DE102019116594A1

DE102019116594A1 - Kanalreinigungsdüse unter Verwendung einer Messungssensorik

Info

Publication number: DE102019116594A1
Application number: DE102019116594.6A
Authority: DE
Inventors: Tobias Jöckel
Original assignee: JT Elektronik GmbH
Current assignee: JT Elektronik GmbH
Priority date: 2019-06-19
Filing date: 2019-06-19
Publication date: 2020-12-24

Abstract

Reinigungsmodul (9) für die Reinigung von Abwasserkanäle, welches auf der Kanalsohle (13) in Längsrichtung des Kanalrohrs (14) verfahrbar ist und mindestens eine Düse (26, 27) aufweist, sowie eine Sensorik (4) , die an dem Reinigungsmodul (9) angeordnet ist, wobei die mindestens eine Düse (26, 27) über einen Hochdruckschlauch (15) mit einem Hochdruckmedium gespeist wird, wobei die Messwerte der Sensorik (4) gefiltert und über einen Prozessor (6) mit einer künstlichen Intelligenz auswertbar sind, und dass die künstliche Intelligenz den Antrieb (19) des Reinigungsmoduls (9) sowie den Druck und den Ausstrahlwinkel der mindestens einen Düse (26, 27) steuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Reinigungs- und Steuermodul für die Erfassung von Kanalverschmutzungsbereichen und Ablagerungen in einem Abwasserkanal und der Steuerung verstellbarer Reinigungs- und Spüldüsen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Spüldüsen sind beispielsweise mit dem Gegenstand der WO 2011/104021 A2 bekannt geworden. Derartige Spüldüsen werden verwendet um Abwasserkanäle zu reinigen, mit dem Ziel, die an der Innenwand des Abwasserkanals anhaftenden Ablagerungen, Verschmutzungen und Verkrustungen durch ein aus einer Düse ausspritzendes Reinigungsmedium abzulösen, wobei anschließend die Ablagerungen, Verschmutzungen und Verkrustungen von der normal vorhandenen Abwasserströmung weggetragen werden.
Bei der Rückzugbewegung des mit Wasserdruck beaufschlagten Hochdruckschlauches und der am Schlauchende befestigten Düse, wird somit der Abwasserkanal gesamtheitlich von seinen Ablagerungen gereinigt, sofern der Wasserdruck und die Wassermenge den Transport des Räumgutes gewährleisten. Die Wassermenge und der Druck sind einstellbar, wobei die Reinigungsleistung der Düse normalerweise nicht erkannt wird, sondern nur über die verwendete Düsentechnik und die Erfahrung, die entstehenden Geräusche, sowie die Farbe des Abwassers durch den Fachmann und das Bedienpersonal erkannt werden, der dadurch wiederum die Häufigkeit einer Reinigung umgesetzt. Je klarer das Abwasser zurückfließt, umso sauberer ist der Kanal, gilt als Regel für die bisherige Anwendung.
Die in der WO 2011/104021 A2 gezeigte Spüldüse besitzt an der hinteren Stirnseite des Düsengehäuses einen Gewindestutzen, für den Anschluss eines Hochdruckschlauches. Um eine solche Spüldüse im Kanal vorwärtszubewegen, ist es ferner bekannt im Düsengehäuse schräg nach hinten gerichtete Rückstoßdüsen vorzusehen, die einen gegen die Kanalwandung schräg nach hinten gerichteten Sprühstrahl erzeugen, welcher für einen selbsttätigen Vorschub der Spüldüse im Kanalrohr sorgt. Der Nachteil dieser Anwendung ist, dass viel Wasser nicht mehr zielgerichtet auf die Rohrwandung und die Verschmutzung geleitet wird, sondern in die Mitte des Rohres spritzt und somit nicht mehr effektiv zur Reinigung beiträgt, weil nicht alle Ausspritzöffnungen auf die Rohrwandung gerichtet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Reinigungsmodul der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine verbesserte Reinigung des Abwasserkanals möglich ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Zur Lösung der Aufgabe ist es zweckmäßig, dass die Messwerte der Sensorik gefiltert und über einen Prozessor mit einer künstlichen Intelligenz auswertbar sind, und dass die künstliche Intelligenz den Antrieb des Reinigungsmoduls sowie den Druck und den Ausstrahlwinkel der mindestens einen Düse steuert.
Somit werden die Ausstrahlwinkel der Düsen, deren Winkellage und Abstand zur Rohrwandung, sowie die Fahrgeschwindigkeit des Reinigungsmoduls im Kanalrohr durch künstliche Intelligenz (im Folgenden „KI“), bzw. durch elektronische Regel- und Steuerketten über entsprechende Algorithmen und Parameter geregelt werden können.
Somit handelt es sich um eine autonome Steuerung mindestens einer verstellbaren Kanalreinigungsdüse unter Verwendung einer Querschnitt- und Profil-Messungssensorik.
Das Sensorikgehäuse weist mindestens zwei im axialen Abstand hintereinander, auf einer horizontalen Linie fluchtend angeordneten multifunktionellen Abstandssensoren zur berührungslosen Erfassung des Rohr-Innen-Querschnitts des Kanalrohr auf. Die Sensorik besteht aus einem Sensorikgehäuse, welches an seinen Stirnseiten jeweils eine bis zu 280° Blickwinkel-Mehrfach-Kamera aufweist, welche mit einem geeigneten Beleuchtungsring umfasst ist.
