一种基于滚轮式的风管除尘装置

1.本发明涉及自动化设备技术领域，尤其涉及一种基于滚轮式的风管除尘装置。


背景技术：

2.目前，在可燃性粉尘生产、运输、储存等环节的工业领域极易发生粉尘爆炸事故，其中，由生产过程中的除尘系统所导致的粉尘爆炸事故最为常见，很多案例表明除尘系统风管中的沉积粉尘是加速粉尘爆炸的一个主要因素。根据《粉尘防爆安全管理规范》(gb 15577—2018)第4.6条：“涉爆粉尘企业必须加装通风除尘设备，并确保持续有效”。《粉尘防爆安全管理规范》(db11/t 1827—2021)第6.3.1条：“企业应对除尘系统进行定期检查和维护”。《粉尘爆炸危险场所用除尘系统安全技术规范》(aq 4273—2016)第7.2.3条：“风管的设计风速应满足风管内不出现粉尘堵塞、风管内壁不出现厚度大于1mm积尘”涉爆粉尘企业必须定期对风管进行清理和维护，减少事故发生。
3.现有技术对除尘系统中风管清理和除尘所用的方法虽然都可以对风管进行除垢和防垢处理，但是普遍具有局限性，比如在采用传统人工除尘方式时，工作人员会定期击打风管使得内壁沉积粉尘掉落，然后采用吹送法进行收集沉积粉尘，达到风管内部沉积粉尘清理的目的，但这一方式效率低、费时费力，且存在受风管直径限制，以及受风管内有毒有害沉积粉尘危害的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种基于滚轮式的风管除尘装置，该装置实现了对除尘系统风管智能吸尘，减轻人工劳动强度，能高效完成风管除尘工作且不受风管直径限制，提高了风管除尘效率，保证了涉爆企业安全。
5.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
6.一种基于滚轮式的风管除尘装置，所述装置包括图像模块、吸尘模块、远程控制模块、移动模块、电源模块、可视化模块和中央处理模块，其中：
7.所述图像模块、吸尘模块、远程控制模块、移动模块、电源模块、可视化模块均通过局域网与所述中央处理模块连接并双向通信，由所述中央处理模块接收和转发各个模块发送的数据；
8.所述图像模块用于对待处理风管内的沉积粉尘厚度和范围进行采集，并将所采集的数据上传至所述中央处理模块，由所述中央处理模块根据采集的数据设置相应的吸尘模式；
9.所述吸尘模块根据所述中央处理模块下发的吸尘模式，采用相应的移动速度及转弯速度清理待处理风管内的沉积粉尘；其中，所述吸尘模式包括重点吸尘模式和正常吸尘模式，在重点吸尘模式下，所述吸尘模块在除尘时会加大吸尘力度，并且会原地重复除尘，直至清理干净；在正常吸尘模式下，所述吸尘模块按照正常吸尘力度进行除尘工作；
10.所述远程控制模块用于提供人工操作接口，当所述装置在进行自动除尘工作而发
出警报声，或者风管除尘效果评估出现明显失误时，则由操作人员利用所述远程控制模块远程控制所述装置来进行相应的处理工作，包括控制前进、后退或左右转弯运动，以及再次吸尘工作；
11.所述移动模块用于驱动所述装置按照一定的速度及角速度进行前进、后退或左右转弯；
12.所述电源模块用于为所述装置提供工作所需的电能；
13.所述可视化模块用于展示实时采集到的待处理风管内的情况。
14.由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述装置具有无腐蚀、无污染、低成本、低劳动强度、快捷高效等优点，实现了对除尘系统风管智能吸尘，减轻人工劳动强度，能高效完成风管除尘工作且不受风管直径限制，提高了风管除尘效率，保证了涉爆企业安全。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
16.图1为本发明实施例提供的基于滚轮式的风管除尘装置的结构示意图。
具体实施方式
17.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
18.如图1所示为本发明实施例提供的基于滚轮式的风管除尘装置的结构示意图，所述装置包括图像模块、吸尘模块、远程控制模块、移动模块、电源模块、可视化模块和中央处理模块，其中：
19.所述图像模块、吸尘模块、远程控制模块、移动模块、电源模块、可视化模块均通过局域网与所述中央处理模块连接并双向通信，由所述中央处理模块接收和转发各个模块发送的数据；
