CN116532445A - 一种用于水利堤坝的工程养护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及清淤养护领域，尤其涉及一种用于水利堤坝的工程养护装置，本发明通过设置清淤机构、推进机构、传感器模组以及上位机，通过上位机获取传感器模组的数据，并自动控制清淤机构以及推进机构的运作，上位机获取清淤机构第一杆体侧臂各方向所受压力判定第一杆体的受力状态，并基于受力状态自动调整清淤机构中第一杆体以及第二杆体的相对位置关系，包括调整第一杆体相对第二杆体的转向方向以及转向幅度以及推进机构的推进速度，在管道清淤过程中能够较好的适应管道的结构，并且实时调整推进机构中推进单元的推进速度保证清淤效果，进而整体提高了护堤管道清淤养护过程的清淤效果以及清淤效率。
Description
技术领域
本发明涉及清淤养护领域，尤其涉及一种用于水利堤坝的工程养护装置。
背景技术
水利堤坝是为了控制水流、蓄水或防洪而修建的一种工程结构，具有较高的抗水压和承载能力，可以有效地防止洪水、蓄水、灌溉和供水等方面对周围环境造成的影响，在水利堤坝中，管道清淤是一个非常重要的维护措施。由于在水利堤坝中，管道是用于输送水流或者排放水流的重要设施，一旦管道中淤积了大量的泥沙、杂草或其他杂物，就会严重影响水流的流畅性和输送能力，甚至可能导致水利工程的损坏。
中国专利公开号：CN116005788A，公开了一种管道清淤设备，包括清淤机构，所述清淤机构包括破碎架、清扫块和清淤座，所述清扫块布置在清淤座的周缘，所述破碎架安装在清淤座的前端，所述清淤机构还包括破碎刀，所述破碎刀安装在破碎架和清淤座所围成的空间内；还包括行走机构，所述行走机构包括壳体和行走轮，所述行走轮安装在壳体上，所述行走轮被驱动的带动壳体沿既定轨迹运动；还包括转向机构，所述转向机构包括与清淤座形成整体的前连接件和与壳体形成整体的后连接件，所述前连接件和后连接件以可被驱动调整角度的方式连接；所述壳体上设有动力源，所述动力源用于驱动清淤座转动；以满足提高管道疏通和提高管道清淤工作效率的需求。
但是，现有技术中还存在以下问题
现有技术中的清淤设备无法基于管道的结构自动做出适应性的调整，尤其是对于管道弯曲处的清淤效果不佳。
发明内容
为解决现有技术中的清淤设备无法基于管道的结构自动做出适应性的调整，尤其是对于管道弯曲处的清淤效果不佳的问题，本发明提供一种用于水利堤坝的工程养护装置，其包括：
清淤机构，其包括通过活动关节连接的第一杆体以及第二杆体，以使所述第一杆体与所述第二杆体相对转动，所述第一杆体末端设置有旋转头，用以清除阻挡物；
推进机构，其包括固定架以及设置在所述固定架上的推进单元，所述推进单元的末端与所述第二杆体连接，用以推动所述第二杆体移动；
传感器模组，其包括设置在所述第一杆体末端用以检测所述第一杆体末端所受压力的压力采集单元以及套设在所述第一杆体上用以检测所述第一杆体侧壁各方向所受压力的压力检测环
上位机，其包括相互连接的受力解析单元、第一数据运算单元以及第二数据运算单元，
所述受力解析单元与所述传感器模组连接，用以根据所述压力采集单元所获取的数据以及所述压力检测环所检测的数据判定所述第一杆体的受力状态；
所述第一数据运算单元与所述清淤机构以及推进机构连接，用以在第一预设条件下基于所述第一杆体末端所受的压力调整所述推进单元的推动速度；
所述第二数据运算单元与所述清淤机构、推进机构以及传感器模组连接，用以在第二预设条件下基于所述第一杆体的侧壁各方向所受的压力确定所述第一杆体相对所述第二杆体的转向方向以及转向幅度，并控制所述第一杆体相对所述第二杆体以对应转向方向以及转动幅度转动；
所述第一预设条件为所述受力解析单元判定所述第一杆体处于第一受力状态，所述第二预设条件为所述受力解析单元判定所述第一杆体处于第二受力状态。
进一步地，所述压力检测环包括以固定间隔依次设置在环体上的第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器以及第四压力传感器，所述第一压力传感器与所述第三压力传感器对称设置，且对称距离与所述环体的半径相同，所述第二压力传感器与所述第四压力传感器对称设置，且对称距离与所述环体的半径相同。