Das erfindungsgemäße Reinigungsmodul besteht aus mindestens einer lenk-bzw. steuerbaren Düse und einer von einer Sensorik durchgeführten Profilmessung, sowie einem Prozessor mit einer KI, die aus der vorangegangenen Profilmessung die Düsenverstellung und somit den Ausstrahlwinkel der Düsen, den Wasserdruck, die Wassermenge und die Anzahl der Spülvorgänge für eine verlässliche Reinigung bestimmt.
Unter Künstliche Intelligenz (Kl, auch Artifizielle Intelligenz (AI bzw. A. I.), englisch artificial intelligence, AI) versteht man ein Teilgebiet der Informatik, welches sich mit der Automatisierung intelligenten Verhaltens und dem Maschinellen Lernen befasst.
Somit können bestimmte Entscheidungsstrukturen des Menschen nachgebildet werden, indem der Prozessor so gebaut und programmiert wird, dass er relativ eigenständig Probleme bearbeiten kann und „intelligent“ auf die Umgebung im Inneren des Kanalrohrs reagiert.
Die Fähigkeit zu lernen ist dabei eine Hauptanforderung an das verwendete Kl-System und stellt einen integralen Bestandteil dar. Dabei speichert bzw. merkt sich die KI des Reinigungsmoduls die Abläufe vorangegangen Kanalbefahrungen und wendet diese Information für aktuelle Prozesse an.
So erkennt das Reinigungsmodul beispielsweise, dass es sich bei dem aktuellen zu reinigenden Kanal um einen bestimmten Kanalrohrtyp (z.B. orange-braunes Kanalgrundrohr aus Hart-Polyvinylchlorid für die Abwasserentsorgung) handelt, welcher bereits schon bei vorangegangener Befahrung von dem Reinigungsmodul gereinigt wurde. Auf Grundlage dieser Information entscheidet dann die KI, dass nur bestimmte Reinigungsprogramme möglich sind, und begrenzt somit die Auswahlmöglichkeit im Prozess Wahlprogramm. So werden beispielweise nur die Reinigungsprogramme II und III ausgewählt, da die KI aus früheren Befahrungen weiß, dass das Reinigungsprogramm I nicht ausreicht, um das Kanalrohr zu reinigen.
Somit ist eine Zeitersparnis möglich, da das Reinigungsmodul nicht erst mit dem Reinigungsprogramm I eine Reinigung der Ablagerung versucht, sondern direkt die intensiveren Reinigungsprogramme II oder III auswählt. Damit können auch die Kosten für die Durchführung der Reinigung, wie auch das verwendete Reinigungsfluid eingespart werden.
Über die Sensorik und/ oder mindestens einer Kamera ist es möglich Kanalrohrtypen, Beschadigungen und ablagerungsbedingt Formen zu erkennen und zu analysieren, um die weiteren Prozesse zu planen.
Der Vorgang des Planens unterteilt sich dabei in zwei Phasen:

• Die Zielformulierung: Ausgehend vom dem momentanen Umgebungszustand wird ein Ziel definiert, bzw. die gründliche Abreinigung einer Ablagerung.
• Die Problemformulierung: Nachdem bekannt ist, welche Ziele angestrebt werden sollen, wird in der Problemformulierung festgelegt, welche Aktionen und Umgebungszustände betrachtet werden sollen.

Die Kl plant dann aus solchen Problembeschreibungen Aktionsfolgen, in der vorliegenden Erfindung sind dies die unterschiedlichen Reinigungsprogramme, die das Reinigungsmodul ausführen soll, um das Ziel zu erreichen.
Die ebenfalls auf den Anmelder zurückgehende DE10 2017 118 758 A1 zeigt ein Reinigungsmodul mit mindestens einer lenk-bzw. steuerbare Düse, auf das die vorliegende Erfindung basiert.
Die KI wandelt die von der Sensorik erfassten Daten in Parameter um, wie z.B.:

- Verschmutzungsgrad
- Höhe der Ablagerung
- Länge der Ablagerung
- Lage der Ablagerung
- Art der Ablagerung
- Konsistenz der Ablagerung
- Sonstige Bezugsgrößen.

Diese Parameter werden nun zur Steuerung der Reinigungsdüse genutzt. Die Parameter werden im Folgenden mit a, b, c, d, e und f, sowie g bezeichnet, wobei beispielsweise a den Verschmutzungsgrad darstellt, b die Höhe der Ablagerung, c die Länge der Ablagerung, d die Lage der Ablagerung, e die Art der Ablagerung und f die Konsistenz der Ablagerung, sowie bisher nicht beachtete und unbekannte sonstige Bezugsgrößen g.
Je nach Kombination der Parameter kann ein unterschiedliches Reinigungsprogramm gewählt werden, bzw. die KI berechnet dazu die autonomen Vorgehensweisen. Die Ablagerungsbeschaffenheit, d.h. Volumen, Konsistenz und Ort kann von der Sensorik erfasst werden, wobei die hier gewonnenen Daten von der KI analysiert werden, welche wiederum die Reinigungsdüsen ansteuert. Somit kann die Wassermenge und der Wasserdruck dosiert, die Reinigungs- bzw. Spülgeschwindigkeit eingestellt, wie auch die Rückzugsgeschwindigkeit der Spüldüse zur Ablagerungsbeseitigung gesteuert werden.
