的换能器并且每组均分布在阀门外壁45度135度-45度-135度四个方向上。
64.在本发明一个具体的实施例中，结合图5来看，图5为本发明提供的超声波去除系统一实施例的具体结构示意图，其具体包括左右焊接的管道1、固定在管道上的管道内窥镜2、蝶阀3和超声波装置4，超声波换能器分为4组平均分布在阀门外壁上，其中每一组超声波换能器中上面2个40khz第一超声波换能器，下面2个为20khz第二超声波换能器。由于在长管道中阀门是很难清洗的，在清洗步骤中首先要用到管道内窥镜2进行蝶阀阀瓣污损情况的判定，根据显示器22成像的结果，经电脑(即上述数据处理中心)基于sift算法处理后判定是否需要清洗。需要清洗启动超声波装置4，首先将超声波发生器43调到40khz的工作频率，启动固定频率为40khz的第一频率超声波换能器41，利用第一频率超声波换能器41发出的超声波清洗第一遍管道。
65.进而，当第一频率超声波换能器41将阀瓣31清洗到一定的程度后，再次利用管道内窥镜2对阀门进行观察，当蝶阀阀瓣31上附着的水生物在10分钟内无变化时，经电脑基于sift算法处理后就开始进行更加强劲的处理控制第二超声波发生器43将工作频率调到20khz，这时谐振频率为20khz的超声波换能器42开始工作进行清洗，通过观察管道内窥镜显示器22观察到此时的蝶阀阀瓣31清洁的程度，清洗干净后并经过电脑进行判断就可以控制关闭整个超声波装置4，打开阀门开关32利用水流冲洗阀门，冲洗干净后恢复阀门正常工作。
66.本发明实施例提供了一种蝶阀水生物的超声波去除方法，结合图6来看，图6为本发明提供的蝶阀水生物的超声波去除方法一实施例的流程示意图，包括步骤s601至步骤s602，其中：
67.在步骤s601中，获取蝶阀管道内的阀门阀瓣上水生物附着的实时图像；
68.在步骤s602中，根据所述实时图像，控制所述超声波装置的运转，利用超声波对所述阀门阀瓣进行水生物的去除。
69.在本发明实施例中，在蝶阀水生物的超声波去除方法中，首先，对实时图像进行有效的获取；进而，利用实时图像的数据处理结果，调整超声波装置的不同频率对水生物进行高效地去除。
70.作为优选的实施例，结合图7来看，图7为本发明提供的图6中步骤s602一实施例的流程示意图，步骤s602包括步骤s701至步骤s702，其中：
71.在步骤s701中，判断所述实时图像是否满足第一预设条件；
72.在步骤s702中，若满足所述第一预设条件，则对所述实时图像进行sift算法处理，启动所述超声波装置中的超声波发生器，进行首次清除处理。
73.在本发明实施例中，根据实时图像判断是否需要进行清除处理，若需要，则对所述实时图像进行sift算法处理，启动所述超声波装置中的超声波发生器，进行相应的清理处理。
74.作为优选的实施例，所述第一预设条件包括：水生物附着达到预设覆盖率且水位达到预设直径。在本发明实施例中，设置第一预设条件，识别需要进行水生物去除的情况。
75.作为优选的实施例，结合图8来看，图8为本发明提供的图7中步骤s702一实施例的流程示意图，上述首次清除处理包括步骤s801至步骤s803，其中：
76.在步骤s801中，启动所述超声波发生器，将超声波频率调节至第一频率，控制多个第一频率换能器进行工作；
77.在步骤s802中，判断所述实时图像是否满足第二预设条件；
78.在步骤s803中，若满足所述第二预设条件，则进行再次清除处理。
79.在本发明实施例中，对超声波频率进行调节，首先利用第一频率换能器进行初步清除，进而根据初步清理后的实时图像判断是否需要进行再次清除处理。
80.作为优选的实施例，所述第二预设条件包括在所述多个第一频率换能器的预设运转时长内，将所述实时图像的特征点进行kd树匹配后，最邻近欧式距离与次临近欧式距离的比值小于第一预设值。在本发明实施例中，设置第二预设条件，有效判断需要再次清洗的情况。
81.作为优选的实施例，结合图9来看，图9为本发明提供的图8中步骤s802一实施例的流程示意图，上述再次清除处理包括步骤s901至步骤s903，其中：
82.在步骤s901中，将超声波频率调节至第二频率，控制多个第二频率换能器进行工作；
83.在步骤s902中，判断所述实时图像是否满足第三预设条件；
84.在步骤s903中，若满足所述第三预设条件，则停止所述超声波发生器，并打开阀门进行排水冲洗。
85.在本发明实施例中，对超声波频率进行调节，利用低而频率换能器进行再次清理，并根据再次清理后的实时图像判断是否需要停止超声波发生器。
86.作为优选的实施例，所述第三预设条件包括将所述实时图像的特征点进行kd树匹配后，最邻近欧式距离与次临近欧式距离的比值小于第二预设值，所述实时图像无明显水
生物。在本发明实施例中，设置第三预设条件，有效判断需要停止清洗的情况。
87.在本发明一个具体的实施例中，整个操作流程如下：
