CN108330940B - 一种基于云图的双旋涡引流式水池漂浮物清理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于云图的双旋涡引流式水池漂浮物清理装置，包括第一抽水管、第二抽水管、第一水泵机、第二水泵机、网罩、第一控制器、第二控制器和可控视觉监测器，第一抽水管的进水口和第二抽水管的进水口设于水池底部且朝上设置，第一抽水管的进水口处和第二抽水管的进水口处从上至下设有螺旋桨和过滤网，第一抽水管的出水口与第一水泵机的进水口连通，第二抽水管的出水口与第二水泵机的进水口连通，第一水泵机的出水口和第二水泵机的出水口连接有喷水枪，喷水枪和网罩设于水池的周壁上，可控视觉监测器设于水池的周边，可控视觉监测器与第一控制器的输入端、第二控制器的输入端连接。本发明实现自动化清理水池，效率高，清理效果好。

Description

一种基于云图的双旋涡引流式水池漂浮物清理装置

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双旋涡引流式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双旋涡引流式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，水泵机配合螺旋桨在水池内产生双漩涡，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，通过控制螺旋桨的转动方向使得第一漩涡和第二漩涡相互配合并产生特定方向的单一通道，使漂浮物定向的随着水流沿特定方向流向网罩内进行收集，可以将杂物轻松收集到特定点，最大化的节省了劳动力，效率高，清理效果好，可以适应各种水池的情况，实现对于水池的无死角；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；形成漩涡抽取的水通过喷水枪可以被循环利用，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双旋涡引流式水池漂浮物清理装置，包括第一抽水管、第二抽水管、第一水泵机、第二水泵机、网罩、第一控制器、第二控制器和可控视觉监测器，第一抽水管的进水口和第二抽水管的进水口均设于水池底部且朝上设置，第一抽水管的进水口处和第二抽水管的进水口处从上至下均设有螺旋桨和过滤网，第一抽水管的出水口与第一水泵机的进水口连通，第二抽水管的出水口与第二水泵机的进水口连通，第一水泵机的出水口和第二水泵机的出水口均连接有若干喷水枪，喷水枪和网罩均活动设于水池的周壁上，可控视觉监测器设于水池的周边，可控视觉监测器分别与第一控制器的输入端、第二控制器的输入端连接，第一水泵机、第二水泵机配合螺旋桨实现水池内第一抽水管进水口上部的水域产生第一漩涡及第二抽水管进水口上部的水域产生第二漩涡，第一控制器的输出端与第一漩涡周边的喷水枪连接，第二控制器的输出端与第二漩涡周边的喷水枪连接，通过控制螺旋桨的转动方向使得第一漩涡和第二漩涡相互配合并产生特定方向的单一通道，该单一通道与网罩连通，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，第一控制器内设有第一自动控制模块和第一手动控制模块，第一自动控制模块的输入端与可控视觉监测器连接，第一自动控制模块的输出端与第一漩涡周边的喷水枪连接，第一手动控制模块的输出端分别与第一水泵机和第一漩涡周边的喷水枪连接；第二控制器内设有第二自动控制模块和第二手动控制模块，第二自动控制模块的输入端与可控视觉监测器连接，第二自动控制模块的输出端与第二漩涡周边的喷水枪连接，第二手动控制模块的输出端分别与第二水泵机和第二漩涡周边的喷水枪连接；第一自动控制模块和第二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，第一手动控制模块和第二手动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，第一水泵机的出水口通过导管与第一漩涡周边的喷水枪连接，第二水泵机的出水口通过导管与第二漩涡周边的喷水枪连接，导管与喷水枪之间安装有转向器，第一漩涡周边的转向器与第一控制器的输出端连接，第二漩涡周边的转向器与第二控制器的输出端连接，第一控制器的输出端、第二控制器的输出端通过转向器控制喷水枪的水压大小和喷水方向。

进一步地，可控视觉监测器、第一控制器、第二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，第一漩涡周边的喷水枪通过第一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，第二漩涡周边的喷水枪通过第二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，设于第一抽水管内的螺旋桨通过螺栓安装在第一抽水管进水口处且与第一控制器的输出端连接，设于第二抽水管内的螺旋桨通过螺栓安装在第二抽水管进水口处且与第二控制器的输出端连接。

进一步地，第一抽水管进水口的内壁设有第一螺纹结构，第一螺纹结构的方向与第一漩涡的方向匹配，第二抽水管进水口的内壁设有第二螺纹结构，第二螺纹结构的方向与第二漩涡的方向匹配。