进一步地，所述受力解析单元根据所述压力采集单元所获取的数据以及所述压力检测环所检测的数据判定所述第一杆体的受力状态，其中，
所述受力解析单元实时获取所述第一压力传感器所检测的第一检测数值、获取所述第二压力传感器所检测的第二检测数值、获取所述第三压力传感器所检测的第三检测数值、获取所述第四压力传感器所检测的第四检测数值，并将所述第一检测数值、第二检测数值、第三检测数值以及第四检测数值与预设的第一侧面压力对比参量进行对比，将所述压力采集单元所检测的第一杆体末端所受压力值与预设的第一末端压力对比参量进行对比，并根据对比条件判定所述第一杆体的受力状态，
在第一对比条件下，所述受力解析单元判定所述第一杆体处于第一受力状态；
在第一对比条件下，所述受力解析单元判定所述第一杆体处于第二受力状态；
所述第一对比条件为所述第一检测数值、第二检测数值、第三检测数值以及第四检测数值均小于所述第一侧面压力对比参量且所述第一杆体末端所受压力值小于所述第一末端压力对比参量，所述第二对比条件为存在任一检测数值大于预设的第一侧面压力对比参量且所述第一杆体末端所受压力值大于等于所述第一末端压力对比参量。
进一步地，所述第一数据运算单元基于所述第一杆体末端所受的压力调整所述推进单元的推动速度，其中
第一速度调整方式为将所述推动速度调整至第一推动速度值；
第二速度调整方式为将所述推动速度调整至第二推动速度值；
第二速度调整方式为将所述推动速度调整至第三推动速度值；
其中，所述第一推动速度值小于所述第二推动速度值，所述第二推动速度值小于所述第三推动速度值。
进一步地，所述第一速度调整方式需满足所述第一杆体末端所受的压力大于等于预设的第二末端压力对比参量，第二速度调整方式需满足所述第一杆体末端所受的压力小于所述第二末端压力对比参量且所述第一杆体末端所受的压力大于预设的第一末端压力对比参量，所述第三速度调整方式需满足所述第一杆体末端所受的压力小于等于所述第一末端压力对比参量，所述第二末端压力对比参量大于所述第一末端压力对比参量。
进一步地，所述第二数据运算单元实时获取所述压力检测环所检测的数值，计算所述第一检测数值与所述第二检测数值的第一差值，以及所述第二检测数值与所述第四检测数值的第二差值，所述第二数据运算单元在所述压力检测环所在的平面建立直角坐标系，确定所述第一压力传感器在所述直角坐标系中处于X轴正轴与环体的交点，并在所述直角坐标系中对应确定第二压力传感器、第三压力传感器以及第四压力传感器的位置。
进一步地，所述第二数据运算单元基于所述第一杆体侧壁各方向所受的压力判定所述第一杆体相对所述第二杆体的转向方向，其中，
若仅有所述第一差值为正值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体需向所述直角坐标系中180°方向转向；
若仅有所述第一差值为负值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体需向所述直角坐标系中0°方向转向；
若仅有所述第二差值为正值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体需向所述直角坐标系中270°方向转向；
若仅有所述第二差值为负值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体需向所述直角坐标系中90°方向转向；
若所述第一差值以及第二差值均为正值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体需向所述直角坐标系中225°方向转向；
若所述第一差值为负值且所述第二差值为正值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体需向所述直角坐标系中315°方向转向；
若所述第一差值以及所述第二差值均为负值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体需向所述直角坐标系中45°方向转向；
若所述第一差值为正值且所述第二差值为负值则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体需向所述直角坐标系中135°方向转向。
