CN109778759A - 海绵城市透水路面清洁无人车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海绵城市透水路面清洁无人车，无人清洁车体的顶部是一部用于指示故障报警灯，车体的前部安装图像采集装置，用于采集处理图像；底部安装一套超声波发生装置，超声波发生装置包括用来发生超声波的低频超声波滚轮、中频超声波滚轮和高频超声波滚轮、产生空化水介质的低压喷水器和用来削减震动的钢板弹簧悬架、缓冲弹簧，底部安装冲洗堵塞泥污过滤装置，包括阵列式高压喷水器和用于处理带泥污水的泥水收集过滤槽。本发明基于超声波与液体结合的空化现象，利用空化泡崩溃产生的冲击波使缝隙内的堵塞物自行脱落，再使用高压水快速将堵塞物带离缝隙，从而达到了透水路面的深层堵塞物清除的目的。

Description

海绵城市透水路面清洁无人车

技术领域

本发明涉及一种透水路面清洁装置，具体涉及一种海绵城市透水路面清洁无人车。

背景技术

透水混凝土路面在海绵城市中大量铺设，依靠连续孔隙结构实现消减路面径流量、雨水收集等功能。但透水混凝土不同于普通混凝土，道路孔隙较大，更容易被泥沙等污染物堵塞，削弱透水功能。因此在海绵城市透水路面的使用过程中应特别注重养护工作，确保路面透水性能能维持在一个良好的水平。

真空清扫、回旋刷清扫和高压水清洁是目前透水路面的主要清洁方式。海绵城市透水路面孔隙较大，阻塞物位置较深，目前大量使用的回旋刷式清洁车单一表面的清洁方式无法达到深层次的清洁效果。真空清扫和高压水清洁效果不错，但是单一方式下的清洁往往耗时耗力，尤其是人工操作高压水枪时错误的使用方法往往起不到理想的清洁效果。

公开专利 CN108374379A公开了一种透水路面清洁装置，一种透水路面清洁装置，包括支撑机构、动力系统、吸尘机构、激振机构；利用共振的原理，将尘土、砂石和透水路面的孔隙壁面脱开，再由真空吸附装置将其吸走，起到清洁作用。该清洁方案采取的措施单一，面对累积较厚的污染物堵塞和顽固性孔隙堵塞的路面，由于清洁措施不充分不能达到预期效果，面对大面积的清洁维护任务效率不高。

综上所述：现有透水路面的清洁装置中，由于清洁对象的要求不同，尚无针对性的清洁的装置。面对海绵城市的大孔隙透水路面的清洁要求，传统清洁装置或者清洁方法清洁效果有限，维护后的路面透水率恢复情况较差。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种海绵城市透水路面清洁无人车，基于超声波与液体结合的空化现象，利用空化泡崩溃产生的冲击波使缝隙内的堵塞物自行脱落，再使用高压水快速将堵塞物带离缝隙，从而达到了透水路面的深层堵塞物清除的目的

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

海绵城市透水路面清洁无人车，包括无人清洁车体、图像采集装置、超声波除污滚轮和高压水冲污装置；

所述图像采集装置安装在无人清洁车体的前部，摄像头视野在车前方区域，用于识别路面脏污程度和探测路面障碍物，根据路面的脏污程度确定超声波的输出功率；

所述超声波除污滚轮分为3组，包括低频超声波滚轮、中频超声波滚轮和高频超声波滚轮，按照超声波频率中高低依次排列在无人清洁车体车底的前部，3组超声波除污滚轮安装在滚轮架上，滚轮架承重部位安装4只缓冲弹簧，缓冲弹簧底端连接滚轮架，顶端连接钢板弹簧悬架，由两种结构的弹簧共同来消除超声波和不平整路面对车体产生的震动；

