CN108978607B - 一种基于云图的旋涡引流式大水池漂浮物清理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于云图的旋涡引流式大水池漂浮物清理装置，包括虹吸管、潜水污水泵、喷水枪、抽水泵、清理池、控制器和可控视觉监测器，清理池通过过滤网分隔成清水区和杂物收集区，虹吸管的进水口设于水池内且朝上设置，虹吸管的进水口处设有涡流加速器，虹吸管的出水口设于清理池的杂物收集区内，潜水污水泵设于虹吸管的出水口处，抽水泵的进水口与清理池的清水区连通，抽水泵的出水口与喷水枪连通，喷水枪活动设于水池周壁的顶部，可控视觉监测器设于水池周边，可控视觉监测器与控制器的输入端连接，控制器的输出端分别与潜水污水泵、抽水泵和喷水枪连接。本发明实现自动化清理水池，效率高，清理效果好。
Description
技术领域
本发明涉及水池漂浮物清理技术领域，特别涉及一种基于云图的旋涡引流式大水池漂浮物清理装置。
背景技术
现在稍具规模的公园、公司、酒店门前等都会有各自的观赏水池，但是这些水池的水体一般长时间静态不流动，水中也容易漂浮树叶等杂质，影响水池的美观度和清澈度。
目前最普遍的清理方式就是人工清理，规则的水池通过清理人员定期在水池两侧兜网进行清理即可，而不规则的水池无法兜网一次性清理干净，则需要清理人员定期拿着长竹竿网兜清理，或是漂浮在水池中间无法够到的杂物则需要划船一点一点的将树叶等漂浮物杂质收集起来，不仅费事费力，成本较高，而且很难顾及到边边角角的一些落叶或是不定期因为一阵大风等外界因素突然增加的漂浮物杂质。因此，需要对现状进行改变，将原有的通过人力打捞的方法，改变为自动化的清理模式，从根本上解决这个水池清理的不方便的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种基于云图的旋涡引流式大水池漂浮物清理装置，将观赏水池上的漂浮物进行自动化清理，与传统技术的人为清理有本质的区别，通过喷水枪的自动扫略，使得水池内各个角落的漂浮物杂质能够自动地随着水流漂向漩涡内，效率高，清理效果好；潜水污水泵配合涡流加速器实现水池内位于虹吸管进水口上部的水域产生漩涡，形成吸水式漩涡技术，可以适应各种水池的情况，配合喷口水流和涡流加速器，增强漩涡效果，实现对于这个水池的无死角，高效率的清洁；可控视觉监测器实时监控功能，操作员根据需要或是为了应对突发状况，对应研究出的相应水流函数，控制喷水枪的喷口朝向，即可实现对特殊区域的完美清理；清理池使得在收集杂物且过滤后的水又可以被循环利用，较环保。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
本发明所述的一种基于云图的旋涡引流式大水池漂浮物清理装置，包括虹吸管、潜水污水泵、喷水枪、抽水泵、清理池、控制器和可控视觉监测器，清理池通过过滤网分隔成清水区和杂物收集区，虹吸管的进水口设于水池内且朝上设置，虹吸管的进水口处设有涡流加速器，虹吸管的出水口设于清理池的杂物收集区内，潜水污水泵设于虹吸管的出水口处，抽水泵的进水口与清理池的清水区连通，抽水泵的出水口与喷水枪连通，喷水枪活动设于水池周壁的顶部，可控视觉监测器设于水池周边，可控视觉监测器与控制器的输入端连接，控制器的输出端分别与潜水污水泵、抽水泵和喷水枪连接，涡流加速器进行自旋转，潜水污水泵配合涡流加速器实现水池内位于虹吸管进水口上部的水域产生漩涡，可控视觉监测器采用图像识别手段用于监控水池表面波纹并获得水池表面水流方向与速度，并通过控制器内设定的程序调整喷水枪的喷水方向与漩涡方向相切及清理水池角落里的杂物。
进一步地，控制器内设有自动控制模块和手动控制模块，自动控制模块的输入端与可控视觉监测器连接，自动控制模块的输出端与喷水枪连接，手动控制模块的输出端分别与潜水污水泵、抽水泵和喷水枪连接；自动控制模块通过可控视觉监测器自动调整喷水枪的喷水方向，手动控制模块由操作员通过可控视觉监测器的反馈进行控制。