进一步地，所述第二数据运算单元基于第一杆体的侧壁各方向所受的压力确定所述第一杆体相对所述第二杆体的转向幅度，其中，
所述数据运算单元将第一检测值、第二检测值、第三检测值以及第四检测值与预设的第二侧面压力对比参量以及第三侧面压力对比参量进行对比，
在第三对比条件下，所述第二数据运算单元判定所述第一杆体相对所述第二杆体的转动幅度为第一转动幅度；
在第四对比条件下，所述第二数据运算单元判定所述第一杆体相对所述第二杆体的转动幅度为第二转动幅度；
在第五对比条件下，所述第二数据运算单元判定所述第一杆体相对所述第二杆体的转动幅度为第三转动幅度；
所述第三对比条件为，任意检测值小于等于所述第二侧面压力对比参量，所述第四对比条件为任意检测值大于所述第二侧面压力对比参量且小于所述第三侧面压力对比参量，所述第五对比条件为任意检测值大于等于所述第三侧面压力对比参量，所述第三侧面压力对比参量大于所述第二侧面压力对比参量，所述第二侧面压力对比参量大于所述第一侧面压力对比参量，所述第一转动幅度小于所述第二转动幅度，所述第二转动幅度小于所述第三转动幅度。
进一步地，所述第二数据运算单元还实时将已获取的所述第一检测数值、第二检测数值、第三检测数值以及第四检测数值与预设的压力超限阈值进行对比，以判定所述第一杆体的受力是否出现异常，其中，
若任意检测数值大于所述压力超限阈值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体受力出现异常并控制所述推进单元停止推进所述第二杆体。
进一步地，所述上位机还与外接的警示单元连接，用以在所述第二数据运算单元判定第一杆体受力异常时发出警示语音。
与现有技术相比，本发明通过设置清淤机构、推进机构、传感器模组以及上位机，通过上位机获取传感器模组的数据，并自动控制清淤机构以及推进机构的运作，上位机获取清淤机构第一杆体侧臂各方向所受压力判定第一杆体的受力状态，并基于受力状态自动调整清淤机构中第一杆体以及第二杆体的相对位置关系，包括调整第一杆体相对第二杆体的转向方向以及转向幅度以及推进机构的推进速度，在管道清淤过程中能够较好的适应管道的结构，并且实时调整推进机构中推进单元的推进速度保证清淤效果，进而整体提高了护堤管道清淤养护过程的清淤效果以及清淤效率。
尤其，本发明通过在第一杆体上设置压力检测环，检测第一环体侧面所受的压力，并基于压力检测环所检测的数据判定第一杆体的受力状态，在实际情况中，在对管道弯曲处进行清淤时较为困难，而清淤机构在前进过程中由于管道结构的改变，第一杆体侧壁所受的压力会发生变化，因此，通过设置压力检测环由上位机获取数据并运算能够识别出管道结构发生变化的情况，为后续实现自动控制提供数据支持，进而提高了装置的适应性，通过自动化控制提高护堤管道清淤养护过程的清淤效果以及清淤效率。
尤其，本发明基于第一杆体末端所受的压力调整所述推进单元的推动速度，在实际清淤过程中由于不同段的淤泥可能由不同的物质构成，因此，清除难度不同，本发明基于第一杆体末端所受的压力调整推进单元的推进速度，在受力较大时表面前进受阻，淤泥的阻挡性较强，则以较慢速度推进，保证清除效果的同时保护设备本身损坏，进而控制提高护堤管道清淤养护过程的清淤效果以及清淤效率。
尤其，本发明基于第一杆体的侧壁各方向所受的压力确定第一杆体相对所述第二杆体的转向方向以及转向幅度，在实际情况中，对于管道折弯处，第一杆体在推进过程中由于管道结构的影响第一杆体侧面所受的压力会发生变化，因此，基于压力变化情况适应性的确定第一杆体相对第二杆体的转向反向以及转向幅度，使得清淤机构能够在持续清淤过程中较好的适应管道结构的变化，尤其是管道弯折处的变化情况，进而提高了装置的适应性，通过自动化控制提高护堤管道清淤养护过程的清淤效果以及清淤效率。
附图说明
图1为发明实施例的用于水利堤坝的工程养护装置结构示意图；
图2为发明实施例的上位机结构示意图；
图3为发明实施例的压力检测环结构示意图；
图中，1：第一杆体，2：第二杆体，3：固定架，4：推进单元，5：活动关节，6：压力采集单元，7：压力检测环，8：旋转头，71：第一压力传感器，72：第二压力传感器，73：第三压力传感器，74：第四压力传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1提及图2所示，图1为本发明实施例的用于水利堤坝的工程养护装置结构示意图，图2为本发明实施例的上位机结构示意图，本发明的用于水利堤坝的工程养护装置包括：
