CN107671020B - 海底观测仪器装备自动清洁刷及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明创造属于海底仪器清洁领域，具体涉及了海底观测仪器装备自动清洁刷及其工作方法。包括自动清洁刷主体、海底观测仪器、总控制台，还包括传感器模块，与控制模块电连接通讯模块，与自动清洁刷主体电连接，与总控制台通信连接；连接器，与海底观测仪器螺接；控制模块，与电源模块电连接；状态LED灯，与控制模块电连接；电源模块，与自动清洁刷主体螺接；清洁刷，与自动清洁刷主体套接；传感器模块包括：按键，与控制模块电连接；轴动作传感器，与控制模块电连接；电荷状态传感器，与电池包和控制模块电连接；水流传感器，与控制模块电连接；泥沙含量传感器，与控制模块电连接；微小生物数量传感器，与控制模块电连接。
Description
技术领域
本发明创造属于海底仪器清洁领域，具体涉及了一种海底观测仪器装备自动清洁刷及其工作方法。
背景技术
目前国内实用的还有观测仪器设备大部分源于进口，国产化能力还有待提高。海洋科技发展势必引来新的挑战和机遇，自主产品也将引领潮流的发展方向，海底观测仪器装备自动清洁刷对于国产海洋仪器设备辅助产品是一个很大的进步，也有利于各类海底观测仪器设备长期、有效的进行水下监测，保障数据的长期、准确，节省海底仪器设备的现场维护时间和布设时间，减少仪器设备布放的损坏和人员的风险。
发明内容
本发明创造所提到的海底观测仪器装备自动清洁刷可定时、定向、定点的对海洋仪器设备的传感器端表面污渍、水生物筑巢、沉积物等进行自动清理，并且省时、省电，可以达到最佳的清洁效果。
本发明创造解决其技术问题所采用的方案是一种海底观测仪器装备自动清洁刷，包括自动清洁刷主体，还包括：传感器模块，与控制模块电连接；通讯模块，与自动清洁刷主体电连接，与总控制台通信连接；连接器，与海底观测仪器装备螺接；控制模块，与电源模块电连接；状态LED灯，与控制模块电连接；电源模块，与自动清洁刷主体螺接；清洁刷，与自动清洁刷主体套接；传感器模块包括：按键，与控制模块电连接；轴动作传感器，与控制模块电连接；电荷状态传感器，与电池包和控制模块电连接；水流传感器，与控制模块电连接；泥沙含量传感器，与控制模块电连接；微小生物数量传感器，与控制模块电连接；摄像头，与控制模块电连接。本发明创造适用性广，专业性强，可以针对玻璃面板、陶瓷面板，平面、球面、弧面等国内外各类常用声、光、电海洋仪器进行清洁。可定时、定向、定点的对海洋仪器设备的传感器端表面污渍、水生物筑巢、沉积物等进行自动清理。有利于提高相关设备的使用寿命、使用效果。在工作时候省时、省电，可以达到最佳的清洁效果。
作为优选，所述的自动清洁刷主体包括：外壳，与连接器焊接；电机固定板，与外壳卡接；电机，与电机固定板螺接；电位器固定板，与外壳焊接；电位器，与电位器固定板螺接，与电机电连接；轴用卡簧，与外壳卡接；轴，与轴承套接；轴承，与外壳卡接；轴套，与轴套接；梅花联轴器，与外壳卡接，与轴套接。
作为优选，所述的控制模块包括：数据采集模块，与传感器模块电连接；数据处理模块，与数据采集模块电连接；存储模块，与数据处理模块电连接；时钟单元，与数据采集模块、数据处理模块、存储模块和输出模块电连接；输出模块，与数据处理模块、状态LED灯和电机电连接。
作为优选，所述的电源模块包括：电池包，与自动清洁刷主体电连接；发电机，与充电均衡器电连接；扇叶，与发电机轴接；充电均衡器，与电池包电连接。
作为优选，所述的清洁刷包括：L型清洁刷，与轴套套接；I型清洁刷，与轴套套接；Y型清洁刷，与轴套套接；水泵冲洗式清洁刷，与控制模块电连接。
作为优选，一种海底观测仪器装备自动清洁刷的工作方法，包括以下步骤：S1：连接自动清洁刷主体到海底观测仪器装备，初始化；S2：在清理的时候，锁死发电机，控制模块接受总控制的数据，控制清洁刷对海底观测设备进行清理；S3:在清理结束后，摄像头检测清洁情况，并上传总控制台，为下一次的清洁的更加赶紧做调整；S3：确认清洁完成后，电机停止工作，电荷状态传感器检测电池包内剩余电量，打开发电机，使得发电机给电池包充电；S4：电荷状态传感器检测电池包内电量，当电量充满后锁死发电机，跳转S2.