Die KI des Prozessor aktiviert auf Grundlage der ausgewerteten und berechneten Parameter (a-f) und der bisher unbekannten Bezugsgrößen g und nimmt mindestens ein Reinigungsprogramm zur Reinigung des Kanalrohrs und die Klassifizierung der Ablagerungen vor.
Erkennt die KI bei axialer Vorschubbewegung durch ein Kanalrohr, dass die Ablagerungsmenge einen gewissen Grenzwert erreicht hat, bzw. überschreitet, wird das Reinigungsmodul gestoppt und fährt selbstständig an den Ort der Ablagerung zurück und beginnt mit dem Spül- bzw. Reinigungsvorgang. Ein solcher Spülvorgang wird von dem rückwärts gerichteten Spülstrahl durchgeführt, der die Ablagerung nach hinten spült, wo diese in einen Schacht gelangen und von dort abgesaugt und beseitigt werden. Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis die gesamte Kanalleitung komplett gereinigt ist und bei Bedarf auch die maximale Länge des Hochdruckreinigungs-Schlauches erreicht ist.
In weiteren Ausführungsformen werden unterschiedliche Ablagerungen an unterschiedlichen Orten in der Kanalleitung erkannt und deren Ort, Volumen und Konsistenz von der KI gespeichert. Erreicht nun das Reinigungsmodul das Ende der Kanalleitung, bzw. der mitgeführte Hochdruckschlauch ist vollends ausgelegt, beginnt das Reinigungsmodul sich autonom Rückwärts zu bewegen, wobei die im Einspülvorgang, d.h. während der Vorwärtsbewegung erkannten und gemessenen Daten, auch als Bezugsgrößen und Längen bei dem Rückzugs-Reinigungsvorgang mitverwendet werden, damit eine autonome gesamtheitliche Kanalreinigung als Ergebnis entsteht.
Durch die durch die KI gespeicherten Daten der Ablagerungsparameter, kann das Reinigungsmodul an jeder Ablagerung ein Reinigungsprogramm starten, das je nach erfassten Parametern unterschiedlich ausfallen kann. Somit können alle Ablagerungen nacheinander oder zusammen weg-, bzw. abgespült werden.
Dieses Verfahren kann auch angewendet werden, wenn die Kl erkennt, dass die Ablagerungen in Summe einen zu hohen Reinigungsaufwand verursachen, so dass schon bereits nach einer oder von wenigen Ablagerungen der Reinigungsprozess gestartet wird. Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis das Kanalrohr restlos sauber bzw. gereinigt ist.
Somit besteht die Möglichkeit auf Basis der Parameter die Effektivität des Reinigungsmoduls zu steigern, da dieses selbständig die Steuerung und Art der Reinigung bestimmt, auch unter Zuhilfenahme eines vorgewählten Programmes, welches geringe Ablagerungen zulassen könnte.
Wie bereits erwähnt, kann die Sensorik die Konsistenz der Ablagerungen erfassen, wobei das Reinigungsmodul die Ablagerungen durchfahren kann und diese durch den Wasserstrahl zerkleinert und zerteilt werden und leichter durch das Spülmedium ab- bzw. weggereinigt und transportfähig gemacht werden können.
Durch eine durch die KI-gesteuerte Schrägstellung der Ausspritzdüsen zur Rohrwandung ist es möglich eine höhere Vorschub- und Reinigungskraft zu erzeugen, wobei durch eine Schrägstellung zur Kanalsohle eine höhere Ablagerungstransportleistung erreicht wird. Die Verstellung der Düsen wird durch elektromechanisch gesteuerte Stellglieder ermöglicht, welche von der Kl angesteuert werden. Damit wird sowohl die Reinigungs- als auch Vorschubleistung der am Reinigungsmodul angebrachten Düsengehäuse optimiert, wobei auch die ablagerungsfreien Kanal-Bereiche schneller durchfahren werden können und damit die Wirtschaftlichkeit verbessert wird. Die Sensorik überwacht und überprüft somit den Reinigungsprozess.
Die KI verarbeitet die Datenstrukturen, welche von einer am Reinigungsmodul angebrachten Sensorik erfasst werden, die wiederum in den vom Anmelder eingereichten Patentanmeldungen DE10 2019 108 743 A1 und DE 10 2019 108 835 A1 gezeigt wird.
Über elektrische Signale können variable Ansteuereinheiten eine Lenkung und Verstellung der Düsengehäuse realisieren bzw. steuern. Dadurch ist gewährleistet, dass auch bei niedrigeren oder geringeren Wassermengen die Rückstoßfunktion der Düsengehäuse funktioniert, bzw. der Effekt der Reinigung in der Rohrsohle und im unteren Rohrbereich gewährleistet ist. Damit die Düsengehäuse weitere Funktionen, wie z.B. das Reinigen einer mitgeführten Kamera realisieren können, sind zusätzliche Stellkomponenten auf dem Reinigungsmodul möglich.