清淤机构，其包括通过活动关节5连接的第一杆体1以及第二杆体2，以使所述第一杆体1与所述第二杆体2相对转动，所述第一杆体1末端设置有旋转头8，用以清除阻挡物；
推进机构，其包括固定架3以及设置在所述固定架3上的推进单元4，所述推进单元4的末端与所述第二杆体2连接，用以推动所述第二杆体2移动；
传感器模组，其包括设置在所述第一杆体1末端用以检测所述第一杆体1末端所受压力的压力采集单元6以及套设在所述第一杆体1上用以检测所述第一杆体1侧壁各方向所受压力的压力检测环7；
上位机，其包括相互连接的受力解析单元、第一数据运算单元以及第二数据运算单元，
所述受力解析单元与所述传感器模组连接，用以根据所述压力采集单元6所获取的数据以及所述压力检测环7所检测的数据判定所述第一杆体1的受力状态；
所述第一数据运算单元与所述清淤机构以及推进机构连接，用以在第一预设条件下基于所述第一杆体1末端所受的压力调整所述推进单元4的推动速度；
所述第二数据运算单元与所述清淤机构、推进机构以及传感器模组连接，用以在第二预设条件下基于所述第一杆体1的侧壁各方向所受的压力确定所述第一杆体1相对所述第二杆体2的转向方向以及转向幅度，并控制所述第一杆体1相对所述第二杆体2以对应转向方向以及转动幅度转动；
所述第一预设条件为所述受力解析单元判定所述第一杆体1处于第一受力状态，所述第二预设条件为所述受力解析单元判定所述第一杆体1处于第二受力状态。
具体而言，本发明对推进单元4的具体结构不做限定，在本实施例中推进单元4可以由伸缩液压杆构成，伸缩液压杆的一端与第二杆体2的末端连接，通过控制伸缩液压杆的伸缩长度推动第二杆体2移动，当然也可以由其他结构构成，只需能实现推动第二杆体2移动即可，本领域技术人员可进行同等替换，此处不再赘述。
具体而言，本发明在推进单元4上设置固定架3，固定架3可预先固定在管道前的地面上，固定时保证第二杆体2对准管道口。
具体而言，本发明对压力采集单元6的具体结构不做限定，当然，在本实施例中较佳的形式是由压力传感器以及数据发送模组组成，用以通过数据发送模组将压力传感器检测的数据传输至中控处理器中，同样的，在压力检测环7内也应当设置对应的数据发送模组，以将所检测的数据发送至中控处理器，此为现有技术，此处不再赘述。
具体而言，本发明对活动关节5的具体结构不做限定，活动关节5在机器人和自动化领域已经被广泛应用，在本发明中只需能在驱动源驱动下使得第一杆体1以及第二杆体2相对转动且能够控制转动幅度即可。
具体而言，本发明对上位机的具体结构不做限定，上位机可由逻辑部件构成，逻辑部件包括现场可编程部件、计算机或计算机中的微处理器等，此处不再赘述。
具体而言，本发明对旋转头的具体结构不做限定，旋转头能够完成旋转并且旋转头上可以设置破碎片，以通过旋转破碎淤泥，此为现有技术，不再赘述。
具体而言，请参阅图3所示，所述压力检测环7包括以固定间隔依次设置在环体上的第一压力传感器71、第二压力传感器72、第三压力传感器73以及第四压力传感器74，所述第一压力传感器71与所述第三压力传感器73对称设置，且对称距离与所述环体的半径相同，所述第二压力传感器72与所述第四压力传感器74对称设置，且对称距离与所述环体的半径相同。
具体而言，所述受力解析单元根据所述压力采集单元6所获取的数据以及所述压力检测环7所检测的数据判定所述第一杆体1的受力状态，其中，
所述受力解析单元实时获取所述第一压力传感器71所检测的第一检测数值、获取所述第二压力传感器72所检测的第二检测数值、获取所述第三压力传感器73所检测的第三检测数值、获取所述第四压力传感器74所检测的第四检测数值，并将所述第一检测数值、第二检测数值、第三检测数值以及第四检测数值与预设的第一侧面压力对比参量进行对比，将所述压力采集单元6所检测的第一杆体1末端所受压力值与预设的第一末端压力对比参量进行对比，并根据对比条件判定所述第一杆体1的受力状态，
在第一对比条件下，所述受力解析单元判定所述第一杆体1处于第一受力状态；
在第一对比条件下，所述受力解析单元判定所述第一杆体1处于第二受力状态；
