一种基于红外热成像技术的薄膜填料清污机及清污方法

1.本发明涉及一种保洁设备的技术领域，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。


背景技术：

2.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。


技术实现要素：

3.本发明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，同时本发明内置能源转换装置，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。
4.本发明的技术方案如下：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。
5.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。
6.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。
7.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。
8.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。
9.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。
10.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。
11.一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作；热成像识别定位装置通过5个激光传感器获取冷却塔内部填料表面移动空间，定位清污机移动装置所处相对位置和填料表面圆心处，确定圆心后，经控制系统记录相对坐标；s12：由控制系统经定位装置所提供的清污机本体、填料表面圆心处的相对坐标算出彼此的直线距离，与清污机本体所在第一圆环内径进行比较，若所算出直线距离在圆环外径与内径长度之内，则表明清污机本体已在第一圆环路径上行走，若不在此范围内，则清污机本体调整位置，移动到第一圆环之上；s13：校准路径后，清污机本体重新记录坐标，在所在圆环内，开始进行圆周运动；若距离发生超出范围，则控制系统控制清污机移动装置进行修正，保持清污机本体按圆环路径移动；s14：往后第二圆环、第三圆环等路径移动、校准方式同上；运动至圆心处，再此重复上述路径，回到第一圆环处为一次清洗周期；s2：清污机本体在第一圆环内运动中，热成像识别定位装置持续运作，双目摄像机拍摄当前位置的图像，经过红外装置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；s3：通过相机的内外参数，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，信息收集及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，热成像节点独立搜索点即温度低于40℃的为冷点，高于75℃的为热点，有“8字”型图像的为“损点”；在其中一个节点检测到热点、冷点后，计算相对位置坐标，传送给移动机构；检测到损点后，计算相应坐标位置，保存于系统中，在后序冷却塔停机维修时，设备维护人员进入填料塔相应坐标位置进行修补工作；s4：清污机获得热点坐标，移动机构移动至指定坐标位置，投放胶球于填料口中进行清污处理；若拍摄图像内无热点坐标，则清污机继续沿路径前进；