超声波除污滚轮与地面直接接触，超声波除污滚轮上部安装数个低压喷水器，工作时低压喷水器将水流分散喷射至超声波除污滚轮，水流沿滚轮导流槽流至透水路面填满缝隙，并在滚轮面与路面形成动态暂存的水体滞留带；此时流动水在超声波滚轮与透水路面缝隙之间形成了声波能量的良性传输媒介，超声波在缝隙中的空化作用得以形成，水体中形成的高压空泡瞬间崩溃使附着在缝隙中的泥沙堵塞物与孔隙壁面自行脱离；设置3种不同频率的超声波滚轮组合又能根据透水路面内部的分层进行不同深度的清洁，从而实现透水路面内部各层堵塞物的清洁。

高压水冲污装置设置在无人清洁车体车底的后部，其两侧设置有挡泥板，所述高压水冲污装置包括阵列式高压喷水器和泥水收集过滤槽，经过超声波空化作用的透水路面堵塞物结构破坏并脱离缝隙壁面，此时需要快速被清洁掉，防止堵塞物产生二次沉降；阵列式高压喷水器安装在前部，与地面成斜角安装，阵列成一字布局，泥水收集过滤槽安装在后部，作业时，高压水冲向路面，透水路面内部在高压水的冲洗下，由于浅层混凝土孔隙距地表较近堵塞污物被直接带离出地表，碎石层破碎剥离的深层堵塞物则直接被水流冲向更深的夯土层，夹杂堵塞物水体冲出地表的直接落入泥水收集过滤槽，泥水收集过滤槽将泥污水深层过滤后将干净水直接排入地面渗入地下，只剩下泥沙污物在收集过滤槽内。

优选地，所述无人清洁车体车底后部安装有一组驱动转向轮。

优选地，所述无人清洁车体顶部安装有一故障警报灯，正常工作时闪灯，提示行人避让。当摄像头探测到前方障碍不可通过或者车辆缺水不可正常工作时报警灯发出警报声。

优选地，所述低频超声波滚轮产生25~28kHz超声波，清洁对象是6~12cm透水混凝土较浅的表面，中频超声波滚轮产生28~46kHz超声波，清洁对象是10~35cm透水混凝土的内部，高频超声波滚轮产生46~48kHz超声波，清洁对象是深层的碎石层。

优选地，所述泥水收集过滤槽包括泥水收集槽、安装在泥水收集槽内的活性炭过滤板、过滤钢网和输泥绞龙，所述活性炭过滤板安装在泥水收集槽的内底面上，过滤钢网安装在活性炭过滤板的上方，输泥绞龙水平安装在过滤钢网的上方，且紧贴过滤钢网设置。

本发明具有以下有益效果：

利用超声波与水体的空化效应将堵塞物从缝隙壁面剥离，使用图像处理方式检测透水路面的污染程度，分配超声波清洁滚轮的功率输出。深层堵塞物剥离缝隙壁面后，再利用高压水流将其带离透水路面，浅层堵塞物被随污水被泥水收集过滤槽过滤，深层堵塞物则被水流带入夯土层。本发明清洁装置集合了图像处理、超声波清洁现代技术和高压水冲洗的传统清洁方案，面对海绵城市复杂的透水路面实现了清洁高效。

附图说明

图1为本发明实施例海绵城市透水路面清洁无人车的结构示意图。

图2为本发明实施例海绵城市透水路面清洁无人车的工作状态示意图。

图3为本发明实施例海绵城市透水路面清洁无人车清洁流程图。

图 4为本发明实施例海绵城市透水路面清洁无人车内的泥水收集过滤槽的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1为本发明实施例海绵城市透水路面清洁无人车的整车结构示意图。本发明实施例的海绵城市透水路面清洁无人车，包括无人清洁车体、图像采集装置、超声波除污滚轮和高压水冲污装置；无人清洁车体的顶部是一部用于指示故障报警灯，所述图像采集装置安装在无人清洁车体的前部，用于采集处理图像，摄像头视野在车前方区域，用于识别路面脏污程度和探测路面障碍物，根据路面的脏污程度确定超声波的输出功率；

