CN103551324B - 轨道式全自动隧道灯具清洁装置及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轨道式全自动隧道灯具清洁装置及控制系统，在隧道内安装有一根纵向轨道（1），该纵向轨道（1）靠近隧道衬彻层（2）的内壁，且纵向轨道（1）与隧道轴线相平行，在所述纵向轨道（1）上装有行走装置（3），该行走装置（3）能沿纵向轨道（1）移动，并在行走装置（3）上通过伸缩机构（4）安装有清洁装置（5）。本发明具有设计合理、结构简单、成本低廉等特点，能够对现有的公路隧道灯具进行清洁，无需封闭交通，清洁一个灯具时间不到10秒，大大节约了清洁时间；隧道内为无人全自动作业，操作方便，能有效节约劳动力，不仅降低了操作人员劳动强度，而且能有效消除登高作业的安全隐患。
Description
技术领域
本发明属于隧道交通运营领域，具体地说，特别涉及一种隧道中的照明灯具自动快速清洁装置及其控制系统，主要用于公路隧道环境中照明灯具的清洁。
背景技术
公路隧道交通离不开照明。公路隧道照明灯具在使用过程中，由于大气本身的灰尘、汽车交通引起的灰尘、油污等覆盖在灯具发光面上，将导致照明效率下降，会严重影响道路通行安全，所以公路隧道照明灯具都需按期清洁。目前常用的清洁方法为全人工清洁，人员在登高架上用毛巾等擦拭灯具发光面，人工清洁方法的缺点主要有：
(1)必须封闭交通：由于灯具清洁要在高架上操作，作业期限内必须封闭交通。对一些交通繁忙的隧道影响非常大。
(2)占用人力多：每个清洁组一般都需要3人以上。
(3)劳动强度大，人员工作环境恶劣：尤其在隧道中，人员在隧道的污浊空气中要工作较长时间。
(4)安全隐患大：清洁人员必须在高架上长时间操作，已发生过多起清洁人员因各种原因从高架上摔下的事故。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够自动、快速地对现有隧道灯具进行清洁的装置及其控制系统。
为实现本发明的目的，根据本发明的第一个方面，本发明的提供了一种轨道式全自动隧道灯具清洁装置，在隧道内安装有一根纵向轨道(1)，该纵向轨道(1)靠近隧道衬砌层(2)的内壁，且纵向轨道(1)与隧道轴线相平行，在所述纵向轨道(1)上装有行走装置(3)，该行走装置(3)能沿纵向轨道(1)移动，并在行走装置(3)上通过伸缩机构(4)安装有清洁装置(5)。
本发明布置在隧道内一列照明灯具的旁边，当需要对该列灯具作一次清洁时，首先控制行走装置沿纵向轨道移动至待清洁灯具旁边并定位，然后控制伸缩机构伸展，将清洁装置伸到待清洁灯具的发光面，通过清洁装置对灯具发光面进行清洁作业，待清洁完成后，伸缩机构收缩，收回清洁装置，行走装置沿纵向轨道移动到下一灯具，重复清洁过程。所有灯具清洁完成后，行走装置回到等待位置。由此可见，本发明能够自动、快速地对现有公路隧道灯具进行清洁，无需封闭交通，清洁一个灯具时间不到10秒，大大节约了清洁时间；隧道内为无人全自动作业，操作方便，能有效节约劳动力，不仅降低了操作人员劳动强度，而且能有效消除登高作业的安全隐患。
所述纵向轨道(1)为“工”字钢，一方面选材方便，有利于成本控制；另一方面，“工”字钢作为整个装置的承重梁，牢靠性好，同时，“工”字钢自身形成两个沿纵向的轨道槽，有利于对行走装置导向，并确保行走装置移动顺畅。
在所述纵向轨道(1)与隧道衬砌层(2)之间沿纵向设置有多根相互平行的吊杆(6)，且吊杆(6)垂直于纵向轨道(1)，所述纵向轨道(1)的顶面与吊杆(6)的底部相固定，吊杆(6)的顶部与隧道衬砌层(2)的内壁相固定。以上结构能够简化纵向轨道的安装方式，并使纵向轨道安装牢靠，不会发生晃动。