作为优选，所述的S3包括以下子步骤：A1:然后总控制台分析泥沙含量传感器和微小生物数量传感器的数据，根据泥沙含量和微小生物的数量的动态变化求平均值；A2:总控制台分析水流传感器的水流速度，求平均值；水流速度按照水流造成的效果分为3个档次，低速、中速和高速；当水流速度无法对泥沙造成大幅度移动时，定义为低速；当水流速度可以对泥沙造成大幅度移动的时候，然而又无法对污渍造成影响的时候，定义为中速；当水流速度对污渍造成巨大冲刷的时候，定义为高速；A3：当积累物和污渍达到一定程度时候，便需要清理，所以将水流速度、泥沙含量和微小生物的数量结合，通过大数据预测得知下次的清理时间；A4：执行清理，清理过后，摄像头采集清理结果，将需要实施的数据修正，并保存为历史数据，清空当前数据重新开始检测计算。
作为优选，所述的S2包括以下子步骤：B1：锁死发电机，获取当前水流速度，当水流速度为高速时，跳转B2；当水流速度为中速时，跳转B3；当水流速度为低速时，跳转B4；B2：获取微小生物的平均数量和泥沙含量的平均值，如果泥沙含量和微小生物数量的比值大于等于3:1，使清洁刷低幅、低速摆动；；如果泥沙含量和微小生物数量的比值小于3:1而大于3：2，使清洁刷中幅、低速摆动；如果泥沙含量和微小生物数量的比值小于3:2，则使清洁刷高幅、低速摆动；B3：获取微小生物的平均数量和泥沙含量的平均值，如果泥沙含量和微小生物数量的比值大于等于3:1，清洁刷低幅、中速摆动；如果泥沙含量和微小生物数量的比值小于3:1而大于3：2，清洁刷中幅、中速摆动；如果泥沙含量和微小生物数量的比值小于3:2，则，使清洁刷高幅、中速摆动；B4：获取微小生物的平均数量和泥沙含量的平均值，如果泥沙含量和微小生物数量的比值大于等于3:1，使清洁刷低幅、高速摆动；如果泥沙含量和微小生物数量的比值小于3:1而大于3：2，使清洁刷中幅、高速摆动，如果泥沙含量和微小生物数量的比值小于3:2，使清洁刷高幅、高速摆动；B5：清理完成，关闭电机，打开发电机给电池包充电。
发明创造有益效果：（1）、本发明创造适用性广，专业性强，可以针对玻璃面板、陶瓷面板，平面、球面、弧面等国内外各类常用声、光、电海洋仪器进行清洁。可定时、定向、定点的对海洋仪器设备的传感器端表面污渍、水生物筑巢、沉积物等进行自动清理。有利于提高相关设备的使用寿命、使用效果。（2）、该设备本身便是一个低功耗的设备，可以预设时间进行工作，在不工作的时候处于休眠状态，但是同时为了其更长的续航能力，在起电源模块安装有发电机，此发电机依靠海底液体的流动带动发电，给电池包进行充电。（3）、摄像头可以拍摄到清洁前和清洁后的效果照片，存储，形成大数据，便于以后可以更加节能高效的改性设备。轴动作传感器，为了防止清洁刷被卡死，在卡死的时候可以使电动机倒转。（4）、不同结构的清洁刷，可以清洁不同类型的设备，提升清洁效果。（5）、省时、省电，可以达到最佳的清洁效果。
附图说明
图1：自动清洁刷主体结构图
图中：1、外壳，5、轴，6、电机固定板，7、电位器固定板，8、轴套，9、电机，10、梅花联轴器，11、电位器，12、轴用卡簧，13、轴承。
具体实施方式
实施例
本发明创造解决其技术问题所采用的方案是一种海底观测仪器装备自动清洁刷，包括自动清洁刷主体，还包括：传感器模块，与控制模块电连接；通讯模块，与自动清洁刷主体电连接，与总控制台通信连接；连接器，与海底观测仪器装备螺接；控制模块，与电源模块电连接；状态LED灯，与控制模块电连接；电源模块，与自动清洁刷主体螺接；清洁刷，与自动清洁刷主体套接；传感器模块包括：按键，与控制模块电连接；轴5动作传感器，与控制模块电连接；电荷状态传感器，与电池和控制模块电连接；流速传感器，与控制模块电连接；泥沙含量传感器，与控制模块电连接微小生物检测传感器，与控制模块电连接；摄像头，与控制模块电连接。本发明创造适用性广，专业性强，可以针对玻璃面板、陶瓷面板，平面、球面、弧面等国内外各类常用声、光、电海洋仪器进行清洁。可定时、定向、定点的对海洋仪器设备的传感器端表面污渍、水生物筑巢、沉积物等进行自动清理。有利于提高相关设备的使用寿命、使用效果。在工作时候省时、省电，可以达到最佳的清洁效果。