所述第一对比条件为所述第一检测数值、第二检测数值、第三检测数值以及第四检测数值均小于所述第一侧面压力对比参量且所述第一杆体1末端所受压力值小于所述第一末端压力对比参量，所述第二对比条件为存在任一检测数值大于预设的第一侧面压力对比参量且所述第一杆体1末端所受压力值大于等于所述第一末端压力对比参量。
本发明通过在第一杆体上设置压力检测环，检测第一环体侧面所受的压力，并基于压力检测环所检测的数据判定第一杆体的受力状态，在实际情况中，在对管道弯曲处进行清淤时较为困难，而清淤机构在前进过程中由于管道结构的改变，第一杆体侧壁所受的压力会发生变化，因此，通过设置压力检测环由上位机获取数据并运算能够识别出管道结构发生变化的情况，为后续实现自动控制提供数据支持，进而提高了装置的适应性，通过自动化控制提高护堤管道清淤养护过程的清淤效果以及清淤效率。
具体而言，在本实施例中，第一侧面压力对比参量为实验环境下检测第一杆体移动至淤泥管道弯道处的侧面各方向所受压力所得，其中，控制装置动作，控制第一杆体以及第二杆体保持水平，控制推进单元不断推动第二杆体移动带动第一杆体在淤泥管道内移动，直至第一杆体到达淤泥管道弯曲处每隔0.5秒获取所述第一杆体上压力检测环上各压力传感器在移动过程中的所检测的压力数据，直至第一杆体不能移动为止，求解各压力传感器所检测压力数据的平均值，将平均值的最大值确定为第一侧面压力对比参量。
具体而言，在本实施例中，第一杆体末端所受压力对比参量为实验环境下检测第一杆体在淤泥管道中移动时压力采集单元采集的压力数值计算所得，其中，控制装置动作，控制第一杆体以及第二杆体保持水平，控制推进单元不断推动第二杆体移动带动第一杆体在淤泥管道内移动，获取压力采集单元所检测的第一杆体1末端所受压力值，并计算第一杆体1末端所受压力值的平均值，将所述平均值确定为所述第一末端压力对比参量。
具体而言，所述第一数据运算单元基于所述第一杆体1末端所受的压力调整所述推进单元4的推动速度，其中
第一速度调整方式为将所述推动速度调整至第一推动速度值；
第二速度调整方式为将所述推动速度调整至第二推动速度值；
第二速度调整方式为将所述推动速度调整至第三推动速度值；
其中，所述第一推动速度值小于所述第二推动速度值，所述第二推动速度值小于所述第三推动速度值。
本发明基于第一杆体末端所受的压力调整所述推进单元的推动速度，在实际清淤过程中由于不同段的淤泥可能由不同的物质构成，因此，清除难度不同，本发明基于第一杆体末端所受的压力调整推进单元的推进速度，在受力较大时表面前进受阻，淤泥的阻挡性较强，则以较慢速度推进，保证清除效果的同时保护设备本身损坏，进而控制提高护堤管道清淤养护过程的清淤效果以及清淤效率。
具体而言，所述第一速度调整方式需满足所述第一杆体1末端所受的压力大于等于预设的第二末端压力对比参量，第二速度调整方式需满足所述第一杆体1末端所受的压力小于所述第二末端压力对比参量且所述第一杆体1末端所受的压力大于预设的第一末端压力对比参量，所述第三速度调整方式需满足所述第一杆体1末端所受的压力小于等于所述第一末端压力对比参量，所述第二末端压力对比参量大于所述第一末端压力对比参量。
第二末端压力对比参量f2为基于第一末端压力对比参量f1计算所得，在本实施例中，设定f2＝1.25×f1。
具体而言，在本实施例中，第一推动速度值、第二推动速度值以及第三推动速度值需在区间[1，5]内设定，区间单位为cm/s。且为保证区分度的前提下避免差异过大，第二推动速度值与第一推动速度值的比值以及第三推动速度值与第二推动速度值的比值应当小于1.3。
具体而言，请继续参阅图3所示，所述第二数据运算单元实时获取所述压力检测环7所检测的数值，计算所述第一检测数值与所述第二检测数值的第一差值，以及所述第二检测数值与所述第四检测数值的第二差值，所述第二数据运算单元在所述压力检测环7所在的平面建立直角坐标系，确定所述第一压力传感器71在所述直角坐标系中处于X轴正轴与环体的交点，并在所述直角坐标系中对应确定第二压力传感器72、第三压力传感器73以及第四压力传感器74的位置。
具体而言，所述第二数据运算单元基于所述第一杆体1侧壁各方向所受的压力的判定所述第一杆体1相对所述第二杆体2的转向方向，其中，
若仅有所述第一差值为正值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体1需向所述直角坐标系中180°方向转向；