进一步地，网罩通过转动装置转动设于水池的周壁上，网罩的一侧设有开口，第一漩涡和第二漩涡相互配合产生的单一通道与该开口连通。

进一步地，喷水枪与水池周壁转动连接。

进一步地，可控视觉监测器为摄像头。

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，水泵机配合螺旋桨在水池内产生双漩涡，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，通过控制螺旋桨的转动方向使得第一漩涡和第二漩涡相互配合并产生特定方向的单一通道，使漂浮物定向的随着水流沿特定方向流向网罩内进行收集，可以将杂物轻松收集到特定点，最大化的节省了劳动力，效率高，清理效果好，可以适应各种水池的情况，实现对于水池的无死角；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；形成漩涡抽取的水通过喷水枪可以被循环利用，较环保。本发明的工作原理是控制水泵机工作，使抽水管配合螺旋桨在水池内形成双漩涡，通过控制螺旋桨的转动方向使得第一漩涡和第二漩涡相互配合并产生特定方向的单一通道，使漂浮物定向的随着水流沿特定方向流向网罩内进行收集，水泵机将水池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是本发明中第一漩涡和第二漩涡的结构示意图。

图3是本发明的整体结构剖视图。

图4是本发明中网罩及转动装置的结构示意图。

图5是本发明中螺旋桨的结构示意图。

图6是本发明的流程框图。

图中:1、网罩；2、可控视觉监测器；3、螺旋桨；4、过滤网；5、喷水枪；6、导管；7、转向器；8、转动装置；11、第一抽水管；12、第一水泵机；13、第一控制器；14、第一漩涡；21、第二抽水管；22、第二水泵机；23、第二控制器；24、第二漩涡。

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6所示，本发明所述的一种基于云图的双旋涡引流式水池漂浮物清理装置，包括第一抽水管11、第二抽水管21、第一水泵机12、第二水泵机22、网罩1、第一控制器13、第二控制器23和可控视觉监测器2，第一抽水管11的进水口和第二抽水管21的进水口均设于水池底部且朝上设置，第一抽水管11的进水口处和第二抽水管21的进水口处从上至下均设有螺旋桨3和过滤网4，第一抽水管11的出水口与第一水泵机12的进水口连通，第二抽水管21的出水口与第二水泵机22的进水口连通，第一水泵机12的出水口和第二水泵机22的出水口均连接有若干喷水枪5，喷水枪5和网罩1均活动设于水池的周壁上，可控视觉监测器2设于水池的周边，可控视觉监测器2分别与第一控制器13的输入端、第二控制器23的输入端连接，第一水泵机12、第二水泵机22配合螺旋桨3实现水池内第一抽水管11进水口上部的水域产生第一漩涡14及第二抽水管21进水口上部的水域产生第二漩涡24，第一控制器13的输出端与第一漩涡14周边的喷水枪5连接，第二控制器23的输出端与第二漩涡24周边的喷水枪5连接，通过控制螺旋桨3的转动方向使得第一漩涡14和第二漩涡24相互配合并产生特定方向的单一通道，该单一通道与网罩1连通，可以将杂物轻松收集到特定点，最大化的节省了劳动力，效率高，清理效果好，可以适应各种水池的情况，实现对于水池的无死角；可控视觉监测器2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5的喷水方向与漩涡方向相切及清理水池角落里的杂物。

第一控制器13内设有第一自动控制模块和第一手动控制模块，第一自动控制模块的输入端与可控视觉监测器2连接，第一自动控制模块的输出端与第一漩涡14周边的喷水枪5连接，第一手动控制模块的输出端分别与第一水泵机12和第一漩涡14周边的喷水枪5连接；第二控制器23内设有第二自动控制模块和第二手动控制模块，第二自动控制模块的输入端与可控视觉监测器2连接，第二自动控制模块的输出端与第二漩涡24周边的喷水枪5连接，第二手动控制模块的输出端分别与第二水泵机22和第二漩涡24周边的喷水枪5连接；第一自动控制模块和第二自动控制模块通过可控视觉监测器2自动调整喷水枪5的喷水方向，第一手动控制模块和第二手动模块由操作员通过可控视觉监测器2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。

第一水泵机12的出水口通过导管6与第一漩涡14周边的喷水枪5连接，第二水泵机22的出水口通过导管6与第二漩涡24周边的喷水枪5连接，导管6与喷水枪5之间安装有转向器7，第一漩涡14周边的转向器7与第一控制器13的输出端连接，第二漩涡24周边的转向器7与第二控制器23的输出端连接，第一控制器13的输出端、第二控制器23的输出端通过转向器7控制喷水枪5的水压大小和喷水方向。