所述的自动清洁刷主体包括：外壳1，与连接器焊接；电机固定板6，与外壳1卡接；电机9，与电机固定板6螺接；电位器固定板7，与外壳1焊接；电位器11，与电位器固定板7螺接，与电机9电连接；轴用卡簧12，与外壳1卡接；轴5，与轴承13套接；轴承13，与外壳1卡接；轴套8，与轴套8接；梅花联轴器10，与外壳1卡接，与轴套8接。
所述的控制模块包括：数据采集模块，与传感器模块电连接；数据处理模块，与数据采集模块电连接；存储模块，与数据处理模块电连接；时钟单元，与数据采集模块、数据处理模块、存储模块和输出模块电连接；输出模块，与数据处理模块、状态LED灯和电机9电连接。
作为优选，所述的电源模块包括：电池包，与自动清洁刷主体电连接；发电机9，与充电均衡器电连接；扇叶，与发电机9轴5接；充电均衡器，与电池包电连接。
作为优选，所述的清洁刷包括：L型清洁刷，与轴套8套接；I型清洁刷，与轴套8套接；Y型清洁刷，与轴套8套接；水泵冲洗式清洁刷，与控制模块电连接。
一种海底观测仪器装备自动清洁刷的工作方法，包括以下步骤：S1：连接自动清洁刷主体到海底观测仪器装备，初始化；S2：在清理的时候，锁死发电机9，控制模块接受总控制的数据，控制清洁刷对海底观测设备进行清理；S3:在清理结束后，摄像头检测清洁情况，并上传总控制台，为下一次的清洁的更加赶紧做调整；S3：确认清洁完成后，电机9停止工作，电荷状态传感器检测电池包内剩余电量，打开发电机9，使得发电机9给电池包充电；S4：电荷状态传感器检测电池包内电量，当电量充满后锁死发电机9，跳转S2.
所述的S3包括以下子步骤：A1:然后总控制台分析泥沙含量传感器和微小生物数量传感器的数据，根据泥沙含量和微小生物的数量的动态变化求平均值；A2:总控制台分析水流传感器的水流速度，求平均值；水流速度按照水流造成的效果分为3个档次，低速、中速和高速；当水流速度无法对泥沙造成大幅度移动时，定义为低速；当水流速度可以对泥沙造成大幅度移动的时候，然而又无法对污渍造成影响的时候，定义为中速；当水流速度对污渍造成巨大冲刷的时候，定义为高速；A3：当积累物和污渍达到一定程度时候，便需要清理，所以将水流速度、泥沙含量和微小生物的数量结合，通过大数据预测得知下次的清理时间；A4：执行清理，清理过后，摄像头采集清理结果，将需要实施的数据修正，并保存为历史数据，清空当前数据重新开始检测计算。
所述的S2包括以下子步骤：B1：锁死发电机9，获取当前水流速度，当水流速度为高速时，跳转B2；当水流速度为中速时，跳转B3；当水流速度为低速时，跳转B4；B2：获取微小生物的平均数量和泥沙含量的平均值，如果泥沙含量和微小生物数量的比值大于等于3:1，使清洁刷低幅、低速摆动；；如果泥沙含量和微小生物数量的比值小于3:1而大于3：2，使清洁刷中幅、低速摆动；如果泥沙含量和微小生物数量的比值小于3:2，则使清洁刷高幅、低速摆动；B3：获取微小生物的平均数量和泥沙含量的平均值，如果泥沙含量和微小生物数量的比值大于等于3:1，清洁刷低幅、中速摆动；如果泥沙含量和微小生物数量的比值小于3:1而大于3：2，清洁刷中幅、中速摆动；如果泥沙含量和微小生物数量的比值小于3:2，则，使清洁刷高幅、中速摆动；B4：获取微小生物的平均数量和泥沙含量的平均值，如果泥沙含量和微小生物数量的比值大于等于3:1，使清洁刷低幅、高速摆动；如果泥沙含量和微小生物数量的比值小于3:1而大于3：2，使清洁刷中幅、高速摆动，如果泥沙含量和微小生物数量的比值小于3:2，使清洁刷高幅、高速摆动；B5：清理完成，关闭电机9，打工发电机9给电池包充电。