具体清污方式：s41：清污机本体移动至热点坐标正上方，胶球清洗装置对堵塞填料贯通孔投入胶球，控制系统开启进水流道阀门，热水进入转轮机后冲击叶片，辅助叶片旋转，此时转动机动力源有风能和水能，叶片转速较高，胶球收放装置通过与转轮机传动带动普通齿轮轴旋转，齿轮轴与半齿轮轴啮合带动其一起做旋转运动，半齿轮轴带动曲柄连杆机构推动活塞向下推压胶球装置进入填料贯通孔，半齿轮轴、支撑轴随着重力与活塞一同下落直到滑轨底部，此时半齿轮轴与齿轮轴分离脱落；s42：胶球装置进入贯通孔由于转轮机传动稳定，胶球上端垫片随着冲击式转轮机传动匀速放线，以至于触发垫片与触点垫片触碰，控制系统获得信号并启动电动机，使螺旋桨转动，螺旋桨旋转推动胶球装置不断向下移动；s43：当触发垫片回到初始位置及细绳达紧绷状态时螺旋桨停止且触发垫片触碰到触点垫片时，通过储水仓、转轮机积水仓提供水，小型水泵对水增压提供水冲力，加强推动力，从排水管冲出，清洗贯通管，经过直到触发垫片再次触碰触点垫片，控制系统获得信号，控制小型水泵停止；s44：胶球清洗完成后，电动机二启动同时电动机一反转，收放卡扣齿轮电磁铁启动收起卡扣，驱动电动机二回收连接线，带动胶球装置回收；s45：回收胶球装置时，带动活塞向上推压半齿轮轴会与齿轮轴重新连接，支撑轴会重新回到最高限制位，此时电动机二停止，薄膜填料孔壁清洗完成；s5：待当前图像中所有热点清理完毕后，清污机移动至下一个路径规划点，若存在热点坐标则重复s41-s45的操作，若拍摄图像内无热点坐标，则清污机本体继续沿路径前进，待当前所处圆环清理完成，则移动至下一圆环；重复上述操作直到完成一个周期；s6：清污机每隔1天，重复s1-s5操作；s7：经7天，将清污机从冷却塔中取出，维修保养设备后，继续投入使用。
12.本发明的有益效果是：本发明提出了一种基于红外热成像技术的薄膜填料清污机，利用红外线成像和图像识别技术准确判断填料状态，精确定位目标坐标，精准投放和回收胶球清洗装置，从而实现了无需停机情况下的自动清污作业，节省人力资源，提高经济效益。
附图说明
13.图1是清污机本体立体示意图；图2是清污机本体平面示意图；图3是清污机移动装置示意图；图4是胶球清洗装置示意图；图5是胶球装置示意图；图6是胶球收放装置示意图一；图7是胶球收放装置示意图二；图8是半内齿轮轴的示意图；图9是齿轮轴的示意图；图10是收放卡扣齿轮的示意图；
图11是能源转换装置示意图；图12是发电机与蓄电池示意图；图13是齿轮箱结构示意图；图14是清污机清洗流程示意图；图15是清污机移动路径示意图。
14.其中，1、清污机本体，2、清污机移动装置，2-1、第一旋转关节，2-2、第二旋转关节，2-3、第三旋转关节，2-4、机械臂，2-5、机械臂，2-6、机械臂，2-7、胶球，3、胶球清洗装置，3-1、胶球装置，3-1-1、触发垫片，3-1-2、触点垫片，3-1-3、触点垫片，3-1-4、螺旋桨推动器，3-1-5、胶球主体3-1-5，3-1-6、电动机一，3-2、排水管，3-3、活塞一，3-4、小型水泵，3-5、海绵，3-6、浓缩清洗液储存仓，3-7、倒入口，3-8、储水仓，3-9、转轮机积水仓，3-10、胶球收放装置，3-10-1、收放卡扣齿轮，3-10-2、电动机二，3-10-3、齿轮轴，3-10-4、半内齿轮轴，3-10-5、曲柄连杆机构，3-10-6、支撑杆，3-11、连杆连接机构，3-12、收放球细线，4、热成像识别定位装置，4-1、双目摄像机，4-2、转换器，4-3、红外装置，4-4、激光传感器，5、清污机能源转换装置，5-1、冲击式转轮机，5-1-1、出水流道，5-1-2、转轮机转轴，5-1-3、转轮机叶轮，5-1-3-1、叶片，5-1-4、转轮室，5-1-5、进水流道，5-1-5-1、进水流道阀门，5-1-6、出风流道，5-1-6-1、出风流道出口，5-1-7、进风流道，5-2、斯特林发动机，5-2-1、热端，5-2-1-1、活塞二，5-2-1-2、连杆一，5-2-2、连接管，5-2-3、轮盘，5-2-4、冷端，5-2-4-1、散热鳍片，5-2-4-2、活塞三，5-2-4-3、连杆二，5-2-5、转轴，5-3、集水箱，5-3-1、压力传感器，5-4、发电机，5-5、蓄电池，5-6、齿轮箱，5-6-1箱体，5-6-2、斜齿轮，5-6-3、斜齿轮，5-6-4、输出轴，6、控制系统。
实施方式
15.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
16.如图1-2所示，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。
17.如图3所示，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。
