CN107520165A - 摄像头智能清洗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了摄像头智能清洗装置，旋转臂通过转轴活动连接于固定臂，且电机设置于旋转臂内并带动旋转臂绕转轴轴线往复摆动；水气两用泵的进气口贯穿旋转臂的外壁，并连通于旋转臂外部，且在该进气口处设置第二电磁阀；水气两用泵的出口上设置加热器；水箱内设置超声波发生器，摄像头上设置湿度传感器；控制装置通过控制电机带动旋转臂绕转轴轴线往复摆动。本发明摄像头智能清洗装置，由于清洗过程和除雾过程之间的相互配合，使得镜头可以被清洗的更加干净，顽固油污也可以被彻底清理干净，并且由于只需要清水对镜头进行冲洗，避免了镜头受腐蚀，从而有效的提高了镜头的通光率。

Description

摄像头智能清洗装置
技术领域
本发明涉及摄像头清洗领域，具体涉及摄像头智能清洗装置。
背景技术
现在国家电网公司、公共场所、天眼、监控等因工作需要，安装了数量巨大的户外固定式摄像头，其功能主要是监视公共场所、公用设施、专业设备、变电站、线路等的运行情况。当受环境和自身影响，摄像头镜头极易脏污、起雾、超温导致使用质量下降、寿命降低而可靠性不高。这些摄像头的安装地点多种多样，有高海拔的、有平原的、有丘陵地区的；安装的环境门类齐全，从污秽分类I至V类都有；从污染物来看，有粉尘类污染地区、有油性类污染地区；从温度分布分类，有温带地区的，有寒带地区的；从空气质量分类，有空气质量优良地区，有轻度雾霾地区，有重度雾霾地区。
现在这些摄像头都是远程控制运行，每个控制中心操控的都是一座城市不同用途需求的无数个摄像头，如天眼系统、市政系统、交通系统、电力系统、各专业安监公司等。每个摄像头都会存在因受环境(污秽、湿度、高温、低温等)和自身(器件发热等)影响，出现镜头脏污、起雾、超温等使用故障。如果出现故障(包含图像模糊、白屏、超温等)，则需等待通讯公司的人员到场处理，处理过程中还存在交通危险、登高危险等，如遇电网公司的摄像头，可能还需前往大山深处，遇到摄像头距离带电设备较近的，还需等待设备有停电机会才能处理，这期间就只能经常派运行人员到场巡视。摄像头的主要故障类型：器件损坏、接线松动、模糊和白屏、超温等。其中模糊和白屏故障占故障总量的比例较大，在极寒、极热地区因超温故障而不能运行的故障占比较大。
现在虽然有一些对摄像头进行定时清洗的技术存在，但是在重污染区域中如果采用清水清洗镜头，不但无法冲洗干净油污，还会使镜头起雾，影响使用，而如果采用碱性洗涤液，碱性洗涤液本身会对摄像头的镜头有腐蚀作用，并且洗涤液本身干涸在镜头表面时也会影响镜头的透光性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的摄像头清洗技术，会导致镜头油污清洗不净、镜头起雾、镜头受腐蚀和镜头透光率降低，从而降低摄像头的使用寿命，目的在于提供摄像头智能清洗装置，解决上述问题。
本发明通过下述技术方案实现：
摄像头智能清洗装置，包括水箱、软管、固定臂和旋转臂；所述水箱、固定臂和摄像头固定安装于立杆上，且固定臂设置于摄像头下方；所述旋转臂设置于固定臂的端部，所述固定臂的底部设置凹槽；所述软管的一端连接并贯通水箱内部，软管的另一端穿过凹槽并连接旋转臂；所诉旋转臂包括水气两用泵、进气管、第一电磁阀、第二电磁阀、加热器、喷头、电机、转轴和控制装置；所述旋转臂通过转轴活动连接于固定臂，且电机设置于旋转臂内并带动旋转臂绕转轴轴线往复摆动；所述软管伸入旋转臂内部，且连接于水气两用泵的进水口，并在该进水口处设置第一电磁阀；所述水气两用泵的进气口贯穿旋转臂的外壁，并连通于旋转臂外部，且在该进气口处设置第二电磁阀；所述水气两用泵的出口连接于喷头，且喷头设置于旋转臂的外壁并朝向摄像头；所述水气两用泵的出口上设置加热器；所述水箱内设置超声波发生器，所述摄像头上设置湿度传感器；所述控制装置设置于旋转臂内部，且超声波发生器、湿度传感器、水气两用泵、第一电磁阀、第二电磁阀、加热器和电机电连接于控制装置；所述控制装置通过控制电机带动旋转臂绕转轴轴线往复摆动。