本发明创造可以可通过机械装置与海底观测设备固定连接；然后在自动清洁刷主体上安装合适的刷头，刷头安装好以后，自动清洁刷可采用多种方式控制，包括：主动控制方式，刷头自带控制器自动对刷头转动控制事件进行处理；被动控制方式，通过连接外部控制器活手动控制刷头转动。该自动清洁刷分四节安装，每节连接处使用O型圈密封，轴5端动密封采用机械密封。刷头工作角度可根据需求进行设置，角度设置范围10—360度；刷头工作速度可调整，通过轴5转动传感器可自动识别刷头是否被物体卡住，确认卡主后可以通过控制模块控制电机9驱动电路控制电机9反转；自动清洁刷拥有自动休眠功能，可有效提高续航时间。
Claims (7)
1.一种海底观测仪器装备自动清洁刷，包括自动清洁刷主体，其特征在于，还包括：
传感器模块，与控制模块电连接；
通讯模块，与自动清洁刷主体电连接，与总控制台通信连接；
连接器，与海底观测仪器装备螺接；
控制模块，与电源模块电连接；
状态LED灯，与控制模块电连接；
电源模块，与自动清洁刷主体螺接；
清洁刷，与自动清洁刷主体套接；
传感器模块包括：
按键，与控制模块电连接；
轴动作传感器，与控制模块电连接；
电荷状态传感器，与电池包和控制模块电连接；
水流传感器，与控制模块电连接；
泥沙含量传感器，与控制模块电连接；
微小生物数量传感器，与控制模块电连接；
摄像头，与控制模块电连接；
执行以下步骤：
S1：连接自动清洁刷主体到海底观测仪器装备，初始化；
S2：在清理的时候，锁死发电机，控制模块接受总控制台的数据，控制清洁刷对海底观测仪器装备进行清理；
S3：在清理结束后，摄像头检测清洁情况，并上传总控制台，为下一次的清洁的更加干净做调整；
S4：确认清洁完成后，自动清洁刷主体的电机停止工作，电荷状态传感器检测电池包内剩余电量，打开发电机，使得发电机给电池包充电；
S5：电荷状态传感器检测电池包内电量，当电量充满后锁死发电机，跳转S2；所述的S3包括以下子步骤：
A1:然后总控制台分析泥沙含量传感器和微小生物数量传感器的数据，根据泥沙含量和微小生物的数量的动态变化求平均值；
A2:总控制台分析水流传感器的水流速度，求平均值；水流速度按照水流造成的效果分为3个档次，低速、中速和高速；当水流速度无法对泥沙造成大幅度移动时，定义为低速；当水流速度可以对泥沙造成大幅度移动的时候，然而又无法对污渍造成影响的时候，定义为中速；当水流速度对污渍造成巨大冲刷的时候，定义为高速；
A3：当积累物和污渍达到一定程度时候，便需要清理，所以将水流速度、泥沙含量和微小生物的数量结合，通过大数据预测得知下次的清理时间；
A4：执行清理，清理过后，摄像头采集清理结果，将需要实施的数据修正，并保存为历史数据，清空当前数据重新开始检测计算。
2.根据权利要求1所述的一种海底观测仪器装备自动清洁刷，其特征在于，所述的自动清洁刷主体包括：
外壳，与连接器焊接；
电机固定板，与外壳卡接；
电机，与电机固定板螺接；
电位器固定板，与外壳焊接；
电位器，与电位器固定板螺接，与电机电连接；
轴用卡簧，与外壳卡接；
轴，与轴承套接；
轴承，与外壳卡接；
轴套，与轴套接；
梅花联轴器，与外壳卡接，与轴套接。
3.根据权利要求1所述的一种海底观测仪器装备自动清洁刷，其特征在于，所述的控制模块包括：