18.上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，用于监视清污机前进的移动路径同时定位填料堵塞贯通空准确位置，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，获取冷却塔内部填料表面移动空间，定位清污机移动装置2所处相对位置，进而获取移动路径并经控制系统6不断采集处理，校正移动方向。
19.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，热成像节点独立搜索点即温度低于40℃的为冷点，高于75℃的为热点，有“8字”型图像的为“损点”，判断所处位置是否需要清洗填料贯通孔。
20.如图4-10所示，上述胶球清洗装置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。
21.上述胶球收放装置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。
22.如图11-13所示，上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。
23.优选地，上述冲击式转轮机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，冷端5-2-4安装在出风流道出口5-1-6-1处；所述冷端5-2-4包括散热鳍片5-2-4-1，活塞三5-2-4-2，连杆二5-2-4-3；所述散热鳍片5-2-4-1安装在冷端5-2-4外腔表面，通过出口流道5-2-6排出的冷却风来吸收散热鳍片5-2-4-1上的热量，加快冷端5-2-4的温度下降；所述连杆一5-2-1-2的一端连接热端5-2-1的活塞二5-2-1-1底部，另一端连接在轮盘5-2-3的最外端；所述连杆二5-2-4-3一端连接冷端5-2-4的活塞五5-2-4-2底部，另一端连接在轮盘5-2-3的最外端；所述轮盘5-2-3安装在转轴5-2-5顶端，转轴5-2-5另一端与发电机5-4连接，为发电机5-4提供动力源；所述连接管5-2用于连接热端5-2-1和冷端5-2-4内腔，使两端内部的气体实现流动；所述活塞三5-2-4-2通过冷端5-2-4内腔与外界的压强差，实现左右移动；所述连杆一5-2-1-2跟随活塞二5-2-1-1运动，带动轮盘5-2-3旋转；所述连杆二5-2-4-3跟随活塞三5-2-4-2运动，带动轮盘5-2-3旋转；所述发电机5-4的动力源由转轴5-2-5输入，发电机5-4产生的电能通过导线输向蓄电池5-5；齿轮箱5-6包括箱体5-6-1，斜齿轮5-6-2，斜齿轮5-6-3，输出轴5-6-4；齿轮5-6-2与转轴5-1-2连接，转轮5-1-3通过转轴5-1-2的传动给齿轮5-6-2；所述输出轴5-6-4一端与齿轮5-6-3连接，输出轴5-6-4另一端与齿轮轴3-10-3连接；所述齿轮5-6-2和齿轮5-6-3相互啮合并且安装在箱体5-6-1中；齿轮5-6-2带动齿轮5-6-3旋转，齿轮5-6-3通过输出轴5-6-4将动力输出给齿轮轴3-10-3。
24.具体清污机能源转换装置工作方式：当清污机进入工作环境后，集水箱5-3开始收集清洗机上方布水器喷淋的热水，此时集水箱5-3液位较低，阀门5-1-5-1关闭，冲击式转轮机5-1动力源只有风能，叶片5-1-3-1的转速较低，不足以带动齿轮箱5-6内的齿轮转动。当集水箱5-3的热水达到一定液位后，压力传感器5-3-1发出信号，控制系统6接受信号，进水流道阀门5-1-5-1激活，并在胶球清洗装置工作时开启进水流道阀门5-1-5-1，热水通过进水流道5-1-5向下流动，将水的重力势能转化成动能；热水进入转轮5-1后冲击叶片5-1-3-1，辅助叶片5-1-3-1旋转，此时转动机5-1动力源有风能和水能，叶片5-1-3-1转速较高，齿轮5-1-2输入齿轮箱5-6的动力较大，齿
轮3-10-3的转速增大。热水通过出水流道5-1-1排出转轮室5-1-4，流道5-1-1出口与胶球投放转置的转轮机积水仓3-9通过管道连接。