若仅有所述第一差值为负值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体1需向所述直角坐标系中0°方向转向；
若仅有所述第二差值为正值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体1需向所述直角坐标系中270°方向转向；
若仅有所述第二差值为负值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体1需向所述直角坐标系中90°方向转向；
若所述第一差值以及第二差值均为正值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体1需向所述直角坐标系中225°方向转向；
若所述第一差值为负值且所述第二差值为正值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体1需向所述直角坐标系中315°方向转向；
若所述第一差值以及所述第二差值均为负值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体1需向所述直角坐标系中45°方向转向；
若所述第一差值为正值且所述第二差值为负值则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体1需向所述直角坐标系中135°方向转向。
具体而言，所述第二数据运算单元基于第一杆体1的侧壁各方向所受的压力确定所述第一杆体1相对所述第二杆体2的转向幅度，其中，
所述数据运算单元将第一检测值、第二检测值、第三检测值以及第四检测值与预设的第二侧面压力对比参量以及第三侧面压力对比参量进行对比，
在第三对比条件下，所述第二数据运算单元判定所述第一杆体1相对所述第二杆体2的转动幅度为第一转动幅度；
在第四对比条件下，所述第二数据运算单元判定所述第一杆体1相对所述第二杆体2的转动幅度为第二转动幅度；
在第五对比条件下，所述第二数据运算单元判定所述第一杆体1相对所述第二杆体2的转动幅度为第三转动幅度；
所述第三对比条件为，任意检测值小于等于所述第二侧面压力对比参量，所述第四对比条件为任意检测值大于所述第二侧面压力对比参量且小于所述第三侧面压力对比参量，所述第五对比条件为任意检测值大于等于所述第三侧面压力对比参量，所述第三侧面压力对比参量大于所述第二侧面压力对比参量，所述第二侧面压力对比参量大于所述第一侧面压力对比参量，所述第一转动幅度小于所述第二转动幅度，所述第二转动幅度小于所述第三转动幅度。
第二侧面压力对比参量d2以及第三侧面压力对比参量d3为基于第一侧面压力对比参量d1计算所得，在本实施例中，设定d1＝1.2×d1，d3＝1.4×d3。
本发明基于第一杆体的侧壁各方向所受的压力确定第一杆体相对所述第二杆体的转向方向以及转向幅度，在实际情况中，对于管道折弯处，第一杆体在推进过程中由于管道结构的影响第一杆体侧面所受的压力会发生变化，因此，基于压力变化情况适应性的确定第一杆体相对第二杆体的转向反向以及转向幅度，使得清淤机构能够在持续清淤过程中较好的适应管道结构的变化，尤其是管道弯折处的变化情况，进而提高了装置的适应性，通过自动化控制提高护堤管道清淤养护过程的清淤效果以及清淤效率。
具体而言，在本实施例中第一转动幅度、第二转动幅度以及第三转动幅度的设定区间为[15，45]，区间单位为度。
具体而言，所述第二数据运算单元还实时将已获取的所述第一检测数值、第二检测数值、第三检测数值以及第四检测数值与预设的压力超限阈值进行对比，以判定所述第一杆体1的受力是否出现异常，其中，
若任意检测数值大于所述压力超限阈值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体1受力出现异常并控制所述推进单元4停止推进所述第二杆体2。
压力超限阈值Fm为基于第一侧面压力对比参量d1计算所得，设定Fm＝2.5×d1。
具体而言，所述上位机还与外接的警示单元连接，用以在所述第二数据运算单元判定第一杆体1受力异常时发出警示语音。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于水利堤坝的工程养护装置，其特征在于，包括：