An der Stirn- bzw. Frontseite ist eine Befestigungs-Arretier-Mechanik so angebracht, dass neben der Sensorik zusätzliche oder weitere Techniken fixiert und montiert werden können. Dies ist speziell für eine Montage einer Überwachungs-Kanalkamera erforderlich, so dass die Reinigungsleistung und das Ergebnis, aber auch der Zustand des Kanalrohres erkannt und dokumentiert werden können. So bietet sich mit der optischen Erfassung die Möglichkeit einer bildbearbeitenden Vergleichsmessung, so dass über die Bildbearbeitung auch die Steuerung der Kanalreinigungsdüse realisiert werden kann. Diese Vorgehensweise ist jedoch mehr oder weniger bekannt, da auf bzw. mit marktgängigen Produkten eine Kanal-Reinigungsleistung optisch erkannt und dadurch der Reinigungsvorgang manuell gesteuert werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht in der bevorzugten AusführungsForm aus einem Reinigungsmodul mit seitlichen Schlittenkufen und zusätzlichen Rollen, mit denen das Reinigungsmodul in einem Kanalrohr verfahrbar ist. Die Schlittenkufen dienen dabei zur seitlichen Stabilisierung des Reinigungsmoduls sowie als Halter der Montageplattform, auf der beispielsweise der Prozessor angebracht ist. Die Rollen verhindern oder minimieren eine Beeinträchtigung in der Vorwärtsbewegung und optimieren die Vorschubleistung, da die Reibung verkleinert wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann anstatt Rollen auch ein zusätzlicher Antrieb mittels Räder oder Raupen verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Reinigungsmodul auch ohne seitliche Kufen im Kanalrohr verfahrbar sein.
An der hinteren Stirnseite des Reinigungsmoduls ist der HD-Kanalreinigungs-Schlauch angeschlossen, der dadurch kraftschlüssig mit einer Drehdurchführung verbunden ist, welche elektrisch gesteuert wird, damit die horizontale Lage des Reinigungsmoduls im Kanal, bzw. der Reinigungsdüsen auf der Rohrsohle gewährleistet ist, und damit ein Um- oder Verkippen der Vorrichtung ausschließen.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Stellglied den horizontalen Stellwinkel der Düsengehäuse verändert, so dass die Ausspritzwinkel verändert werden und gegen die Rohrwandung flexibel eingestellt werden können. Das Druckmedium kann direkt gesteuert werden und somit noch effizienter auf die Rohrwandung oder die Ablagerungen treffen. Dabei verändert ein oder mehrere Motoren die Lage des mindestens einen Düsengehäuses bzw. Ausspritzkörpers und somit die Richtung der Ausspritzdüsen im Düsengehäuse. Dies wird über die KI gesteuert.
Durch die als Stellglied funktionierende Winkelverstellung wird somit der horizontale, aber auch der vertikale Ausstrahlwinkel der Düsengehäuse verändert und passend an die Verschmutzung gesteuert.
Das Stellglied kann mit einem weiteren Motor auch eine zusätzliche Kippbewegung einer Montageebene realisieren. Damit verändern sich die Winkel zwischen der Montageebene und den Kufen und somit auch der Abstrahlwinkel der Düsengehäuse. Diese können von einer vormals horizontalen Abstrahlrichtung nun schräg gegen die Kanalsohle gerichtet werden. Damit kann der mindestens eine abgegebene Wasserstrahl noch zielgerichteter eingesetzt werden.
Aufgrund der starren Verbindung des mindestens einen Düsengehäuses mit der Montageebene, wird auch dieses durch das Verschwenken bewegt und in Richtung der Kanalsohle verschwenkt, sodass nun der Abstrahlwinkel der einzelnen Düsengehäuse verändert wird.
Diese Vorgänge können mit einer vor dem Reinigungsmodul befestigten Kamera überwacht werden. Das vor dem Reinigungsmodul positionierte und montierte Sensorik-Gehäuse erfasst somit kontinuierlich mit den verschiedenen Sensoren das Kanalprofil und berechnet auch Längenbezogen über die Auswertung und die Parameter die Kanal-Querschnitte.
Alle Stellglieder sind somit fernsteuerbar, entweder über Funksignale, wobei dann die Düse eine eigene Stromversorgung/Akku benötigt, oder aber als weitere Einrichtung über ein parallel zum Spülschlauch mitgeführtes SteuerDaten-Signal-Kabel, welches zur optischen Bildübertragung auch die Datenverbindung der Sensoren zur Auswerteeinheit realisiert und die zugeordnete Steuerung der Düsen zu einer nahezu autonomen Dienstleistung veranlasst.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Bewegungen der Stellglieder und der Düsen über einen Drehgeber gemessen, wobei Sensoren die Drehwinkel erfassen und digitale Ausgangssignale liefern, die am anderen Ende einer Sensorleitung in einem Auswertegerät decodiert und verarbeitet werden.
Der Aufbau der verstellbaren Kanalreinigungsdüse kann auch mehrteilig sein, wobei die Elemente sich in den Winkeln zur Rohrwandung durch Stellmotoren verändern, die auch von der KI gesteuert werden können.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Abrechnungsmodul für das Reinigungsmodul angebracht und mit dem Prozessor verbunden. Somit kann aufgrund der im Kanal gewonnenen Sensordaten eine Abrechnung der Leistung erfolgen und dem Kunden bzw. Auftraggeber des Kanalreinigungsunternehmens in Rechnung gestellt werden. Über das Abrechnungsmodul kann beispielsweise die benötigte Zeit, der Wasserdruck und der Verbrauch für die Kanalreinigung dokumentiert und berechnet werden.