现有技术中，摄像头清洗技术，会导致镜头油污清洗不净、镜头起雾、镜头受腐蚀和镜头透光率降低，从而降低摄像头的使用寿命。本发明应用时，当需要对摄像头进行清理时，控制装置开启第一电磁阀、水气两用泵、电机和超声波发生器，水箱中的水在超声波发生器的作用下发生震动，然后通过软管到达水气两用泵，水气两用泵在抽水的过程中，泵叶与水相互作用，产生大量的气泡，水经过喷头喷射到摄像头的镜头上，水的震动频率发生大幅变化，从而使得水溅射到镜头上时，气泡大量破裂，破裂的气泡破坏污垢与镜头之间的连接，从而使得污垢脱离镜头并被水带走；当摄像头处的湿度传感器检测到的湿度到达阈值时，第一电磁阀和超声波发生器关闭，第二电磁阀和加热器开启，气流经水气两用泵和加热器到达镜头处，镜头被加热，从而避免了在清洗过程中镜头发生雾化，而镜头上的顽固油污在加热后与镜头之间的连接松动；当湿度低于阈值时，控制装置开启第一电磁阀、水气两用泵、电机和超声波发生器，从而进一步的对摄像头镜头进行清洗，使得镜头上的顽固油污被洗净。由于清洗过程和除雾过程之间的相互配合，使得镜头可以被清洗的更加干净，顽固油污也可以被彻底清理干净，并且由于只需要清水对镜头进行冲洗，避免了镜头受腐蚀，从而有效的提高了镜头的通光率。
进一步的，本发明还包括太阳能板；所述太阳能板设置于摄像头上方，且太阳能板电连接于控制装置。
进一步的，本发明还包括集水器；所述集水器设置于水箱上方；所述集水器将水箱的内部与水箱的外部连通。
进一步的，所述控制装置包括控制模块；所述控制模块在湿度传感器检测到的湿度信号超过阈值时，向水气两用泵、加热器、第二电磁阀和电机发送开启信号，并向第一电磁阀发送关闭信号；水气两用泵、加热器、第二电磁阀和电机收到开启信号后开启；第一电磁阀收到关闭信号后关闭；
再进一步的，所述控制装置还包括通信模块；所述通信模块用于接收远程端发送的信号；当通信模块接收到远程端发送的清洗信号时，控制模块向超声波发生器、第一电磁阀和电机发送开启信号，并向第二电磁阀发送关闭信号；所述超声波发生器、第一电磁阀和电机收到开启信号后开启；所述第二电磁阀收到关闭信号后关闭。
本发明应用时，通过控制模块对整个装置进行控制，从而实现了本发明的自动化控制。
进一步的，所述电机通过传动装置连接于转轴；所述传动装置采用曲柄摇杆机构。
再进一步的，所述曲柄摇杆机构包括第一连杆、第二连杆和第三连杆；所述第一连杆、第二连杆和第三连杆依次铰接，且第一连杆远离第二连杆的一端固定连接于电机的输出端，所述第三连杆远离第二连杆的一端固定连接于转轴；所述第一连杆的长度小于第三连杆的长度，且第一连杆和第三连杆的长度之和小于第二连杆的长度。
本发明应用时，第一连杆、第二连杆和第三连杆依次铰接，当电机运动时，第一连杆绕电机轴线旋转，并带动第二连杆运动，第二连杆带动第三连杆运动；第三连杆在第一连杆旋转半圈的时候到达最远位移位置，当第一连杆继续旋转时，由于第二连杆和第三连杆之间的配合作用，第三连杆开始复位，从而实现了电机带动旋转臂摆动。
进一步的，所述固定臂和旋转臂均采用不锈钢材料。
进一步的，所述加热器采用半导体加热器。