清淤机构，其包括通过活动关节连接的第一杆体以及第二杆体，以使所述第一杆体与所述第二杆体相对转动，所述第一杆体末端设置有旋转头，用以清除阻挡物；
推进机构，其包括固定架以及设置在所述固定架上的推进单元，所述推进单元的末端与所述第二杆体连接，用以推动所述第二杆体移动；
传感器模组，其包括设置在所述第一杆体末端用以检测所述第一杆体末端所受压力的压力采集单元以及套设在所述第一杆体上用以检测所述第一杆体侧壁各方向所受压力的压力检测环
上位机，其包括相互连接的受力解析单元、第一数据运算单元以及第二数据运算单元，
所述受力解析单元与所述传感器模组连接，用以根据所述压力采集单元所获取的数据以及所述压力检测环所检测的数据判定所述第一杆体的受力状态；
所述第一数据运算单元与所述清淤机构以及推进机构连接，用以在第一预设条件下基于所述第一杆体末端所受的压力调整所述推进单元的推动速度；
所述第二数据运算单元与所述清淤机构、推进机构以及传感器模组连接，用以在第二预设条件下基于所述第一杆体的侧壁各方向所受的压力确定所述第一杆体相对所述第二杆体的转向方向以及转向幅度，并控制所述第一杆体相对所述第二杆体以对应转向方向以及转动幅度转动；
所述第一预设条件为所述受力解析单元判定所述第一杆体处于第一受力状态，所述第二预设条件为所述受力解析单元判定所述第一杆体处于第二受力状态。
2.根据权利要求1所述的用于水利堤坝的工程养护装置，其特征在于，所述压力检测环包括以固定间隔依次设置在环体上的第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器以及第四压力传感器，所述第一压力传感器与所述第三压力传感器对称设置，且对称距离与所述环体的半径相同，所述第二压力传感器与所述第四压力传感器对称设置，且对称距离与所述环体的半径相同。
3.根据权利要求2所述的用于水利堤坝的工程养护装置，其特征在于，所述受力解析单元根据所述压力采集单元所获取的数据以及所述压力检测环所检测的数据判定所述第一杆体的受力状态，其中，
所述受力解析单元实时获取所述第一压力传感器所检测的第一检测数值、获取所述第二压力传感器所检测的第二检测数值、获取所述第三压力传感器所检测的第三检测数值、获取所述第四压力传感器所检测的第四检测数值，并将所述第一检测数值、第二检测数值、第三检测数值以及第四检测数值与预设的第一侧面压力对比参量进行对比，将所述压力采集单元所检测的第一杆体末端所受压力值与预设的第一末端压力对比参量进行对比，并根据对比条件判定所述第一杆体的受力状态，
在第一对比条件下，所述受力解析单元判定所述第一杆体处于第一受力状态；
在第一对比条件下，所述受力解析单元判定所述第一杆体处于第二受力状态；
所述第一对比条件为所述第一检测数值、第二检测数值、第三检测数值以及第四检测数值均小于所述第一侧面压力对比参量且所述第一杆体末端所受压力值小于所述第一末端压力对比参量，所述第二对比条件为存在任一检测数值大于预设的第一侧面压力对比参量且所述第一杆体末端所受压力值大于等于所述第一末端压力对比参量。
4.根据权利要求3所述的用于水利堤坝的工程养护装置，其特征在于，所述第一数据运算单元基于所述第一杆体末端所受的压力调整所述推进单元的推动速度，其中
第一速度调整方式为将所述推动速度调整至第一推动速度值；
第二速度调整方式为将所述推动速度调整至第二推动速度值；
第二速度调整方式为将所述推动速度调整至第三推动速度值；
其中，所述第一推动速度值小于所述第二推动速度值，所述第二推动速度值小于所述第三推动速度值。
5.根据权利要求4所述的用于水利堤坝的工程养护装置，其特征在于，所述第一速度调整方式需满足所述第一杆体末端所受的压力大于等于预设的第二末端压力对比参量，第二速度调整方式需满足所述第一杆体末端所受的压力小于所述第二末端压力对比参量且所述第一杆体末端所受的压力大于预设的第一末端压力对比参量，所述第三速度调整方式需满足所述第一杆体末端所受的压力小于等于所述第一末端压力对比参量，所述第二末端压力对比参量大于所述第一末端压力对比参量。