25.热力发动机5-2的热端5-2-1与集水箱5-3接触，吸收集水箱5-3中热水的热量，使热端5-2-1的气体吸热膨胀，推动活塞二5-2-1-1运动，活塞二5-2-1-1给连杆一5-2-1-2作用力。转轮室5-1-4内的冷却风通过出风流道5-1-6排出，吸收冷端5-2-4外表面的散热鳍片5-2-4-1的热量，使冷端5-2-4内的气体降温压缩。推动活塞三5-2-4-2运动，活塞三5-2-4-2给连杆二5-2-4-3作用力。连杆一5-2-1-2和连杆二5-2-4-3共同作用在轮盘5-2-3一点，带动轮盘5-2-3旋转，轮盘5-2-3与转轴5-2-5连接，转轴5-2-5传动给发电机5-4，发电机产生的电储存在蓄电池5-5中。
26.一种基于红外热成像技术的薄膜填料清污机的清洗方式和移动路径的获取，如图14-15所示，包括以下步骤：s1：通过热成像识别定位装置4获取移动路径，如图14所示平面为冷却塔内部填料表面俯视图，所标记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2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，若圆环区域不够则取上一圆环区域补足。
27.具体获取路径方式：s11：清污机放入冷却塔内部开始工作。热成像识别定位装置通过5个激光传感器4-4获取冷却塔内部填料表面移动空间，定位清污机移动装置2所处相对位置和填料表面圆心处，确定圆心后，经控制系统6记录相对坐标。
28.s12：由控制系统6经定位装置4所提供的清污机本体1、填料表面圆心处的相对坐标算出彼此的直线距离，与清污机本体1所在第一圆环内径进行比较，若所算出直线距离在圆环外径与内径长度之内，则表明清污机本体1已在第一圆环路径上行走，若不在此范围内，则清污机本体1调整位置，移动到第一圆环之上。
29.s13：校准路径后，清污机本体1重新记录坐标，在所在圆环内，开始进行圆周运动。若距离发生超出范围，则控制系统6控制清污机移动装置2进行修正，保持清污机本体1按圆环路径移动。
30.s14：往后第二圆环、第三圆环等路径移动、校准方式同上。运动至圆心处，再此重复上述路径，回到第一圆环处为一次清洗周期。
31.s2：清污机本体1在第一圆环内运动中，热成像识别定位装置4持续运作，双目摄像机4-1拍摄当前位置的图像，经过红外装置4-3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。
32.s3：通过相机的内外参数，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，信息收集及控制系统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，热成像节点独立搜索点即温度低于40℃的为冷点，高于75℃的为热点，有“8字”型图像的为“损点”。在其中一个节点检测到热点、冷点后，计算相对位置坐标，传送给移动机构2。检测到损点后，计算相应坐标位置，保存于系统中，在后序冷却塔停机维修时，设备维护人员进入填料塔相应坐标位置进行修补工作。
33.s4：清污机获得热点坐标，移动机构2移动至指定坐标位置，投放胶球3-1于填料口
中进行清污处理。若拍摄图像内无热点坐标，则清污机继续沿路径前进。
34.具体清污方式：s41：清污机本体1移动至热点坐标正上方，胶球清洗装置3对堵塞填料贯通孔投入胶球3-1，控制系统6开启进水流道阀门5-1-5-1，热水进入转轮机5-1后冲击叶片5-1-3-1，辅助叶片5-1-3-1旋转，此时转动机5-1动力源有风能和水能，叶片5-1-3-1转速较高，胶球收放装置3-10通过与转轮机5-1传动带动普通齿轮轴3-10-3旋转，齿轮轴3-10-3与半齿轮轴3-10-4啮合带动其一起做旋转运动，半齿轮轴3-10-4带动曲柄连杆机构3-10-5推动活塞3-3向下推压胶球装置3-1进入填料贯通孔，半齿轮轴3-10-4、支撑轴3-10-6随着重力与活塞一同下落直到滑轨底部，此时半齿轮轴3-10-4与齿轮轴3-10-3分离脱落。