进一步地，控制器内还设有水压控制模块，水压控制模块的输入端分别与自动控制模块的输出端、手动控制模块的输出端连接，水压控制模块的输出端与喷水枪连接，水压控制模块用于控制喷水枪的水压大小。
进一步地，可控视觉监测器、控制器和喷水枪同步工作，可控视觉监测器实时监控并实时反馈水池表面水流方向与速度及漩涡大小，喷水枪通过控制器内设定的程序实时调节喷水枪的水压大小和喷水方向。
进一步地，涡流加速器包括安装环和转动设于安装环内的旋叶，安装环设置于虹吸管的进水口处，旋叶通过虹吸管进水口的水流进行自旋转。
进一步地，喷水枪与水池周壁的顶部转动连接。
进一步地，喷水枪的数量至少为一个。
进一步地，可控视觉监测器为摄像头。
进一步地，喷水枪的喷水角度及喷水压力大小遵循，应变率场情况下旋 涡对的流函数为
其中γ为环流量，V为 旋涡平均速度，ε为应变率，其中(xv(t)，±yv(t))是漩涡的位置，质点运动公式为
且通过可控视觉监测器进行反馈控制。
进一步地，抽水泵进水口安装深度的公式是
其中τ是漩涡的环量，r0为最大切向速度处半径， r是漩涡半径，Vφ是漩涡的切向速度，h是出流淹没深度，d是出流口直径。
本发明有益效果为：本发明将观赏水池上的漂浮物进行自动化清理，与传统技术的人为清理有本质的区别，通过喷水枪的自动扫略，使得水池内各个角落的漂浮物杂质能够自动地随着水流漂向漩涡内，效率高，清理效果好；潜水污水泵配合涡流加速器实现水池内位于虹吸管进水口上部的水域产生漩涡，形成吸水式漩涡技术，可以适应各种水池的情况，配合喷口水流和涡流加速器，增强漩涡效果，实现对于水池的无死角，高效率的清洁；可控视觉监测器实时监控功能，操作员根据需要或是为了应对突发状况，对应研究出的相应水流函数，控制喷水枪的喷口朝向，即可实现对特殊区域的完美清理；清理池使得在收集杂物且过滤后的水又可以被循环利用，较环保。本发明的工作原理是控制潜水污水泵工作，使得水池内的水通过虹吸管进入清理池，虹吸管进水口的水流驱使涡流加速器进行自旋转，并通过涡流加速器扩大虹吸管进水口上方水域产生的漩涡，将水池内的漂浮物随漩涡一同穿过虹吸管进入清理池的杂物收集区，通过漂浮、沉淀及过滤网的过滤之后的水进入清水区，抽水泵将清水区内的水进行抽取并进入喷水枪中，通过可控视觉监测器的反馈或操作员的人为监控，控制喷水枪的水压大小、喷水枪的喷水方向与漩涡方向相切及清理水池角落里的杂物。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的整体结构剖视图。
图3是本发明中涡流加速器的整体结构示意图。
图4是本发明的流程框图。
图中:1、虹吸管；2、潜水污水泵；3、喷水枪；4、抽水泵；5、清理池；6、可控视觉监测器；7、过滤网；8、清水区；9、杂物收集区；10、涡流加速器；11、安装环；12、旋叶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1至图4所示，本发明所述的一种基于云图的旋涡引流式大水池漂浮物清理装置，包括虹吸管1、潜水污水泵2、喷水枪3、抽水泵4、清理池5、控制器和可控视觉监测器6，清理池5通过过滤网7分隔成清水区8和杂物收集区9，虹吸管1的进水口设于水池内且朝上设置，虹吸管1的进水口处设有涡流加速器10，虹吸管1的出水口设于清理池5的杂物收集区9内，潜水污水泵2设于虹吸管1的出水口处，抽水泵4的进水口与清理池5的清水区8连通，抽水泵4的出水口与喷水枪3连通，喷水枪3活动设于水池周壁的顶部，可控视觉监测器6设于水池周边，可控视觉监测器6与控制器的输入端连接，控制器的输出端分别与潜水污水泵2、抽水泵4和喷水枪3连接，涡流加速器10进行自旋转，潜水污水泵2配合涡流加速器10实现水池内位于虹吸管1进水口上部的水域产生漩涡，形成吸水式漩涡技术，可以适应各种水池的情况，配合喷口水流和涡流加速器10，会随着水流的增加而旋转加快,增强漩涡效果，实现对于水池的无死角、高效率的清洁；可控视觉监测器6采用图像识别手段用于监控水池表面波纹并获得水池表面水流方向与速度，并通过控制器内设定的程序调整喷水枪3的喷水方向与漩涡方向相切，且顺着漩涡的转动方向及清理水池角落里的杂物, 潜水污水泵2由plc控制，实现定期的持续变速抽水。