Diese Faktoren hängen von der Ablagerungsintensität, Konsistenz und Menge der Ablagerungen ab. So ist es bei einem erhöhten Reinigungsaufwand notwendig, welcher z.B. bei festen Ablagerungen erforderlich ist, höhere Kosten abzurechnen, da das Reinigungsmodul mehr Energie und Spülwasser verbraucht. Das Abrechnungsmodul ist programmier- und erweiterbar, z.B. auch auf Verbrauchsdaten, Abschreibungsstrukturen, Kosten Energie, Effizienz, usw..
Resultierend aus den Ergebnissen der Mess-Sensoriken, der Berechnungen und Auswertungen kann eine bisher nicht bekannte Klassifizierung der Ablagerungen erfolgen.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Soweit einzelne Gegenstände als „erfindungswesentlich“ oder „wichtig“ bezeichnet sind, bedeutet dies nicht, dass diese Gegenstände notwendigerweise den Gegenstand eines unabhängigen Anspruches bilden müssen. Dies wird allein durch die jeweils geltende Fassung des unabhängigen Patentanspruches bestimmt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einer, lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnung näher erläutert. Hierbei gehen aus der Zeichnung und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:

1: Blockschaltbild der Parametererfassung und Programmwahl
2: Perspektivische Ansicht des Reinigungsmoduls
3: Perspektivische Ansicht des Reinigungsmoduls
4: Detailansicht der Sensorik
5: Blockschaltbild der Programmwahl
6: Vorderansicht der Sensorik
7: Blockschaltbild der Programmwahl
8: Koordinatensystem mit Entscheidungsschwelle

1 zeigt ein in einem Blockschaltbild den Einfluss der Parameter a, b, c, d, e, f wobei beispielsweise a den Verschmutzungsgrad darstellt, b die Höhe der Ablagerung, c die Länge der Ablagerung, d den Ort der Ablagerung, e die Art der Ablagerung und f die Konsistenz der Ablagerung.
Diese Parameter werden zunächst von dem Sensor 4 erfasst, der mit dem Prozessor 6 verknüpft ist. Der Prozessor 6 stellt die Kl dar. Der Sensor 4 erkennt in einem Erfassungsbereich 8 die Ablagerung 7 und sendet diese Informationen an den Prozessor 6, wobei die Informationen in die einzelnen Parameter a-f umgewandelt werden.
Diese Parameter a-f werden von einer Auswerteeinheit 3 des Prozessors 6 ausgewertet und der Prozessor 6 wählt anschließend ein Reinigungsprogramm I-III durch die Programmauswahl 5 aus. Je nach ausgewähltem Programm wird über die mit dem Prozessor 6 verbundene Steuerung 2 das Reinigungsmodul bewegt und auch die Düsen 26, 27 gesteuert, um die Ablagerung 7 zu beseitigen.
Wenn von der Sensorik eine vergrößerte Ablagerung 7 erkannt wird, welche beispielsweise über einen höheren Verschmutzungsgrad a und eine gewisse Höhe b aufweist, sowie lediglich ein Teilstück des Kanalrohrs (Länge c) bedeckt und beispielsweise aus leicht ab- bzw. wegreinigbarem Material besteht (Art e), welche eine leicht zerteilbare Konsistenz f aufweist, z.B. eine Anhäufung von Fäkalien, wird das Reinigungsprogramm I gestartet, um die Ablagerung 7 aus dem Erfassungsbereich 8 zu entfernen.
Bei nur geringen Ablagerungen reicht die Grundprogrammierung des Reinigungsmoduls zur Beseitigung der Abflusshindernisse aus. Bei verfestigten oder verkrusteten Ablagerungen werden andere Reinigungsprogramme II-III aufgeschaltet, die die KI erkennt und bestimmt.
1 zeigt ferner ein Abrechnungsmodul 29 mit dem aufgrund der im Kanalrohr 14 gewonnenen Sensordaten eine Abrechnung der Leistung erfolgen kann. Über das Abrechnungsmodul 29 kann beispielsweise die benötigte Zeit, der Wasserdruck und der gesamtheitliche Verbrauch für die Kanalreinigung dokumentiert und berechnet werden.
2 zeigt das Reinigungsmodul 9, welches über die Rollen 12 auf der Kanalsohle 13 des Kanalrohrs 14 verfahrbar ist. An der hinteren Stirnseite des Reinigungsmoduls 9 ist ein HD-Schlauch 15 über den Anschluss 16 angeschlossen.
Auf dem Reinigungsmodul 9 befindet sich der Wasseraufteiler 20, der das über den HD-Schlauch 15 eingeleitete Wasser in bewegliche Wasserstränge aufteilt. Diese verlaufen unterhalb der Steuerung 2 und des Wasseraufteilers 20, in Richtung der hinteren Stirnseite des Reinigungsmoduls. Dort münden die Wasserstränge in den Düsen 26, 27, welche das Wasser in Pfeilrichtung 24 und 25 abgeben. Grundsätzlich können auch mehr als nur zwei Düsen konstruiert und verwendet werden, oder alternativ lediglich eine verstellbare Düse.