可控视觉监测器2、第一控制器13、第二控制器23和喷水枪5同步工作，可控视觉监测器2实时监控并实时反馈水池表面水流方向与速度，第一漩涡14周边的喷水枪5通过第一控制器13内设定的程序实时调节喷水枪5的水压大小和喷水方向，第二漩涡24周边的喷水枪通过第二控制器23内设定的程序实时调节喷水枪5的水压大小和喷水方向，可控视觉监测器2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5的喷口朝向，即可实现对特殊区域的完美清理。

设于第一抽水管11内的螺旋桨3通过螺栓安装在第一抽水管11进水口处且与第一控制器13的输出端连接，设于第二抽水管21内的螺旋桨3通过螺栓安装在第二抽水管21进水口处且与第二控制器23的输出端连接，通过控制器实现对螺旋桨3的电动控制，螺旋桨3由plc控制。

第一抽水管11进水口的内壁设有第一螺纹结构，第一螺纹结构的方向与第一漩涡14的方向匹配，第二抽水管21进水口的内壁设有第二螺纹结构，第二螺纹结构的方向与第二漩涡24的方向匹配，使水泵机在抽水过程中水通过抽水管时辅助水池内形成漩涡，推动螺旋桨3转动，会随着水流的增加而旋转加快，增强漩涡效果；水泵机由plc控制，实现定期的持续变速抽水。

通过定时开关，实现第一水泵机12、第二水泵机22和螺旋桨3的定时开启关闭，以及实现网罩1的定时转动，控制网罩1相对与第一水泵机12、第二水泵机22、螺旋桨3的开启时间，要延后转动网罩1。

网罩1通过转动装置8转动设于水池的周壁上，转动装置8由plc控制，网罩1的一侧设有开口，第一漩涡14和第二漩涡24相互配合产生的单一通道与该开口连通，收集杂物效果较好；喷水枪5与水池周壁转动连接，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；可控视觉监测器2为摄像头。

喷水枪5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

，其中

为环流量，V为旋涡平均速度，

为应变率，其中

是漩涡的位置，质点运动方程为

，且通过可控视觉监测器2进行反馈控制。

水泵机抽水口整体参数及安装深度，由预定的漩涡半径和水流速度，计算得到的临界淹没高度H确定。临界淹没高度：

，其中

，

，

。

是漩涡的环量，

为最大切向速度处半径，r是漩涡半径，

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，水泵机配合螺旋桨3在水池内产生双漩涡，通过喷水枪5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，通过控制螺旋桨3的转动方向使得第一漩涡14和第二漩涡24相互配合并产生特定方向的单一通道，使漂浮物定向的随着水流沿特定方向流向网罩1内进行收集，可以将杂物轻松收集到特定点，最大化的节省了劳动力，效率高，清理效果好，可以适应各种水池的情况，实现对于水池的无死角；可控视觉监测器2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5的喷口朝向，即可实现对特殊区域的完美清理；形成漩涡抽取的水通过喷水枪5可以被循环利用，较环保。

本发明的工作原理是控制水泵机工作，使抽水管配合螺旋桨3在水池内形成双漩涡，通过控制螺旋桨3的转动方向使得第一漩涡14和第二漩涡24相互配合并产生特定方向的单一通道，使漂浮物定向的随着水流沿特定方向流向网罩1内进行收集，水泵机将水池内的水进行抽取并进入喷水枪5中，通过可控视觉监测器2的反馈或操作员的人为监控，控制喷水枪5的水压大小、喷水枪5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 (9)