控制器内设有自动控制模块和手动控制模块，自动控制模块的输入端与可控视觉监测器6连接，自动控制模块的输出端与喷水枪3连接，手动控制模块的输出端分别与潜水污水泵2、抽水泵4和喷水枪3连接；自动控制模块通过可控视觉监测器6自动调整喷水枪的喷水方向，手动控制模块由操作员通过可控视觉监测器6的反馈进行控制，自动控制模块提高了清理装置的工作效率，手动控制模块能够通过操作员为了应对突发状况。
控制器内还设有水压控制模块，水压控制模块的输入端分别与自动控制模块的输出端、手动控制模块的输出端连接，水压控制模块的输出端与喷水枪3连接，水压控制模块用于控制喷水枪3的水压大小，提高了清理效果。
可控视觉监测器6、控制器和喷水枪同步工作，可控视觉监测器6实时监控并实时反馈水池表面水流方向与速度及漩涡大小，喷水枪通过控制器内设定的程序实时调节喷水枪3的水压大小和喷水方向，可控视觉监测器6实时监控功能，操作员根据需要或是为了应对突发状况，对应研究出的相应水流函数，控制喷水枪3的喷口朝向，即可实现对特殊区域的完美清理。
涡流加速器10包括安装环11和转动设于安装环11内的旋叶12，安装环11设置于虹吸管1的进水口处，旋叶12通过虹吸管1进水口的水流进行自旋转，虹吸管1进水口处的水流驱动旋叶12转动后，形成自旋转，通过自旋转技术能够增强旋叶12的旋转力度，扩大上方水域的漩涡；喷水枪3与水池周壁的顶部转动连接，360度调节喷水枪3的方向，能够随着漩涡的变化始终配合漩涡朝漩涡的相切方向喷水以及能够清理水池边角的漂浮物；喷水枪3的数量至少为一个，若干喷水枪3沿水池周壁分布，能够提高清理效果；可控视觉监测器6为摄像头。
喷水枪3的喷水角度及喷水压力大小遵循，应变率场情况下旋涡对的流 函数为
其中γ为环流量，V为旋涡平均 速度，ε为应变率，其中(xv(t)，±yv(t))是漩涡的位置，质点运动公式为
且通过可控视觉监测器6进行反馈控 制。
抽水泵4进水口整体参数及安装深度，由预定的旋涡半径和水流速度， 计算得到的临界淹没高度H确定。临界淹没高度：
其中τ是漩涡的环量，r0为最大切向速度处半径， r是漩涡半径，Vφ是漩涡的切向速度，h是出流淹没深度，d是出流口直径。
本发明将观赏水池上的漂浮物进行自动化清理，与传统技术的人为清理有本质的区别，通过喷水枪3的自动扫略，使得水池内各个角落的漂浮物杂质能够自动地随着水流漂向漩涡内，效率高，清理效果好；清理池5使得在收集杂物且过滤后的水又可以被循环利用，较环保，本发明所述的清理装置可在水池内设置若干组，并同时进行工作。
本发明的工作原理是控制潜水污水泵2工作，使得水池内的水通过虹吸管1进入清理池5，虹吸管1进水口的水流驱使涡流加速器10进行自旋转，并通过涡流加速器10扩大虹吸管1进水口上方水域产生的漩涡，将水池内的漂浮物随漩涡一同穿过虹吸管1进入清理池5的杂物收集区9，通过漂浮、沉淀及过滤网7的过滤之后的水进入清水区8，抽水泵4将清水区8内的水进行抽取并进入喷水枪3中，通过可控视觉监测器6的反馈或操作员的人为监控，控制喷水枪3的水压大小、喷水枪3的喷水方向与漩涡方向相切及清理水池角落里的杂物。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (10)