Die Sensorik 4 analysiert den Erfassungsbereich 8, der sich in Fahrtrichtung (Pfeilrichtung 18) vor dem Reinigungsmodul 9 erstreckt. In diesem Erfassungsbereich 8 befindet sich die Ablagerung 6a. Außerhalb des Erfassungsbereichs 8 befindet sich die Ablagerung 6b auf der Kanalsohle 13, wobei diese Ablagerung 6b bei einer Fortbewegung des Reinigungsmoduls in Pfeilrichtung 18 ebenfalls von der Sensorik 4 erfasst wird.
Die Sensorik 4 ist über eine Datenleitung mit dem Prozessor 6 verbunden, wobei der Prozessor die von der Sensorik erfassten Werte in Parameter (a-f) umwandelt und die Ergebnisse der Berechnungen und Auswertungen anzeigt und dokumentiert. Bisher unbekannte Bezugsgrößen (g) können ebenfalls ermittelt werden.
3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung von der hinteren Stirnseite. Die einzelnen Düsen 26, 27 sind über ein Verbindungsscharnier 23 schwenkbar miteinander verbunden. In der hier gezeigten Stellung gibt die Düse 26 mindestens einen Wasserstrahl in Pfeilrichtung 24 und die Düse 27 mindestens einen Wasserstrahl in Pfeilrichtung 25 ab.
Erkennt die KI des Prozessors 6, dass ein bestimmter Grenzwert an Ablagerungs-Parametern überschritten ist, z.B. wenn mehrere größere Ablagerungen hintereinander von dem Reinigungsmodul überfahren wurden, wird über die Programmauswahl 5 ein sofortiges Reinigungsprogramm gestartet.
Ein solches Reinigungsprogramm beinhaltet beispielsweise eine Ansteuerung des Antriebs 19, damit das Reinigungsmodul entgegen der Pfeilrichtung 18 bewegt wird und ein Ansteuern des Stellmotors 17, der somit die Ausstrahlwinkel der Düsen 26, 27 verändert. Zusätzlich kann der Wasseraufteiler 20 angesteuert werden der, sofern vorhanden, die Düsen 26, 27 mit einem Druckmedium beaufschlagt und den Druck und somit die Vorwärtsbewegung einstellt, was normalerweise direkt auf dem außerhalb des Kanalrohrs geparkten KFZ erfolgen kann. Somit können die Ablagerungen 6 gezielt entgegen der Pfeilrichtung 18 abgetragen werden.
Die Vorwärtsbewegung, bzw. die Vorziehgeschwindigkeit wird über die regelbare Schlauchabrollgeschwindigkeit oder eine Schlauch-Abwickelbremse auf dem KFZ realisiert. Diese Geschwindigkeit wird von der KI aufgrund der gewonnenen Sensordaten und der berechneten Parameter eingestellt. So kann die Geschwindigkeit erhöht werden, wenn keine oder nur geringe Ablagerungen durch die Sensorik erkannt werden, oder auch verringert werden, wenn Abflusshindernisse in einer stärkeren Konzentration durch die Sensorik gemessen werden.
Bei dem komplett gereinigten Kanalrohr kann die Sensorik auch den RohrQuerschnitt, Durchmesser, Gefälle, Rohr- und Lageversätze, sowie Winkelverschiebungen messen und in der Lage und Größe berechnen, anzeigen und dokumentieren.
4 zeigt die Sensorik 4, welche an ihrer vorderen Stirnseite die Fischaugenkamera 10 und an ihrer hinteren Stirnseite die Fischaugenkamera 11 aufweist. Das Sensorikgehäuse 40 der Sensorik 4 weist im Bereich der Fischaugenkameras 10, 11 jeweils einen Beleuchtungsring 36, 38 auf, wobei jeder Beleuchtungsring auf einer Kreisbahn angeordnete Beleuchtungsquellen 21a, 21b besitzt, welche zu einer gesamtheitlich benötigten Kanalausleuchtung zur Längsachse des Sensorikgehäuses 40 schräggestellt sind.
Wie in 5 dargestellt, weist die Beleuchtungsquelle 21a beispielsweise einen Winkel von 80° und die Beleuchtungsquelle 21b beispielsweise einen Winkel von 70° gegenüber der vertikalen Achse der Sensorik auf. Dabei umgibt der Beleuchtungsring 38 die Fischaugenkamera 11, welche einen Erfassungswinkel von ca. 280° besitzt.
Gemäß 4 befindet sich hinter jedem Beleuchtungsring 36, 38 ein radialer Abstandssensor 37, 39, die in einem axialen Abstand hintereinander, auf einer horizontalen Linie fluchtend angeordnet sind. Jeder Abstandssensor 37, 39 erfasst den Abstand in Umfangsrichtung zur Innenwandung des Kanalrohrs und bildet einen sogenannten Messkreis. Damit ist es möglich berührungslos die Innenkontur des Kanalrohrs zu erfassen und ein Profil des Rohrquerschnitts zu erstellen.
Das Sensorikgehäuse 40 ist mittels eines Befestigungshalters 42 mit dem Reinigungsmodul verbunden, wobei ein Scharnier 41 einen Drehpunkt bildet, der ein Verkippen der Sensorik 4 in Bewegungsrichtung 43 ermöglicht. Dieses Verkippen wird über eine gegebenenfalls auch motorische Verstellung erreicht, welche von der KI gesteuert wird.