35.s42：胶球装置3-1进入贯通孔由于转轮机5-1传动稳定，胶球3-1上端垫片随着冲击式转轮机5-1传动匀速放线，以至于触发垫片3-1-1与触点垫片3-1-2触碰，控制系统6获得信号并启动电动机3-1-6，使螺旋桨3-1-4转动，螺旋桨3-1-4旋转推动胶球装置3-1不断向下移动。
36.s43：当触发垫片3-1-1回到初始位置及细绳达紧绷状态时螺旋桨停止且触发垫片3-1-1触碰到触点垫片3-1-3时，通过储水仓3-8、转轮机积水仓3-9提供水，小型水泵3-4对水增压提供水冲力，加强推动力，从排水管3-2冲出，清洗贯通管，经过直到触发垫片3-1-1再次触碰触点垫片3-1-3，控制系统6获得信号，控制小型水泵3-4停止。
37.s44：胶球清洗完成后，电动机二3-10-2启动同时电动机一3-1-6反转，收放卡扣齿轮3-10-1电磁铁启动收起卡扣，驱动电动机二3-10-2回收连接线，带动胶球装置3-1回收。
38.s45：回收胶球装置3-1时，带动活塞向上推压半齿轮轴3-10-4会与齿轮轴3-10-3重新连接，支撑轴3-10-6会重新回到最高限制位，此时电动机二3-10-2停止，薄膜填料孔壁清洗完成。
39.s5：待当前图像中所有热点清理完毕后，清污机移动至下一个路径规划点，若存在热点坐标则重复s41-s45的操作，若拍摄图像内无热点坐标，则清污机本体1继续沿路径前进，待当前所处圆环清理完成，则移动至下一圆环。重复上述操作直到完成一个周期。
40.s6：清污机每隔1天，重复s1-s5操作。
41.s7：经7天，将清污机从冷却塔中取出，维修保养设备后，继续投入使用。
42.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
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）顶端，转轴（5-2-5）另一端与发电机（5-4）连接，为发电机（5-4）提供动力源；所述连接管（5-2）用于连接热端（5-2-1）和冷端（5-2-4）内腔，使两端内部的气体实现流动；所述活塞三（5-2-4-2）通过冷端（5-2-4）内腔与外界的压强差，实现左右移动；所述连杆一（5-2-1-2）跟随活塞二（5-2-1-1）运动，带动轮盘（5-2-3）旋转；所述连杆二（5-2-4-3）跟随活塞三（5-2-4-2）运动，带动轮盘（5-2-3）旋转；所述发电机（5-4）的动力源由转轴（5-2-5）输入，发电机（5-4）产生的电能通过导线输向蓄电池（5-5）；齿轮箱（5-6）包括箱体（5-6-1），斜齿轮（5-6-2），斜齿轮（5-6-3），输出轴（5-6-4）；齿轮（5-6-2）与转轴（5-1-2）连接，转轮（5-1-3）通过转轴（5-1-2）的传动给齿轮（5-6-2）；所述输出轴（5-6-4）一端与齿轮（5-6-3）连接，输出轴（5-6-4）另一端与齿轮轴（3-10-3）连接；所述齿轮（5-6-2）和齿轮（5-6-3）相互啮合并且安装在箱体（5-6-1）中；齿轮（5-6-2）带动齿轮（5-6-3）旋转，齿轮（5-6-3）通过输出轴（5-6-4）将动力输出给齿轮轴（3-10-3）。8.一种基于红外热成像技术的薄膜填料清污机的清污方法，利用了一种如权利要求1～7任一项所述的清污机，其特征在于：包括以下步骤：s1：通过热成像识别定位装置（4）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2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作；热成像识别定位装置通过5个激光传感器（4-4）获取冷却塔内部填料表面移动空间，定位清污机移动装置（2）所处相对位置和填料表面圆心处，确定圆心后，经控制系统（6）记录相对坐标；s12：由控制系统（6）经定位装置（4）所提供的清污机本体（1）、填料表面圆心处的相对坐标算出彼此的直线距离，与清污机本体（1）所在第一圆环内径进行比较，若所算出直线距离在圆环外径与内径长度之内，则表明清污机本体（1）已在第一圆环路径上行走，若不在此范围内，则清污机本体（1）调整位置，移动到第一圆环之上；s13：校准路径后，清污机本体（1）重新记录坐标，在所在圆环内，开始进行圆周运动；若距离发生超出范围，则控制系统（6）控制清污机移动装置（2）进行修正，保持清污