所述行走装置(3)由电机(31)、电机座(32)、主动轮(33)和随动轮(34)构成，在电机座(32)顶部的一端安装随动轮(34)，另一端安装电机(31)，所述电机(31)的输出轴上套装主动轮(33)，该主动轮(33)的轴线与随动轮(34)的轴线在一条直线上，且主动轮(33)和随动轮(34)分别位于纵向轨道(1)所形成的两个轨道槽中。以上结构简单紧凑，装配方便，成本低；通过主动轮和随动轮与纵向轨道滚动配合，不仅摩擦阻力小，而且行走装置移动平稳、顺畅。
作为优选，所述伸缩机构(4)为伸缩关节(机械臂)或丝杆副或电液推杆，在伸缩机构(4)上装有减速电机，减速电机的输出轴上安装清洁装置(5)。
作为优选，所述清洁装置(5)为电动清洁毛刷或毛巾。
在所述吊杆(6)和电机座(32)上均装有摄像机(7)。利用多台摄像机从不同的角度观测同一处环境，获取不同视角的多幅图像，然后通过提取图像特征点，对多幅图像进行特征点匹配，得到基于环境的特征地图，最后运用三角测量原理计算图像像素间的位置偏差(即视差)，从而实现对观测环境及目标物体的三维信息重构，获得多视角视觉测量定位数据，定位精度高。
为实现本发明的目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种轨道式全自动隧道灯具清洁装置的控制系统，包括控制中心、安装于隧道壁上的多个固定无线通信单元、电源、位于所述轨道式全自动隧道灯具清洁装置上的CPU、移动无线通信单元、行走装置(3)以及伸缩机构(4)；
所述电源分别与所述CPU、移动无线通信单元、行走装置(3)和伸缩机构(4)相连，用于给所述CPU、移动无线通信单元、行走装置(3)和伸缩机构(4)供电；
所述多个固定无线通信单元与所述移动无线通信单元构成无线通信网络，所述控制中心通过所述无线通信网络接收或者发送信息；
所述移动无线通信单元与所述CPU相连，所述移动无线通信单元与所述CPU进行双向信息交互；
所述CPU分别与所述行走装置(3)和伸缩机构(4)相连，所述CPU分别向所述行走装置(3)和伸缩机构(4)发出控制命令，控制所述行走装置(3)、伸缩机构(4)和清洁装置(5)的运行。
通过本发明的控制系统，可以实现对隧道灯具的全自动清洁，操作简单，大大节约了清洁时间，同时由于采用隧道内无人全自动作业，无需封闭交通，不仅能有效节约劳动力，还能避免造成交通拥堵等现象发生。
本发明的控制系统还包括定位装置，所述定位装置与所述CPU相连，用于将灯具的位置信息发送给所述CPU。提高作业速度。
优选地，所述电源为电池或辫式电线。提高了设计、施工以及运行的灵活性。
有益效果：本发明具有设计合理、结构简单、成本低廉等特点，能够对现有的公路隧道灯具进行清洁，无需封闭交通，清洁一个灯具时间不到10秒，大大节约了清洁时间；隧道内为无人全自动作业，操作方便，能有效节约劳动力，不仅降低了操作人员劳动强度，而且能有效消除登高作业的安全隐患。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2是本发明轨道式全自动隧道灯具清洁装置的控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，在隧道内沿纵向安装有至少一列用于照明的灯具8，该列灯具8的旁边设置有一根纵向轨道1，该纵向轨道1靠近隧道衬砌层2的内壁，且纵向轨道1与隧道轴线相平行。所述纵向轨道1优选为“工”字钢，在纵向轨道1与隧道衬砌层2之间沿纵向设置有多根相互平行的吊杆6，且吊杆6垂直于纵向轨道1。所述纵向轨道1的顶面与吊杆6的底部相固定，吊杆6的顶部与隧道衬砌层2的内壁相固定。