6 zeigt die Vorderansicht von dem Gehäuse gemäß 4. Dabei ist erkennbar, dass die Beleuchtungsquellen 21 auf einer Kreisbahn um die Fischaugenkamera 11 angeordnet sind. Das Sensorikgehäuse 40 weist an seiner Unterseite die Befestigungshalter 42 auf, welche jedoch auch anders positioniert sein könnten.
7 zeigt ein Flussdiagramm, mit dem der Ablauf des Reinigungsprozesses grafisch dargestellt wird. Zunächst startet der Prozessschritt Befahrung 28, wobei das Reinigungsmodul die Befahrung des Kanalrohrs im Bereich eines Startschachtes beginnt.
Die Befahrung wird durch den weiteren Prozessschritt Befahrung 30 fortgesetzt, wobei gleichzeitig die Geschwindigkeit des Reinigungsmoduls auf Grundlage der erfassten Parameter optimiert wird. Dies wird durch den Prozessschritt Berechnung 31 durchgeführt, der die Menge und das Volumen der einzelnen Ablagerungen bestimmt. Je nach Parameter bzw. Menge und Volumen kommt es zu einer Entscheidung 32, welche abhängig von der Ablagerungsmenge erfolgt die durch den Prozessor und die registrierten Sensorikdaten mit der Entscheidung 32 entschieden wird. Liegt keine Ablagerung vor, wird gemäß Pfeil 51 die Befahrung bzw. der Prozessschritt Befahrung 30 fortgeführt.
Liegt eine Abtagerungsmenge vor die größer als die Vorgabe ist, wird gemäß Pfeil 52 der Prozessschritt Intensivreinigung 33 gestartet, der wiederum den Prozessschritt Wahlprogramm 34 angesteuert, welcher das jeweilige Reinigungsprogramm auswählt und startet. Jedes Reinigungsprogramm verursacht durch den Prozessschritt Rückzug 35, dass das Reinigungsmodul bis an den Startschacht zurückgezogen wird und dort die Ablagerungen abgesaugt werden.
Die Prozessschritte der Befahrung des Kanalrohrs und die Bestimmung der Ablagerungsmenge über die Entscheidung 32 wird solange fortgesetzt, bis der Prozessschritt Reinigungslänge 44 erkennt, dass entweder die maximale Länge der mitgeführten Schlauchkörper und/ oder Datenkabel erreicht ist, oder die gewünschte Fahrstrecke des Reinigungsmoduls zurückgelegt wurde. Wenn dies der Fall ist, wird der Prozessschritt Rückzug 45 gestartet, der das Reinigungsmodul wieder in Richtung der Ausgangsposition in Richtung des Startschachtes zurückzieht.
Während des Rückzugs und der gleichzeitigen Abreinigung der Ablagerungen durch die Düsen wird über die Entscheidung 46 hinsichtlich der Ablagerungsmenge entschieden. Wenn diese zu groß für einen Transport, d.h. zu groß um von der oder den Düsen in Richtung des Startschachtes gespült zu werden, wird über den Pfeil 54 erneut der Prozessschritt Intensivreinigung 33 gestartet.
Wenn die Entscheidung 46 erkennt, dass die Ablagerungsmenge klein genug für den Transport ist, wird der Rückzugsprozess so lange fortgesetzt, bis das Ereignis Startschacht 47 eintritt und der Startschacht erreicht ist. Anschließend wird der Prozessschritt Dokumentation 48 gestartet und das durchgeführte Verfahren des Reinigungsmoduls dokumentiert bzw. protokolliert, wodurch (Pfeil 55) das Abrechnungsmodul 29 durch den Prozessschritt Kostenanalyse 50 eine Kostenanalyse mit Vor- und Weiterplanung erstellt. Zusätzlich wird durch den Prozessschritt Dokumentation 48 und den Prozessschritt Unterstützung 49 das Betriebszuführungssystem (BFS) unterstützt, was wiederum Einfluss (Pfeil 56) auf den Prozessschritt Kostenanalyse 50 hat.
8 zeigt beispielhaft in einem Koordinatensystem wie die Entscheidung 32 über die Entscheidungsschwelle 59 entscheidet, welche Verzweigung für den weiteren Prozess gewählt wird. Dabei steht die Ordinate 51 für das Ablagerungsvolumen und die Abszisse 58 für den zurückgelegten Weg im Kanalrohr. Überschreitet das Ablagerungsvolumen an einer bestimmten Wegstrecke die Entscheidungsschwelle, entscheidet die Entscheidung 32, dass gemäß 7 der Pfad in Richtung der Intensivreinigung (Pfeil 52) eingeschlagen wird. Wird die Entscheidungsschwelle 59 unterschritten, dann wird mit der Befahrung des Kanalrohrs fortgefahren (Pfeil 51), bis die Reinigungslänge erreicht wird.

1.: Künstliche Intelligenz (Kl)
2.: Steuerung
3.: Auswerteeinheit
4.: Sensorik
5.: Programmauswahl
6.: Prozessor
7.: Ablagerung
8.: Erfassungsbereich
9.: Reinigungsmodul
10.: Fischaugenkamera
11.: Fischaugenkamera
12.: Rollen
13.: Kanalsohle
14.: Kanalrohr
15.: HD-Schlauch
16.: Anschluss
17.: Stellmotor
18.: Pfeilrichtung
19.: Antrieb
20.: Wasseraufteiler
21.: Beleuchtungsquelle 21a, 21b
22.