20.所述图像模块用于对待处理风管内的沉积粉尘厚度和范围进行采集，并将所采集的数据上传至所述中央处理模块，由所述中央处理模块根据采集的数据设置相应的吸尘模式；
21.所述吸尘模块根据所述中央处理模块下发的吸尘模式，采用相应的移动速度及转弯速度清理待处理风管内的沉积粉尘；其中，所述吸尘模式包括重点吸尘模式和正常吸尘模式，在重点吸尘模式下，所述吸尘模块在除尘时会加大吸尘力度，并且会原地重复除尘，直至清理干净，适用于沉积粉尘量较多的情况；在正常吸尘模式下，所述吸尘模块按照正常吸尘力度进行除尘工作，适用于沉积粉尘较少的情况；
22.所述远程控制模块用于提供人工操作接口，当所述装置在进行自动除尘工作而发出警报声，或者风管除尘效果评估出现明显失误时，则由操作人员利用所述远程控制模块
远程控制所述装置来进行相应的处理工作，包括控制前进、后退或左右转弯运动，以及再次吸尘工作；
23.所述移动模块用于驱动所述装置按照一定的速度及角速度进行前进、后退或左右转弯；
24.所述电源模块用于为所述装置提供工作所需的电能；
25.所述可视化模块用于展示实时采集到的待处理风管内的情况。
26.具体实现中，如图1所示，所述图像模块具体包括照明模块、图像采集模块、图像处理模块和数据存储模块，其中：
27.所述照明模块用于风管内部的照明，包括照明状态监测和照明控制模块；其中，所述照明状态监测用于实时监测所述照明模块是否完好；所述照明控制模块用于控制所述照明模块随着风管内的黑暗程度而变化亮度，从而使得所述装置能够更好的在风管内部完成吸尘等任务；
28.所述图像采集模块用于对待处理风管内的沉积粉尘量进行实时采集，并将所采集的图像数据上传至所述图像处理模块；
29.所述图像处理模块用于对上传的图像数据进行处理，获得包含待处理风管内沉积粉尘厚度和范围情况的图像处理结果，并将所述图像处理结果存储到所述数据存储模块；
30.所述数据存储模块将存储的图像处理结果上传至所述中央处理模块。
31.如图1所示，所述吸尘模块具体包括风量控制模块、吸尘口控制模块、集尘盒状态监测模块和数据存储模块，其中：
32.所述风量控制模块用于调节所述吸尘模块的吸尘风量大小；具体来说，若沉积粉尘量较多时，则将吸尘风量调大，否则调小；除此之外，若所述装置所处风管直径发生变化，则根据风管直径大小自动调节吸尘风量大小；
33.所述吸尘口控制模块用于调节所述吸尘模块的吸尘口大小；具体来说，当所述装置从一个风管进入到另一个风管时，根据风管大小自动调节所述吸尘模块的吸尘口尺寸，以更好地适用不同的风管；
34.所述集尘盒状态监测模块用于实时监测集尘盒是否装满，并将测得的集尘盒状态数据存储到所述数据存储模块；
35.所述数据存储模块用于将存储的集尘盒状态数据上传至所述中央处理模块，由所述中央处理模块根据集尘盒状态数据下发相应的指令，若集尘盒已满，则下发停止除尘工作的指令，并选择就近出口进行卸灰工作，在卸灰工作完成后继续返回原处工作；若集尘盒未满，则继续工作直至完成除尘任务。
36.如图1所示，所述远程控制模块具体包括报警模块、控制模块和数据存储模块，其中：
37.所述报警模块用于在监测到警报状况时发出警报声，以提醒现场人员及时处置；所述警报状况包括所述装置从主风管进入到支风管受直径限制时的状况，或电量不足时的状况；
38.所述控制模块提供人工操作接口，用于工作人员控制所述装置行进及进行风管除尘工作；具体来说，当所述装置在进行自动除尘工作而发出警报声时，在场工作人员会进行相应的处理，如控制装置去进行充电；另外，当中央处理模块利用机器学习算法对已完成除
尘工作的风管进行效果评估，但出现明显的评估失误时，则所述控制模块会被启动，现场人员利用所述控制模块控制所述装置进入风管，再次进行除尘工作，直至清理干净；
39.数据存储模块主要用于记录存储机器人在风管内进行报警及强制启动控制模块的时间、位置、次数等数据。
40.如图1所示，所述移动模块具体包括速度控制模块、方向控制模块和数据存储模块，其中：
41.所述速度控制模块用于调节所述装置在风管内进行除尘工作及正常行进时的速度和转弯速度；具体实现中，当风管内沉积粉尘量较多时，通过速度控制模块降低移动速度并进行反复除尘，若沉积粉尘量较少时，则加快移动速度；
42.所述方向控制模块用于调节所述装置在风管内进行除尘工作及正常行进时的转弯方向；比如转弯45
°
、90
°
等；
43.所述数据存储模块用于存储所述速度控制模块和方向控制模块调节后的速度、转弯速度和转弯角度数据。