进一步的，所述软管采用聚氯乙烯材料。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明摄像头智能清洗装置，由于清洗过程和除雾过程之间的相互配合，使得镜头可以被清洗的更加干净，顽固油污也可以被彻底清理干净，并且由于只需要清水对镜头进行冲洗，避免了镜头受腐蚀，从而有效的提高了镜头的通光率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明旋转臂侧视图；
图3为本发明系统结构图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-立杆，2-摄像头，3-集水器，4-水箱，5-软管，6-固定臂，7-旋转臂，71-水气两用泵，72-进气管，73-第一电磁阀，74-第二电磁阀，75-加热器，76-喷头，77-电机，78-转轴，79-控制装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1和图2所示，本发明摄像头智能清洗装置，包括水箱4、软管5、固定臂6和旋转臂7；所述水箱4、固定臂6和摄像头2固定安装于立杆1上，且固定臂6设置于摄像头2下方；所述旋转臂7设置于固定臂6的端部，所述固定臂6的底部设置凹槽；所述软管5的一端连接并贯通水箱4内部，软管5的另一端穿过凹槽并连接旋转臂7；所诉旋转臂7包括水气两用泵71、进气管72、第一电磁阀73、第二电磁阀74、加热器75、喷头76、电机77、转轴78和控制装置79；所述旋转臂7通过转轴78活动连接于固定臂6，且电机77设置于旋转臂7内并带动旋转臂7绕转轴78轴线往复摆动；所述软管5伸入旋转臂7内部，且连接于水气两用泵71的进水口，并在该进水口处设置第一电磁阀73；所述水气两用泵71的进气口贯穿旋转臂7的外壁，并连通于旋转臂7外部，且在该进气口处设置第二电磁阀74；所述水气两用泵71的出口连接于喷头76，且喷头76设置于旋转臂7的外壁并朝向摄像头2；所述水气两用泵71的出口上设置加热器75；所述水箱4内设置超声波发生器，所述摄像头2上设置湿度传感器；所述控制装置79设置于旋转臂7内部，且超声波发生器、湿度传感器、水气两用泵71、第一电磁阀73、第二电磁阀74、加热器75和电机77电连接于控制装置79；所述控制装置79通过控制电机77带动旋转臂7绕转轴78轴线往复摆动。
本实施例实施时，当需要对摄像头2进行清理时，控制装置79开启第一电磁阀73、水气两用泵71、电机77和超声波发生器，水箱4中的水在超声波发生器的作用下发生震动，然后通过软管5到达水气两用泵71，水气两用泵71在抽水的过程中，泵叶与水相互作用，产生大量的气泡，水经过喷头76喷射到摄像头2的镜头上，水的震动频率发生大幅变化，从而使得水溅射到镜头上时，气泡大量破裂，破裂的气泡破坏污垢与镜头之间的连接，从而使得污垢脱离镜头并被水带走；当摄像头2处的湿度传感器检测到的湿度到达阈值时，第一电磁阀73和超声波发生器关闭，第二电磁阀74和加热器75开启，气流经水气两用泵71和加热器75到达镜头处，镜头被加热，从而避免了在清洗过程中镜头发生雾化，而镜头上的顽固油污在加热后与镜头之间的连接松动；当湿度低于阈值时，控制装置79开启第一电磁阀73、水气两用泵71、电机77和超声波发生器，从而进一步的对摄像头2镜头进行清洗，使得镜头上的顽固油污被洗净。由于清洗过程和除雾过程之间的相互配合，使得镜头可以被清洗的更加干净，顽固油污也可以被彻底清理干净，并且由于只需要清水对镜头进行冲洗，避免了镜头受腐蚀，从而有效的提高了镜头的通光率。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，发明人对本发明与其他的清洗结构做了对照试验，试验结果如下：
表1
本发明 采用碱性清洗剂 采用清水冲洗
平均透光率 95％ 91％ 82％