23.: Verbindungscharnier
24.: Pfeilrichtung
25.: Pfeilrichtung
26.: Düse
27.: Düse
28.: Prozessschritt Befahrung
29.: Abrechnungsmodul
30.: Prozessschritt Befahrung
31.: Prozessschritt Berechnung
32.: Entscheidung
33.: Prozessschritt Intensivreinigung
34.: Prozessschritt Wahlprogramm
35.: Prozessschritt Rückzug
36.: Beleuchtungsring
37.: Abstandssensor
38.: Beleuchtungsring
39.: Abstandssensor
40.: Sensorikgehäuse
41.: Scharnier
42.: Befestigungshalter
43.: Bewegungsrichtung
44.: Ereignis
45.: Prozessschritt Rückzug
46.: Entscheidung
47.: Ereignis Startschacht
48.: Prozessschritt Dokumentation
49.: Prozessschritt Unterstützung
50.: Prozessschritt Kostenanalyse
51.: Pfeil
52.: Pfeil
53.: Pfeil
54.: Pfeil
55.: Pfeil
56.: Pfeil
57.: Ordinate
58.: Abzisse
59.: Entscheidungsschwelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2011/104021 A2 [0002, 0004]
DE 102017118758 A1 [0020]
DE 102019108743 A1 [0032]
DE 102019108835 A1 [0032]

Claims

Reinigungsmodul (9) für die Reinigung von Abwasserkanäle, welches auf der Kanalsohle (13) in Längsrichtung des Kanalrohrs (14) verfahrbar ist und mindestens eine Düse (26, 27) aufweist, sowie eine Sensorik (4) , die an dem Reinigungsmodul (9) angeordnet ist, wobei die mindestens eine Düse (26, 27) über einen Hochdruckschlauch (15) mit einem Hochdruckmedium gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte der Sensorik (4) über einen Prozessor (6) mit einer künstlichen Intelligenz auswertbar sind, und dass die künstliche Intelligenz den Antrieb (19) des Reinigungsmoduls (9) sowie den Druck und den Ausstrahlwinkel der mindestens einen Düse (26, 27) steuert.
Reinigungsmodul (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte der Sensorik (4) in die Parameter (a-g) umgewandelt werden, wobei a den Verschmutzungsgrad, b die Höhe der Ablagerung, c die Länge der Ablagerung, d den Ort der Ablagerung, e die Art der Ablagerung und f die Konsistenz der Ablagerung darstellt.
Reinigungsmodul (9) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die KI des Prozessor (6) auf Grundlage der ausgewerteten und berechneten Parameter (a-f) mindestens ein Reinigungsprogramm zur Reinigung des Kanalrohrs (14) aktiviert.
Reinigungsmodul (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die KI des Prozessor (6), je nach ausgewählten Reinigungsprogramm, den Antrieb (19) des Reinigungsmoduls (9), sowie den Druck des Reinigungsmediums und den Ausstrahlwinkel der mindestens einen Düse (26, 27) steuert.
Reinigungsmodul (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsmodul (9) ein Abrechnungsmodul (29) aufweist, das mit dem Prozessor (6) verbunden ist und aufgrund der im Kanalrohr (14) gewonnenen Sensordaten den Reinigungsvorgang dokumentiert und berechnet, umso eine leistungsgebundene Abrechnung für den Kunden bzw. den Auftraggeber des Kanalreinigungsunternehmen zu erstellen.
Reinigungsmodul (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (4) aus einem Sensorikgehäuse (40) besteht, welches an seinen Stirnseiten jeweils eine Fischaugenkamera (10, 11) aufweist, welche von einem Beleuchtungsrings (36, 38) umfasst ist.
Reinigungsmodul (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorikgehäuse (40) mindestens zwei im axialen Abstand hintereinander, auf einer horizontalen Linie fluchtend angeordneter Abstandssensoren (37, 39) zur berührungslosen kreisförmigen Erfassung der Innenkontur des Kanalrohr (14) aufweist.
Reinigungsmodul (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorikgehäuse (40) mindestens zwei im axialen Abstand hintereinander, auf einer horizontalen Linie fluchtend angeordneten multifunktionellen Abstandssensoren (37, 39) zur berührungslosen Erfassung des Rohr-Innen-Querschnitts des Kanalrohr (14) aufweist.
Reinigungsmodul (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (4) aus einem Sensorikgehäuse (40) besteht, welches an seinen Stirnseiten jeweils eine bis zu 280° Blickwinkel-Mehrfach-Kamera (10, 11) aufweist, welche mit einem geeigneten Beleuchtungsring (36, 38) umfasst ist.
Reinigungsmodul (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die KI des Prozessor (6) auf Grundlage der ausgewerteten und berechneten Parameter (a-f) und der bisher unbekannten Bezugsgrößen g mindestens ein Reinigungsprogramm zur Reinigung des Kanalrohrs (14) aktiviert und die Klassifizierung der Ablagerungen vornimmt.
Reinigungsmodul (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau der verstellbaren Kanalreinigungsdüse auch mehrteilig sein kann, wobei die Elemente sich in den Winkeln zur Rohrwandung durch Stellmotoren verändern, die auch von der KI gesteuert werden können