数据采集模块，与传感器模块电连接；
数据处理模块，与数据采集模块电连接；
存储模块，与数据处理模块电连接；
时钟单元，与数据采集模块、数据处理模块、存储模块和输出模块电连接；
输出模块，与数据处理模块、状态LED灯和电机电连接。
4.根据权利要求1所述的一种海底观测仪器装备自动清洁刷，其特征在于，所述的电源模块包括：
电池包，与自动清洁刷主体电连接；
发电机，与充电均衡器电连接；
扇叶，与发电机轴接；
充电均衡器，与电池包电连接。
5.根据权利要求1所述的一种海底观测仪器装备自动清洁刷，其特征在于，所述的清洁刷包括：
L型清洁刷，与轴套套接；
I型清洁刷，与轴套套接；
Y型清洁刷，与轴套套接；
水泵冲洗式清洁刷，与控制模块电连接。
6.一种海底观测仪器装备自动清洁刷的工作方法，适用于如权利要求1所述的一种海底观测仪器装备自动清洁刷，其特征在于，包括以下步骤：
S1：连接自动清洁刷主体到海底观测仪器装备，初始化；
S2：在清理的时候，锁死发电机，控制模块接受总控制台的数据，控制清洁刷对海底观测仪器装备进行清理；
S3:在清理结束后，摄像头检测清洁情况，并上传总控制台，为下一次的清洁的更加干净做调整；
S4：确认清洁完成后，电机停止工作，电荷状态传感器检测电池包内剩余电量，打开发电机，使得发电机给电池包充电；
S5：电荷状态传感器检测电池包内电量，当电量充满后锁死发电机，跳转S2；所述的S3包括以下子步骤：
A1:然后总控制台分析泥沙含量传感器和微小生物数量传感器的数据，根据泥沙含量和微小生物的数量的动态变化求平均值；
A2:总控制台分析水流传感器的水流速度，求平均值；水流速度按照水流造成的效果分为3个档次，低速、中速和高速；当水流速度无法对泥沙造成大幅度移动时，定义为低速；当水流速度可以对泥沙造成大幅度移动的时候，然而又无法对污渍造成影响的时候，定义为中速；当水流速度对污渍造成巨大冲刷的时候，定义为高速；
A3：当积累物和污渍达到一定程度时候，便需要清理，所以将水流速度、泥沙含量和微小生物的数量结合，通过大数据预测得知下次的清理时间；
A4：执行清理，清理过后，摄像头采集清理结果，将需要实施的数据修正，并保存为历史数据，清空当前数据重新开始检测计算。
7.根据权利要求6所述的一种海底观测仪器装备自动清洁刷的工作方法，其特征在于，所述的S2包括以下子步骤：
B1：锁死发电机，获取当前水流速度，当水流速度为高速时，跳转B2；当水流速度为中速时，跳转B3；当水流速度为低速时，跳转B4；
B2：获取微小生物的平均数量和泥沙含量的平均值，如果泥沙含量和微小生物数量的比值大于等于3:1，使清洁刷低幅、低速摆动；如果泥沙含量和微小生物数量的比值小于3:1而大于3：2，使清洁刷中幅、低速摆动；如果泥沙含量和微小生物数量的比值小于3:2，则使清洁刷高幅、低速摆动；
B3：获取微小生物的平均数量和泥沙含量的平均值，如果泥沙含量和微小生物数量的比值大于等于3:1，清洁刷低幅、中速摆动；如果泥沙含量和微小生物数量的比值小于3:1而大于3：2，清洁刷中幅、中速摆动；如果泥沙含量和微小生物数量的比值小于3:2，则，使清洁刷高幅、中速摆动；
B4：获取微小生物的平均数量和泥沙含量的平均值，如果泥沙含量和微小生物数量的比值大于等于3:1，使清洁刷低幅、高速摆动；如果泥沙含量和微小生物数量的比值小于3:1而大于3：2，使清洁刷中幅、高速摆动，如果泥沙含量和微小生物数量的比值小于3:2，使清洁刷高幅、高速摆动；
B5：清理完成，关闭电机，打开发电机给电池包充电。
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