最大透光率 99％ 97％ 91％
最小透光率 92％ 85％ 73％
镜头质量变化百分比 -0.05％ -0.23％ +0.12％
本试验将镜头设置于试验箱中进行，试验箱中设置为空气质量指数120的轻度污染环境，污染物中富含油污；试验方式为连续检测30日，每日对镜头的透光率和镜头质量进行检测；本试验中碱性清洗剂采用ph值9.5的弱碱性清洗剂。
从表1中可以明显的看出，采用碱性清洗剂清洗时，镜头质量降低，说明镜头受腐蚀严重，并且由于镜头起雾和镜头受腐蚀的原因，采用碱性清洗剂的平均透光率低于本发明的平均透光率；而采用清水冲洗的则透光率非常低，最小透光率甚至仅有73％，严重影响了摄像头的清晰度；采用清水冲洗镜头质量变化百分比为+0.12％主要是由于污染中的油污附着于镜面上，所以镜头的质量增大。本对比例中还未对降雨环境进行模拟，但是可以预见，发生降雨时，空气湿度接近饱和，镜头非常容易起雾，所以在真实自然环境中，本发明产生的效果会比采用碱性清洗剂和采用清水冲洗好很多。
实施例3
如图3所示，本实施例在实施例1的基础上，还包括太阳能板8；所述太阳能板8设置于摄像头2上方，且太阳能板8电连接于控制装置79。还包括集水器3；所述集水器3设置于水箱4上方；所述集水器3将水箱4的内部与水箱4的外部连通。所述控制装置79包括控制模块；所述控制模块在湿度传感器检测到的湿度信号超过阈值时，向水气两用泵71、加热器75、第二电磁阀74和电机77发送开启信号，并向第一电磁阀73发送关闭信号；水气两用泵71、加热器75、第二电磁阀74和电机77收到开启信号后开启；第一电磁阀73收到关闭信号后关闭。所述控制装置79还包括通信模块；所述通信模块用于接收远程端发送的信号；当通信模块接收到远程端发送的清洗信号时，控制模块向超声波发生器、第一电磁阀73和电机77发送开启信号，并向第二电磁阀74发送关闭信号；所述超声波发生器、第一电磁阀73和电机77收到开启信号后开启；所述第二电磁阀74收到关闭信号后关闭。
本实施例实施时，太阳能板8设置于摄像头2上方，为整个装置提供电力，并且还可以为摄像头提供遮阳，进而保证了本发明可以在有效的各种环境中保障摄像头2稳定工作。本实施例还通过控制模块实现了对整个装置的自动控制，对于控制模块可以优选为一般的51单片机，也可以选择通用的ARM处理器。
实施例4
本实施例在实施例1的基础上，所述电机77通过传动装置连接于转轴78；所述传动装置采用曲柄摇杆机构。所述曲柄摇杆机构包括第一连杆、第二连杆和第三连杆；所述第一连杆、第二连杆和第三连杆依次铰接，且第一连杆远离第二连杆的一端固定连接于电机77的输出端，所述第三连杆远离第二连杆的一端固定连接于转轴78；所述第一连杆的长度小于第三连杆的长度，且第一连杆和第三连杆的长度之和小于第二连杆的长度。所述固定臂6和旋转臂7均采用不锈钢材料。所述加热器75采用半导体加热器。所述软管5采用聚氯乙烯材料。
本实施例实施时，第一连杆、第二连杆和第三连杆依次铰接，当电机77运动时，第一连杆绕电机77轴线旋转，并带动第二连杆运动，第二连杆带动第三连杆运动；第三连杆在第一连杆旋转半圈的时候到达最远位移位置，当第一连杆继续旋转时，由于第二连杆和第三连杆之间的配合作用，第三连杆开始复位，从而实现了电机77带动旋转臂7摆动。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.