6.根据权利要求3所述的用于水利堤坝的工程养护装置，其特征在于，所述第二数据运算单元实时获取所述压力检测环所检测的数值，计算所述第一检测数值与所述第二检测数值的第一差值，以及所述第二检测数值与所述第四检测数值的第二差值，所述第二数据运算单元在所述压力检测环所在的平面建立直角坐标系，确定所述第一压力传感器在所述直角坐标系中处于X轴正轴与环体的交点，并在所述直角坐标系中对应确定第二压力传感器、第三压力传感器以及第四压力传感器的位置。
7.根据权利要求6所述用于水利堤坝的工程养护装置，其特征在于，所述第二数据运算单元基于所述第一杆体侧壁各方向所受的压力判定所述第一杆体相对所述第二杆体的转向方向，其中，
若仅有所述第一差值为正值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体需向所述直角坐标系中180°方向转向；
若仅有所述第一差值为负值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体需向所述直角坐标系中0°方向转向；
若仅有所述第二差值为正值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体需向所述直角坐标系中270°方向转向；
若仅有所述第二差值为负值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体需向所述直角坐标系中90°方向转向；
若所述第一差值以及第二差值均为正值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体需向所述直角坐标系中225°方向转向；
若所述第一差值为负值且所述第二差值为正值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体需向所述直角坐标系中315°方向转向；
若所述第一差值以及所述第二差值均为负值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体需向所述直角坐标系中45°方向转向；
若所述第一差值为正值且所述第二差值为负值则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体需向所述直角坐标系中135°方向转向。
8.根据权利要求7所述的用于水利堤坝的工程养护装置，其特征在于，所述第二数据运算单元基于第一杆体的侧壁各方向所受的压力确定所述第一杆体相对所述第二杆体的转向幅度，其中，
所述数据运算单元将第一检测值、第二检测值、第三检测值以及第四检测值与预设的第二侧面压力对比参量以及第三侧面压力对比参量进行对比，
在第三对比条件下，所述第二数据运算单元判定所述第一杆体相对所述第二杆体的转动幅度为第一转动幅度；
在第四对比条件下，所述第二数据运算单元判定所述第一杆体相对所述第二杆体的转动幅度为第二转动幅度；
在第五对比条件下，所述第二数据运算单元判定所述第一杆体相对所述第二杆体的转动幅度为第三转动幅度；
所述第三对比条件为，任意检测值小于等于所述第二侧面压力对比参量，所述第四对比条件为任意检测值大于所述第二侧面压力对比参量且小于所述第三侧面压力对比参量，所述第五对比条件为任意检测值大于等于所述第三侧面压力对比参量，所述第三侧面压力对比参量大于所述第二侧面压力对比参量，所述第二侧面压力对比参量大于所述第一侧面压力对比参量，所述第一转动幅度小于所述第二转动幅度，所述第二转动幅度小于所述第三转动幅度。
9.根据权利要求8所述的用于水利堤坝的工程养护装置，其特征在于，所述第二数据运算单元还实时将已获取的所述第一检测数值、第二检测数值、第三检测数值以及第四检测数值与预设的压力超限阈值进行对比，以判定所述第一杆体的受力是否出现异常，其中，
若任意检测数值大于所述压力超限阈值，则所述第二数据运算单元判定所述第一杆体受力出现异常并控制所述推进单元停止推进所述第二杆体。
10.根据权利要求9所述的用于水利堤坝的工程养护装置，其特征在于，所述上位机还与外接的警示单元连接，用以在所述第二数据运算单元判定第一杆体受力异常时发出警示语音。
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2023
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