1.一种基于云图的旋涡引流式大水池漂浮物清理装置，其特征在于：包括虹吸管(1)、潜水污水泵(2)、喷水枪(3)、抽水泵(4)、清理池(5)、控制器和可控视觉监测器(6)，清理池(5)通过过滤网(7)分隔成清水区(8)和杂物收集区(9)，虹吸管(1)的进水口设于水池内且朝上设置，虹吸管(1)的进水口处设有涡流加速器(10)，虹吸管(1)的出水口设于清理池(5)的杂物收集区(9)内，潜水污水泵(2)设于虹吸管(1)的出水口处，抽水泵(4)的进水口与清理池(5)的清水区(8)连通，抽水泵(4)的出水口与喷水枪(3)连通，喷水枪(3)活动设于水池周壁的顶部，可控视觉监测器(6)设于水池周边，可控视觉监测器(6)与控制器的输入端连接，控制器的输出端分别与潜水污水泵(2)、抽水泵(4)和喷水枪(3)连接，涡流加速器(10)进行自旋转，潜水污水泵(2)配合涡流加速器(10)实现水池内位于虹吸管(1)进水口上部的水域产生漩涡，可控视觉监测器(6)采用图像识别手段用于监控水池表面波纹并获得水池表面水流方向与速度，并通过控制器内设定的程序调整喷水枪(3)的喷水方向与漩涡方向相切及清理水池角落里的杂物。
2.根据权利要求1所述的一种基于云图的旋涡引流式大水池漂浮物清理装置，其特征在于：控制器内设有自动控制模块和手动控制模块，自动控制模块的输入端与可控视觉监测器(6)连接，自动控制模块的输出端与喷水枪(3)连接，手动控制模块的输出端分别与潜水污水泵(2)、抽水泵(4)和喷水枪(3)连接；自动控制模块通过可控视觉监测器(6)自动调整喷水枪的喷水方向，手动控制模块由操作员通过可控视觉监测器(6)的反馈进行控制。
3.根据权利要求2所述的一种基于云图的旋涡引流式大水池漂浮物清理装置，其特征在于：控制器内还设有水压控制模块，水压控制模块的输入端分别与自动控制模块的输出端、手动控制模块的输出端连接，水压控制模块的输出端与喷水枪(3)连接，水压控制模块用于控制喷水枪(3)的水压大小。
4.根据权利要求3所述的一种基于云图的旋涡引流式大水池漂浮物清理装置，其特征在于：可控视觉监测器(6)、控制器和喷水枪同步工作，可控视觉监测器(6)实时监控并实时反馈水池表面水流方向与速度及漩涡大小，喷水枪通过控制器内设定的程序实时调节喷水枪(3)的水压大小和喷水方向。
5.根据权利要求1所述的一种基于云图的旋涡引流式大水池漂浮物清理装置，其特征在于：涡流加速器(10)包括安装环(11)和转动设于安装环(11)内的旋叶(12)，安装环(11)设置于虹吸管(1)的进水口处，旋叶(12)通过虹吸管(1)进水口的水流进行自旋转。
6.根据权利要求1所述的一种基于云图的旋涡引流式大水池漂浮物清理装置，其特征在于：喷水枪(3)与水池周壁的顶部转动连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于云图的旋涡引流式大水池漂浮物清理装置，其特征在于：喷水枪(3)的数量至少为一个。
8.根据权利要求1所述的一种基于云图的旋涡引流式大水池漂浮物清理装置，其特征在于：可控视觉监测器(6)为摄像头。
9.根据权利要求3所述的一种基于云图的旋涡引流式大水池漂浮物清理装置，其特征在于：喷水枪(3)的喷水角度及喷水压力大小遵循，应变率场情况下旋涡对应的流函数为
其中γ为环流量，V为旋涡平均速度，ε为应变率，其中(xv(t),±yv(t))是漩涡的位置，质点运动公式为
且通过可控视觉监测器(6)进行反馈控制。
10.根据权利要求1所述的一种基于云图的旋涡引流式大水池漂浮物清理装置，其特征在于：抽水泵(4)进水口安装深度的公式是
τ＝2π×r×VΦ，
其中τ是漩涡的环量，r0为最大切向速度处半径，r是漩涡半径，Vφ是漩涡的切向速度，h是出流淹没深度，d是出流口直径。
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