摄像头智能清洗装置，其特征在于，包括水箱(4)、软管(5)、固定臂(6)和旋转臂(7)；所述水箱(4)、固定臂(6)和摄像头(2)固定安装于立杆(1)上，且固定臂(6)设置于摄像头(2)下方；所述旋转臂(7)设置于固定臂(6)的端部，所述固定臂(6)的底部设置凹槽；所述软管(5)的一端连接并贯通水箱(4)内部，软管(5)的另一端穿过凹槽并连接旋转臂(7)；所诉旋转臂(7)包括水气两用泵(71)、进气管(72)、第一电磁阀(73)、第二电磁阀(74)、加热器(75)、喷头(76)、电机(77)、转轴(78)和控制装置(79)；所述旋转臂(7)通过转轴(78)活动连接于固定臂(6)，且电机(77)设置于旋转臂(7)内并带动旋转臂(7)绕转轴(78)轴线往复摆动；所述软管(5)伸入旋转臂(7)内部，且连接于水气两用泵(71)的进水口，并在该进水口处设置第一电磁阀(73)；所述水气两用泵(71)的进气口贯穿旋转臂(7)的外壁，并连通于旋转臂(7)外部，且在该进气口处设置第二电磁阀(74)；所述水气两用泵(71)的出口连接于喷头(76)，且喷头(76)设置于旋转臂(7)的外壁并朝向摄像头(2)；所述水气两用泵(71)的出口上设置加热器(75)；所述水箱(4)内设置超声波发生器，所述摄像头(2)上设置湿度传感器；所述控制装置(79)设置于旋转臂(7)内部，且超声波发生器、湿度传感器、水气两用泵(71)、第一电磁阀(73)、第二电磁阀(74)、加热器(75)和电机(77)电连接于控制装置(79)；所述控制装置(79)通过控制电机(77)带动旋转臂(7)绕转轴(78)轴线往复摆动。
2.根据权利要求1所述的摄像头智能清洗装置，其特征在于，还包括太阳能板(8)；所述太阳能板(8)设置于摄像头(2)上方，且太阳能板(8)电连接于控制装置(79)。
3.根据权利要求1所述的摄像头智能清洗装置，其特征在于，还包括集水器(3)；所述集水器(3)设置于水箱(4)上方；所述集水器(3)将水箱(4)的内部与水箱(4)的外部连通。
4.根据权利要求1所述的摄像头智能清洗装置，其特征在于，所述控制装置(79)包括控制模块；
所述控制模块在湿度传感器检测到的湿度信号超过阈值时，向水气两用泵(71)、加热器(75)、第二电磁阀(74)和电机(77)发送开启信号，并向第一电磁阀(73)发送关闭信号；水气两用泵(71)、加热器(75)、第二电磁阀(74)和电机(77)收到开启信号后开启；第一电磁阀(73)收到关闭信号后关闭。
5.根据权利要求4所述的摄像头智能清洗装置，其特征在于，所述控制装置(79)还包括通信模块；
所述通信模块用于接收远程端发送的信号；
当通信模块接收到远程端发送的清洗信号时，控制模块向超声波发生器、第一电磁阀(73)和电机(77)发送开启信号，并向第二电磁阀(74)发送关闭信号；所述超声波发生器、第一电磁阀(73)和电机(77)收到开启信号后开启；所述第二电磁阀(74)收到关闭信号后关闭。
6.根据权利要求1所述的摄像头智能清洗装置，其特征在于，所述电机(77)通过传动装置连接于转轴(78)；所述传动装置采用曲柄摇杆机构。
7.根据权利要求6所述的摄像头智能清洗装置，其特征在于，所述曲柄摇杆机构包括第一连杆、第二连杆和第三连杆；所述第一连杆、第二连杆和第三连杆依次铰接，且第一连杆远离第二连杆的一端固定连接于电机(77)的输出端，所述第三连杆远离第二连杆的一端固定连接于转轴(78)；所述第一连杆的长度小于第三连杆的长度，且第一连杆和第三连杆的长度之和小于第二连杆的长度。
8.根据权利要求1所述的摄像头智能清洗装置，其特征在于，所述固定臂(6)和旋转臂(7)均采用不锈钢材料。
9.根据权利要求1所述的摄像头智能清洗装置，其特征在于，所述加热器(75)采用半导体加热器。
10.根据权利要求1所述的摄像头智能清洗装置，其特征在于，所述软管(5)采用聚氯乙烯材料。
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