无人清洁车体底部安装一套超声波发生装置，所示超声波发生装置包括用来发生超声波的低频超声波滚轮4、中频超声波滚轮5和高频超声波滚轮6、产生空化水介质的低压喷水器11和用来削减震动的钢板弹簧悬架8、缓冲弹簧9，低频超声波滚轮4、中频超声波滚轮5和高频超声波滚轮6按照超声波频率中高低依次排列在无人清洁车体车底的前部，3组超声波除污滚轮安装在滚轮架上，滚轮架承重部位安装4只缓冲弹簧，缓冲弹簧一端连接滚轮架，另一端连接钢板弹簧悬架，由两种结构的弹簧共同来消除超声波和不平整路面对车体产生的震动；所述钢板弹簧悬架使用了两组钢板弹簧，利用钢架连接在一起，固定在车身钢架的承重部位；工作时，低压喷水器将水流分散喷射至超声波除污滚轮，水流沿滚轮导流槽流至透水路面填满缝隙，并在滚轮面与路面形成动态暂存的水体滞留带；此时流动水在超声波滚轮与透水路面缝隙之间形成了声波能量的良性传输媒介，超声波在缝隙中的空化作用得以形成，水体中形成的高压空泡瞬间崩溃使附着在缝隙中的泥沙堵塞物与孔隙壁面自行脱离；设置3种不同频率的超声波滚轮组合又能根据透水路面内部的分层进行不同深度的清洁，从而实现透水路面内部各层堵塞物的清洁。

高压水冲污装置设置在无人清洁车体车底的后部，其两侧设置有挡泥板，所述高压水冲污装置包括阵列式高压喷水器和泥水收集过滤槽，经过超声波空化作用的透水路面堵塞物结构破坏并脱离缝隙壁面，此时需要快速被清洁掉，防止堵塞物产生二次沉降；阵列式高压喷水器安装在前部，与地面成斜角安装，阵列成一字布局，泥水收集过滤槽安装在后部，作业时，高压水冲向路面，透水路面内部在高压水的冲洗下，由于浅层混凝土孔隙距地表较近堵塞污物被直接带离出地表，碎石层破碎剥离的深层堵塞物则直接被水流冲向更深的夯土层，夹杂堵塞物水体冲出地表的直接落入泥水收集过滤槽，泥水收集过滤槽将泥污水深层过滤后将干净水直接排入地面渗入地下，只剩下泥沙污物在收集过滤槽内。

如图4所示，所述泥水收集过滤槽包括泥水收集槽13-1、安装在泥水收集槽13-1内的活性炭过滤板13-4、过滤钢网13-3和输泥绞龙13-2，所述活性炭过滤板13-4安装在泥水收集槽13-1的内底面上，过滤钢网13-3安装在活性炭过滤板13-4的上方，输泥绞龙13-2水平安装在过滤钢网13-3的上方，且紧贴过滤钢网13-3设置。带泥污水收集至泥水收集槽13-1后，经过滤钢网13-3和活性炭过滤板13-4双层过滤，洁净过滤水直接排出至路面，水中的杂质则沉积在过滤钢网13-3之上。输泥绞龙13-2紧贴过滤层安装，车辆工作后输泥绞龙13-2随即开始转动，不断的将过滤网之上的泥污输送至槽体的两侧，使过滤网表面整洁，保持其过滤性能。

如图2和图3所示，本具体实施作业前图像采集装置2采集处理透水路面图像，依据图像分类出路面脏污程度并将结果输出至超声波控制器，然后调控超声波滚轮4、5、6的输出功率。超声波滚轮4、5、6启动后，低压喷水器11将水流分散喷射至滚轮，水流沿滚轮导流槽流至透水路面填满缝隙。超声波作用在缝隙的水体中的产生空泡，空泡瞬间崩溃使泥沙堵塞物与孔隙壁面自行脱离。低频超声波滚轮4产生25~28kHz超声波，清洁对象是6-12cm透水混凝土较浅的表面，中频超声波滚轮5产生28~46kHz超声波，清洁对象是10-35cm透水混凝土的内部，高频超声波滚轮6产生46~48kHz超声波，清洁对象是深层的碎石层。3种不同频率的超声波滚轮组合实现透水路面内部各层堵塞物的清洁。