如图1所示，在纵向轨道1上装有行走装置3，该行走装置3由电机31、电机座32、主动轮33和随动轮34构成，在所述电机座32朝向灯具8的面上装有摄像机7，吊杆6朝向灯具8的面上也装有摄像机7。所述电机座32顶部的一端安装随动轮34，另一端安装电机31，所述电机31的输出轴朝向随动轮34，并在电机31的输出轴上套装主动轮33，该主动轮33的轴线与随动轮34的轴线在一条直线上，且主动轮33和随动轮34分别位于纵向轨道1所形成的两个轨道槽中。
如图1所示，在行走装置3上装有伸缩机构4，该行走装置3与电机座32连接。所述伸缩机构4为伸缩关节(机械臂)或丝杆副或电液推杆，在伸缩机构4上装有减速电机，减速电机的输出轴上安装清洁装置5。所述清洁装置5优选为电动清洁毛刷或毛巾。以上伸缩机构4的具体结构根据实际需要确定，可以是直线运动式结构，也可以是旋转运动式结构，还可以是旋转运动式+直线运动式结构，只要能够实现将清洁装置5伸至待清洁灯具位置并且作业完收回即可，在此不作赘述。
本发明还提供了一种轨道式全自动隧道灯具清洁装置的控制系统，如图2所示，其包括控制中心、安装于隧道壁上的多个固定无线通信单元、电源、位于所述轨道式全自动隧道灯具清洁装置上的CPU、移动无线通信单元、行走装置3以及伸缩机构4，其中，电源分别与所述CPU、移动无线通信单元、行走装置3和伸缩机构4相连，用于给所述CPU、移动无线通信单元、行走装置3和伸缩机构4供电。
在本实施方式中，在控制中心上还具有无线信号发射端和无线信号接收端，多个固定无线通信单元与所述移动无线通信单元共同构成无线通信网络，控制中心通过所述无线通信网络接收或者发送信息。所述移动无线通信单元与所述CPU相连，所述移动无线通信单元与所述CPU进行双向信息交互。CPU分别与所述行走装置3和伸缩机构4相连，所述CPU分别向所述行走装置3和伸缩机构4发出控制命令，控制所述行走装置3、伸缩机构4和清洁装置5的运行。
本实施方式通过在装置上安装至少一个移动无线通信单元，在隧道口和隧道内每隔m Km处安装一个固定无线通信单元，优选在隧道内每隔2Km处安装一个固定无线通信单元，移动无线通信单元和多个固定无线通信单元共同组成一个无线通信网络(如ZIGBEE)，通过该通信网络，CPU可以与控制中心的计算机或移动控制设备进行通信，从而控制行走装置3和伸缩机构4的动作。
在本实施方式中，定位装置与所述CPU相连，用于将灯具的位置信息发送给所述CPU，具体定位装置可以采用现有的定位装置，其采用的定位方法可以是根据工程设计文件、竣工文件、现场调查预先设定位置的方法，也可采用多视角视频定位方法，还可采用电磁感应定位方法。
在本实施方式中，电源为电池或辫式电线。当采用电池供电时，在轨道旁每隔一段距离需设置有自动充电点，具体距离的选择可根据电池的充电速度和蓄电能力决定。当采用采用辫式电线时，需要安装与轨道平行的供电线路。
本发明的工作原理如下：
当需要对一列灯具8作一次清洁时，控制中心发出清洁命令，清洁命令通过无线通信网络传达，移动通信单元接收到清洁命令后将所述清洁命令传输给CPU，CPU首先控制行走装置的电机31运转，使主动轮33和随动轮34在纵向轨道1上滚动，行走装置3沿纵向轨道1移动至待清洁灯具8旁边并通过定位装置定位，然后控制伸缩机构4伸展，将清洁装置5伸到待清洁灯具8的发光面，通过清洁装置5对灯具8发光面进行清洁作业，待清洁完成后，伸缩机构4收缩，收回清洁装置5，行走装置3沿纵向轨道1移动到下一灯具，重复清洁过程。所有灯具清洁完成后，CPU通过移动通信单元发送完毕信息报告控制中心，行走装置回到等待位置。