机本体（1）按圆环路径移动；s14：往后第二圆环、第三圆环等路径移动、校准方式同上；运动至圆心处，再此重复上述路径，回到第一圆环处为一次清洗周期；s2：清污机本体（1）在第一圆环内运动中，热成像识别定位装置（4）持续运作，双目摄像机（4-1）拍摄当前位置的图像，经过红外装置（4-3）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；s3：通过相机的内外参数，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，信息收集及控制系统（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，热成像节点独立搜索点即温度低于40℃的为冷点，高于75℃的为热点，有“8字”型图像的为“损点”；在其中一个节点检测到热点、冷点后，计算相对位置坐标，传送给移动机构（2）；检测到损点后，计算相应坐标位置，保存于系统中，在后序冷却塔停机
维修时，设备维护人员进入填料塔相应坐标位置进行修补工作；s4：清污机获得热点坐标，移动机构（2）移动至指定坐标位置，投放胶球（3-1）于填料口中进行清污处理；若拍摄图像内无热点坐标，则清污机继续沿路径前进；具体清污方式：s41：清污机本体（1）移动至热点坐标正上方，胶球清洗装置（3）对堵塞填料贯通孔投入胶球（3-1），控制系统（6）开启进水流道阀门（5-1-5-1），热水进入转轮机（5-1）后冲击叶片（5-1-3-1），辅助叶片（5-1-3-1）旋转，此时转动机（5-1）动力源有风能和水能，叶片（5-1-3-1）转速较高，胶球收放装置（3-10）通过与转轮机（5-1）传动带动普通齿轮轴（3-10-3）旋转，齿轮轴（3-10-3）与半齿轮轴（3-10-4）啮合带动其一起做旋转运动，半齿轮轴（3-10-4）带动曲柄连杆机构（3-10-5）推动活塞（3-3）向下推压胶球装置（3-1）进入填料贯通孔，半齿轮轴（3-10-4）、支撑轴（3-10-6）随着重力与活塞一同下落直到滑轨底部，此时半齿轮轴（3-10-4）与齿轮轴（3-10-3）分离脱落；s42：胶球装置（3-1）进入贯通孔由于转轮机（5-1）传动稳定，胶球（3-1）上端垫片随着冲击式转轮机（5-1）传动匀速放线，以至于触发垫片（3-1-1）与触点垫片（3-1-2）触碰，控制系统（6）获得信号并启动电动机（3-1-6），使螺旋桨（3-1-4）转动，螺旋桨（3-1-4）旋转推动胶球装置（3-1）不断向下移动；s43：当触发垫片（3-1-1）回到初始位置及细绳达紧绷状态时螺旋桨停止且触发垫片（3-1-1）触碰到触点垫片（3-1-3）时，通过储水仓（3-8）、转轮机积水仓（3-9）提供水，小型水泵（3-4）对水增压提供水冲力，加强推动力，从排水管（3-2）冲出，清洗贯通管，经过直到触发垫片（3-1-1）再次触碰触点垫片（3-1-3），控制系统（6）获得信号，控制小型水泵（3-4）停止；s44：胶球清洗完成后，电动机二（3-10-2）启动同时电动机一（3-1-6）反转，收放卡扣齿轮（3-10-1）电磁铁启动收起卡扣，驱动电动机二（3-10-2）回收连接线，带动胶球装置（3-1）回收；s45：回收胶球装置（3-1）时，带动活塞向上推压半齿轮轴（3-10-4）会与齿轮轴（3-10-3）重新连接，支撑轴（3-10-6）会重新回到最高限制位，此时电动机二（3-10-2）停止，薄膜填料孔壁清洗完成；s5：待当前图像中所有热点清理完毕后，清污机移动至下一个路径规划点，若存在热点坐标则重复s41-s45的操作，若拍摄图像内无热点坐标，则清污机本体（1）继续沿路径前进，待当前所处圆环清理完成，则移动至下一圆环；重复上述操作直到完成一个周期；s6：清污机每隔1天，重复s1-s5操作；s7：经7天，将清污机从冷却塔中取出，维修保养设备后，继续投入使用。

技术总结
本发明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。


技术研发人员：孔庆杰 胡皓竣 高阳 陈海峰 姚加文 陈宇
受保护的技术使用者：江苏理工学院
技术研发日：2023.03.14
技术公布日：2023/8/14