为防止脱离缝隙壁面堵塞物产生二次沉降，此时堵塞物需要快速被清洁掉。作业时阵列式高压喷水器12喷出高压水冲向路面，在高压水的冲洗下的透水路面浅层孔隙中堵塞污物被直接带离出地表。夹杂堵塞物水体冲出地表的直接落入泥水收集过滤槽13，泥水收集过滤槽13将泥污水深层过滤后将干净水直接排入地面渗入地下，泥沙污物滞留在在槽内。透水路面的深层孔隙很大，堵塞物可以在水流的冲击作用下被带至更深的夯土面。

本发明使用的超声波深层清理透水路面技术相比高压水清洗车和真空吸尘车，具有深层去污、一次快速清洁的优势。针对海绵城市透水路面多小快区域的特点，在清洁车上和清洁区内加装定位传感器，还可完全实现清洁车的自动运行，进一步提升清洁效率。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.海绵城市透水路面清洁无人车，其特征在于：包括无人清洁车体、图像采集装置、超声波除污滚轮和高压水冲污装置；

所述图像采集装置安装在无人清洁车体的前部，摄像头视野在车前方区域，用于识别路面脏污程度和探测路面障碍物，根据路面的脏污程度确定超声波的输出功率；

所述超声波除污滚轮分为3组，包括低频超声波滚轮、中频超声波滚轮和高频超声波滚轮，按照超声波频率中高低依次排列在无人清洁车体车底的前部，3组超声波除污滚轮安装在滚轮架上，滚轮架承重部位安装4只缓冲弹簧，缓冲弹簧底端连接滚轮架，顶端连接钢板弹簧悬架；

超声波除污滚轮与地面直接接触，超声波除污滚轮上部安装数个低压喷水器，工作时低压喷水器将水流分散喷射至超声波除污滚轮，水流沿滚轮导流槽流至透水路面填满缝隙，并在滚轮面与路面形成动态暂存的水体滞留带；此时流动水在超声波滚轮与透水路面缝隙之间形成了声波能量的良性传输媒介，超声波在缝隙中的空化作用得以形成，水体中形成的高压空泡瞬间崩溃使附着在缝隙中的泥沙堵塞物与孔隙壁面自行脱离；

高压水冲污装置设置在无人清洁车体车底的后部，其两侧设置有挡泥板，所述高压水冲污装置包括阵列式高压喷水器和泥水收集过滤槽，阵列式高压喷水器安装在前部，与地面成斜角安装，阵列成一字布局，泥水收集过滤槽安装在后部，作业时，高压水冲向路面，透水路面内部在高压水的冲洗下，由于浅层混凝土孔隙距地表较近堵塞污物被直接带离出地表，碎石层破碎剥离的深层堵塞物则直接被水流冲向更深的夯土层，夹杂堵塞物水体冲出地表的直接落入泥水收集过滤槽，泥水收集过滤槽将泥污水深层过滤后将干净水直接排入地面渗入地下，只剩下泥沙污物在收集过滤槽内。

2.如权利要求1所述的海绵城市透水路面清洁无人车，其特征在于：所述无人清洁车体车底后部安装有一组驱动转向轮。

3.如权利要求1所述的海绵城市透水路面清洁无人车，其特征在于：所述无人清洁车体顶部安装有一故障警报灯，正常工作时闪灯，提示行人避让。当摄像头探测到前方障碍不可通过或者车辆缺水不可正常工作时报警灯发出警报声。

4.如权利要求1所述的海绵城市透水路面清洁无人车，其特征在于：所述低频超声波滚轮产生25~28kHz超声波，清洁对象是6~12cm透水混凝土较浅的表面，中频超声波滚轮产生28~46kHz超声波，清洁对象是10~35cm透水混凝土的内部，高频超声波滚轮产生46~48kHz超声波，清洁对象是深层的碎石层。

5.如权利要求1所述的的海绵城市透水路面清洁无人车，其特征在于：所述泥水收集过滤槽包括泥水收集槽、安装在泥水收集槽内的活性炭过滤板、过滤钢网和输泥绞龙，所述活性炭过滤板安装在泥水收集槽的内底面上，过滤钢网安装在活性炭过滤板的上方，输泥绞龙水平安装在过滤钢网的上方，且紧贴过滤钢网设置。