尽管以上结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明不限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以作出多种类似的表示，如更改纵向轨道的结构及安装方式，或者改变行走装置的结构等，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种轨道式全自动隧道灯具清洁装置的控制系统，所述轨道式全自动隧道灯具清洁装置包括：在隧道内安装有一根纵向轨道(1)，该纵向轨道(1)靠近隧道衬砌层(2)的内壁，且纵向轨道(1)与隧道轴线相平行，在所述纵向轨道(1)上装有行走装置(3)，该行走装置(3)能沿纵向轨道(1)移动，并在行走装置(3)上通过伸缩机构(4)安装有清洁装置(5)；
所述行走装置(3)由电机(31)、电机座(32)、主动轮(33)和随动轮(34)构成，在电机座(32)顶部的一端安装随动轮(34)，另一端安装电机(31)，所述电机(31)的输出轴上套装主动轮(33)，该主动轮(33)的轴线与随动轮(34)的轴线在一条直线上，且主动轮(33)和随动轮(34)分别位于纵向轨道(1)所形成的两个轨道槽中；
其特征在于：所述控制系统包括控制中心、安装于隧道壁上的多个固定无线通信单元、电源、位于所述轨道式全自动隧道灯具清洁装置上的CPU、移动无线通信单元、行走装置(3)以及伸缩机构(4)；
所述电源分别与所述CPU、移动无线通信单元、行走装置(3)和伸缩机构(4)相连，用于给所述CPU、移动无线通信单元、行走装置(3)和伸缩机构(4)供电；
所述多个固定无线通信单元与所述移动无线通信单元构成无线通信网络，所述控制中心通过所述无线通信网络接收或者发送信息；
所述移动无线通信单元与所述CPU相连，所述移动无线通信单元与所述CPU进行双向信息交互；
所述CPU分别与所述行走装置(3)和伸缩机构(4)相连，所述CPU分别向所述行走装置(3)和伸缩机构(4)发出控制命令，控制所述行走装置(3)、伸缩机构(4)和清洁装置(5)的运行。
2.根据权利要求1所述的轨道式全自动隧道灯具清洁装置的控制系统，其特征在于：所述纵向轨道(1)为“工”字钢。
3.根据权利要求2所述的轨道式全自动隧道灯具清洁装置的控制系统，其特征在于：在所述纵向轨道(1)与隧道衬砌层(2)之间沿纵向设置有多根相互平行的吊杆(6)，且吊杆(6)垂直于纵向轨道(1)，所述纵向轨道(1)的顶面与吊杆(6)的底部相固定，吊杆(6)的顶部与隧道衬砌层(2)的内壁相固定。
4.根据权利要求1所述的轨道式全自动隧道灯具清洁装置的控制系统，其特征在于：所述伸缩机构(4)为伸缩关节或丝杆副或电液推杆，在伸缩机构(4)上装有减速电机，减速电机的输出轴上安装清洁装置(5)。
5.根据权利要求1或4所述的轨道式全自动隧道灯具清洁装置的控制系统，其特征在于：所述清洁装置(5)为电动清洁毛刷或毛巾。
6.根据权利要求3所述的轨道式全自动隧道灯具清洁装置的控制系统，其特征在于：在所述吊杆(6)和电机座(32)上均装有摄像机(7)。
7.根据权利要求1所述的轨道式全自动隧道灯具清洁装置的控制系统，其特征在于：还包括定位装置，所述定位装置与所述CPU相连，用于将灯具的位置信息发送给所述CPU。
8.根据权利要求1或7所述的轨道式全自动隧道灯具清洁装置的控制系统，其特征在于：所述电源为电池或通过辫式电线供电的供电线路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
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| TR01 | Transfer of patent right |