1.一种基于云图的双旋涡引流式水池漂浮物清理装置，其特征在于：包括第一抽水管（11）、第二抽水管（21）、第一水泵机（12）、第二水泵机（22）、网罩（1）、第一控制器（13）、第二控制器（23）和可控视觉监测器（2），第一抽水管（11）的进水口和第二抽水管（21）的进水口均设于水池底部且朝上设置，第一抽水管（11）的进水口处和第二抽水管（21）的进水口处从上至下均设有螺旋桨（3）和过滤网（4），第一抽水管（11）的出水口与第一水泵机（12）的进水口连通，第二抽水管（21）的出水口与第二水泵机（22）的进水口连通，第一水泵机（12）的出水口和第二水泵机（22）的出水口均连接有若干喷水枪（5），喷水枪（5）和网罩（1）均活动设于水池的周壁上，可控视觉监测器（2）设于水池的周边，可控视觉监测器（2）分别与第一控制器（13）的输入端、第二控制器（23）的输入端连接，第一水泵机（12）、第二水泵机（22）配合螺旋桨（3）实现水池内第一抽水管（11）进水口上部的水域产生第一漩涡（14）及第二抽水管（21）进水口上部的水域产生第二漩涡（24），第一控制器（13）的输出端与第一漩涡（14）周边的喷水枪（5）连接，第二控制器（23）的输出端与第二漩涡（24）周边的喷水枪（5）连接，通过控制螺旋桨（3）的转动方向使得第一漩涡（14）和第二漩涡（24）相互配合并产生特定方向的单一通道，该单一通道与网罩（1）连通，可控视觉监测器（2）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（5）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双旋涡引流式水池漂浮物清理装置，其特征在于：第一控制器（13）内设有第一自动控制模块和第一手动控制模块，第一自动控制模块的输入端与可控视觉监测器（2）连接，第一自动控制模块的输出端与第一漩涡（14）周边的喷水枪（5）连接，第一手动控制模块的输出端分别与第一水泵机（12）和第一漩涡（14）周边的喷水枪（5）连接；第二控制器（23）内设有第二自动控制模块和第二手动控制模块，第二自动控制模块的输入端与可控视觉监测器（2）连接，第二自动控制模块的输出端与第二漩涡（24）周边的喷水枪（5）连接，第二手动控制模块的输出端分别与第二水泵机（22）和第二漩涡（24）周边的喷水枪（5）连接；第一自动控制模块和第二自动控制模块通过可控视觉监测器（2）自动调整喷水枪（5）的喷水方向，第一手动控制模块和第二手动模块由操作员通过可控视觉监测器（2）的反馈进行控制。

3.根据权利要求1所述的一种基于云图的双旋涡引流式水池漂浮物清理装置，其特征在于：第一水泵机（12）的出水口通过导管（6）与第一漩涡（14）周边的喷水枪（5）连接，第二水泵机（22）的出水口通过导管（6）与第二漩涡（24）周边的喷水枪（5）连接，导管（6）与喷水枪（5）之间安装有转向器（7），第一漩涡（14）周边的转向器（7）与第一控制器（13）的输出端连接，第二漩涡（24）周边的转向器（7）与第二控制器（23）的输出端连接，第一控制器（13）的输出端、第二控制器（23）的输出端通过转向器（7）控制喷水枪（5）的水压大小和喷水方向。

4.根据权利要求1所述的一种基于云图的双旋涡引流式水池漂浮物清理装置，其特征在于：可控视觉监测器（2）、第一控制器（13）、第二控制器（23）和喷水枪（5）同步工作，可控视觉监测器（2）实时监控并实时反馈水池表面水流方向与速度，第一漩涡（14）周边的喷水枪（5）通过第一控制器（13）内设定的程序实时调节喷水枪（5）的水压大小和喷水方向，第二漩涡（24）周边的喷水枪通过第二控制器（23）内设定的程序实时调节喷水枪（5）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双旋涡引流式水池漂浮物清理装置，其特征在于：设于第一抽水管（11）内的螺旋桨（3）通过螺栓安装在第一抽水管（11）进水口处且与第一控制器（13）的输出端连接，设于第二抽水管（21）内的螺旋桨（3）通过螺栓安装在第二抽水管（21）进水口处且与第二控制器（23）的输出端连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于云图的双旋涡引流式水池漂浮物清理装置，其特征在于：第一抽水管（11）进水口的内壁设有第一螺纹结构，第一螺纹结构的方向与第一漩涡（14）的方向匹配，第二抽水管（21）进水口的内壁设有第二螺纹结构，第二螺纹结构的方向与第二漩涡（24）的方向匹配。

7.根据权利要求1所述的一种基于云图的双旋涡引流式水池漂浮物清理装置，其特征在于：网罩（1）通过转动装置（8）转动设于水池的周壁上，网罩（1）的一侧设有开口，第一漩涡（14）和第二漩涡（24）相互配合产生的单一通道与该开口连通。

8.根据权利要求1所述的一种基于云图的双旋涡引流式水池漂浮物清理装置，其特征在于：喷水枪（5）与水池周壁转动连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于云图的双旋涡引流式水池漂浮物清理装置，其特征在于：可控视觉监测器（2）为摄像头。

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