44.如图1所示，所述电源模块包括电量显示模块、电量监测模块和数据存储模块，其中：
45.所述电量显示模块用于显示所述电源模块当前的剩余电量；
46.所述电量监测模块用于实时监测所述电源模块当前的电量，避免电量过低影响所述装置的除尘工作；
47.所述数据存储模块用于存储所述电源模块的剩余电量数据。
48.如图1所示，所述可视化模块包括风管内状况模块、生成路径图模块、位置显示模块和数据存储模块，其中：
49.所述风管内状况模块用于将所述图像模块采集得到的风管内部状况可视化，并在相关视频设备上显示，以便工作人员随时观察风管内的沉积粉尘情况；
50.所述生成路径图模块用于将所述装置从开始除尘到除尘结束时所经过的路径形成路径图，并显示在相关视频设备上；
51.所述位置显示模块用于将所述装置在风管内的具体位置显示在相关视频设备上；
52.所述数据存储模块用于存储所述装置所经过的各个风管路径数据，以及所述装置的位置数据信息。
53.如图1所示，所述中央处理模块包括数据处理模块和数据存储模块，其中：
54.所述数据处理模块用于对接收的来自远程控制模块、电源模块、吸尘模块、图像模块、可视化模块和移动模块的数据进行分析，并对异常数据进行相应的处理，然后根据处理结果下发相应的指令动作；具体来说，例如当接收到所述装置电池电量较低的数据或接收到除尘效果评估错误的数据时，所述数据处理模块会下发启动远程控制功能的指令，由现场人员控制所述装置进行相应的充电和再次除尘工作等；
55.所述数据存储模块用于存储来自各个模块发送的数据。
56.具体实现中，当所述装置在除尘行进过程中遇到风管存在分岔的情况时，即存在不止一根风管，此时所述中央处理模块中的数据处理模块将采用多叉树的深度优先算法进行各个风管的除尘工作，具体来说：
57.首先，在风管分岔口做标记，即作为当前节点，接下来随机选择一条支路进行除尘
工作并作标记；
58.当除尘工作完成后则利用机器学习技术评估风管是否清理有效，若清理不达标则继续往复清理，若清理达标则判断是否邻接新的分岔口；
59.若存在则重复以上过程，若不存在则返回上一个分岔口，继续随机选择未作标记的支路进行除尘工作；
60.最后，重复以上步骤直到所有风管全部完成除尘工作。
61.下面对本发明实施例所述装置的工作过程进行详细说明如下：
62.首先通过运输车将本装置运输到涉爆粉尘企业现场，将本装置放置于除尘系统风管进口；通过图像模块进行管内沉积粉尘量的图像采集，并根据沉积粉尘量智能调节装置的移动速度、角速度、吸尘风力，进行管内自动移动吸尘；借助机器学习算法对本装置的吸尘工作进行评估。
63.在吸尘过程中，集尘盒状态监测模块实时监测集尘盒是否已经装满，满的话由中央处理模块及时下达停止吸尘工作指令，并出去进行卸灰。
64.另外，在吸尘前进过程中，若监测到所处风管直径发生变化时，则根据风管直径尺寸自动调节吸尘口和吸尘风量大小以适应新的风管直径，提高吸尘效率。若该装置从直径较大的风管进入到直径较小的风管时，由于受限，本装置则会通过报警模块进行报警，提醒在场人员及时处置。
65.在整个移动和吸尘过程中，本装置会实时通过电量监测模块掌握当前电量数据，电量过低则发出警报提醒及时进行充电。
66.所有吸尘工作结束后，该装置还将生成路径图传输到相关视频设备上。
67.值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
68.综上所述，本发明实施例所述装置避免了传统人工除尘方式的弊端，能够降低人工劳动强度，而且花费较小、工作周期灵活；该装置还能够通过机器学习准确地对风管内部沉积粉尘的清理进行评估，非常智能。
69.另外，所述装置采集到的风管内部状况和所走的风管路径皆可视，可以使在场人员观察到每个风管的状况，及时发现风管内部是否异常。
70.所述装置可包括自动移动模式和远程控制模式，一般默认为自动移动模式，必要时则切换远程控制移动模式，两种模式均为无线通信，可以来回切换，简便灵活。
71.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披露的技术范围内，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。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。