88.首先观察显示器22，满足启动条件并使用电脑将管道内窥镜图像基于sift算法处理后，就会控制超声波发生器43打开,将工作频率调到40khz启动第一频率超声波换能器41，作用一段时间后再观察显示器22，满足进行第二段清洗后，电脑基于sift算法处理后控制超声波发生器43将工作频率调到20khz启动超声波换能器42，最后根据显示器22的图像结果关闭超声波装置4，转动蝶阀阀门开关32，利用水流将上的水生物残渣冲走；
89.具体地，包括以下步骤：
90.第一步：使用管道内窥镜2，看管道1内阀门阀瓣31上是否有水生物附着且覆盖率为30％和水位是否达到管道90％直径的水位。如果通过管道内窥镜的显示器22发现有30％覆盖率的附着并到90％直径的水位就进行下一步；
91.第二步：管道内窥镜的显示器22发现有水生物附着并达到30％的覆盖率且水位达到90％的直径时，将实时图像传输到电脑中，电脑基于sift算法处理后就启动超声波发生器43将工作频率调到40khz，使阀门外壁圆周方向上的8个40khz的高功率第一频率超声波换能器41进行工作，先杀灭比较好清除的藻类。
92.第三步：当管道内窥镜的显示器22将实时图像传输到电脑中，基于sift算法处理，电脑通过对管道内窥镜的显示器22上的图像上的特征点进行特征提取并采用kd树进行匹配，将最邻近欧式距离与次临近欧式距离进行相比，如果比值小于0.1的覆盖阈值则认为匹配正确，从而来对显示器22上的图像是否发生变化进行判断，如果发现在阀门阀瓣31上10分钟内没有明显变化，电脑将控制超声波发生器43，将其工作频率由原来的40khz调整为20khz，使阀门外壁圆周上的8个20khz的高功率第一频率超声波换能器41进行工作来杀灭阀门阀瓣31上的贝类生物的幼虫。同时可以使已经附着的贝类松动下次打开阀门排水时可冲洗掉。
93.第四步：电脑基于sift算法对管道内窥镜的显示器22上的图像上的特征点进行特征提取并采用kd树进行匹配，将最邻近欧式距离与次临近欧式距离进行相比，其比值结果与设置好的0.01覆盖阈值进行比较，当管道内窥镜的显示器22图像上显示已无明显水生物时，电脑则会检测到已经将水生物清除干净后就可以控制超声波发生器43停止工作，打开阀门进行排水冲洗，最后关闭阀门恢复正常使用。
94.本发明实施例还提供了一种蝶阀水生物的超声波去除装置，结合图10来看，图10为本发明提供的蝶阀水生物的超声波去除装置一实施例的结构示意图，蝶阀水生物的超声波去除装置1000包括：
95.获取单元1001，用于获取蝶阀管道内的阀门阀瓣上水生物附着的实时图像；
96.去除单元1002，用于根据所述实时图像，控制所述超声波装置的运转，利用超声波对所述阀门阀瓣进行水生物的去除。
97.蝶阀水生物的超声波去除装置的各个单元的更具体实现方式可以参见对于上述蝶阀水生物的超声波去除方法的描述，且具有与之相似的有益效果，在此不再赘述。
98.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时，实现如上所述的蝶阀水生物的超声波去除方法。
99.一般来说，用于实现本发明方法的计算机指令的可以采用一个或多个计算机可读
的存储介质的任意组合来承载。非临时性计算机可读存储介质可以包括任何计算机可读介质，除了临时性地传播中的信号本身。
100.计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
101.可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言，特别是可以使用适于神经网络计算的python语言和基于tensorflow、pytorch等平台框架。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
102.根据本发明上述实施例提供的计算机可读存储介质，可以参照根据本发明实现如上所述的蝶阀水生物的超声波去除方法具体描述的内容实现，并具有与如上所述的蝶阀水生物的超声波去除方法类似的有益效果，在此不再赘述。
103.本发明公开了一种蝶阀水生物的超声波去除系统及方法，在超声波去除系统中，通过设置显示单元，获取管道内的阀门阀瓣上水生物附着的实时图像，以进行有效的实时观察；通过设置数据处理中心，对实时图像进行相关的图像处理，根据图像处理的结果，调节超声波装置的运转，使其高效去除附着的水生物；通过设置超声波装置，在数据处理中心的控制下，利用不同频率的超声波对阀门阀瓣进行有效的水生物去除。在超声波去除方法中，首先，对实时图像进行有效的获取；进而，利用实时图像的数据处理结果，调整超声波装置的不同频率对水生物进行高效地去除。
104.本发明技术方案，利用图像处理算法，使水生物防除设备更加的智能化，这样既可以保证阀门和管道的正常工作，又可以免去人工对阀门拆卸进行清洗，实现了高效快捷地去除水生物。本发明能实现对封闭长管道中焊接安装的阀门进行清洗阀门上附着的水生物防止堵塞，对平时不易清洗的阀门进行无需进入管内的清洗方式，具有高效，可靠的优点。
105.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。