CN208341287U - 城市管网智能清理机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种城市管网智能清理机器人，包括专用清淤机器人、专用探测机器人、地面专用淤泥处理装置、地面氧化消毒装置、地面操作平台以及专用运输车辆；所述专用清淤机器人包括第一指令处理***、第一数据收集处理***、拍照和录像***、第一行走***、第一控制和电力供给***、压力水生产***、淤泥清理机械***、盾构***、第一行走液压伸缩杆、污水污泥回收***、污泥和污水吸取装置、污泥和污水外送管及进水压力管道。本实用新型全部实行自动化控制，使用方便、灵活，处理功能强大，同时可以进行管道清淤、管道消毒、淤积物处理及地下管网大数据管理。

Description

城市管网智能清理机器人

技术领域

本实用新型涉及市政管网清理领域，具体涉及一种城市管网智能清理机器人。

背景技术

我国地下管网清理常见方式主要包括水力清洗、人工机械清理以及专业设备清理。水力清洗原理基于压力冲洗，具体操作方式一般为上游清洗，在下游检查井处使用吸泥车等专用运输车辆运走污物；机械清理原理是基于当管道发生淤堵严重时，施工人员直接进入管内进行人工清理或借助于专业工具清理；专业设备清理方法中常见设备如气动式通沟机、钻杆通沟机等，其操作方式为借助专用设备机械刮出上游到下游的管道内淤积物。

这些常见的清理方式，目前除功能单一外，还存在如下不足之处：

1.仅实现简单清理功能，无法实现针对市政地下管道清理前、清理过程中、清理后状况做出实时的评估及信息管理，无法预测或预判淤积物形成的区域、具体管段、原因、体量等。

2.清理施工过程中，无法实现对管道内的各种气体、病菌等有害物进行现场分析与处理，无法抑制或消除各种气体、病菌等有害物导致的疾病传播。

3.清淤或处置管道其他情况时需要施工人员直接下井或进入管道内操作，人身安全性差。

4.无法创建和实施市政地下管网整体状态及局部状态大数据管理。

实用新型内容

为了解决上述存在的现实问题，本实用新型提供了一种同时可以进行管道清淤、管道消毒、淤积物处理及地下管网大数据管理的城市管网智能清理机器人。

其技术方案是：包括专用清淤机器人、专用探测机器人、地面专用淤泥处理装置、地面氧化消毒装置、地面操作平台以及专用运输车辆；所述专用清淤机器人包括第一指令处理***、第一数据收集处理***、拍照和录像***、第一行走***、第一控制和电力供给***、压力水生产***、淤泥清理机械***、盾构***、第一行走液压伸缩杆、污水污泥回收***、污泥和污水吸取装置、污泥和污水外送管及进水压力管道，盾构***位于前进方向的最前端，第一行走***包括前后两个部分，拍照和录像***、淤泥清理机械***位于中部且能够沿着第一行走液压伸缩杆行走，连接进水压力管道的压力水生产***位于中后部并设有喷水压力管，污水污泥回收***位于后部并分别连接污泥和污水吸取装置、污泥和污水外送管，污泥和污水外送管连接地面专用淤泥处理装置及地面氧化消毒装置，第一指令处理***和第一数据收集处理***位于后部并与第一控制和电力供给***连接，第一控制和电力供给***连接地面操作平台；所述专用探测机器人包括第二指令处理***、第二数据收集处理***、前端拍照和录像***、第二行走***、第二控制和电力供给***及第二行走液压伸缩杆，第二行走***包括能够径向伸缩的前后两个部分且两个部分之间能够伴随第二行走液压伸缩杆调整距离；所述地面操作平台包括机器人控制运行***、市政管网数据传送***及承载平台专用车辆；所述专用运输车辆包括专用运输汽车及其辅助设施。

上述方案可以进一步优化为：

所述淤泥清理机械***配有环向铰刀。

所述专用探测机器人还包括后端拍照和录像***。

所述第一控制和电力供给***包括第一控制***、第一电力供给***及连接线缆。

所述第二控制和电力供给***包括第二控制***、第二电力供给***及连接线缆。

利用城市管网智能清理机器人付诸行动时，一方面，利用地下管网专用探测机器人对地下管网进行实时探测摸底普查，统计和分析地下管网整体状况以及局部状况，然后利用地下管网专用清淤机器人进行清理，达到清理管网的目的；另一方面，市政管理部门借助本实用新型中的机器人对管网进行日常巡查管理，获取管道内部状态信息。

本实用新型具有非常积极的应用效果以及显著的经济效益、社会效益和环境效益：

1.机器人及操作全部实行自动化控制，使用方便、灵活，处理功能强大。

2.可有效的处理管网内部存在的一些影响管网输送功能的障碍，提高管道的输送能力，改善污水处理厂的处理负荷。

3.监控各管段上部地面工商企业单位、居民、园林植被等排放主体向地下管网排入的垃圾、污水、路面植被和树木碎屑等排入量；分析管道输送能力对污水处理企业的负荷影响。

4.监控管道本体及管道内部健康状态，发现管道管理控制指标异常，及时做出相应的处理与处置。

5.及时探测、排查管道内各种气体的排放量与排放种类，清除产生各种气体的淤积物和污泥，减少疾病的传播；为***门提供城市疾病控制参考报告。

6.为市政管理部门提供管网大数据管理功能，可以较为针对性的对某些重点区域管段进行管控；为市政管道工程实施部门与单位提供工程实施依据。

附图说明

图1为管道探测顺畅情况下的实施程序示意图；

图2为管道探测受阻情况下的实施程序示意图；

图3为管道清理实施程序示意图；

图4为专用清淤机器人结构示意图；

图5为专用探测机器人结构示意图；

图中：1-第一指令处理***，2-第一数据收集处理***，3-污水污泥回收***，4-第一行走***，5-压力水生产***，5.1-喷水压力管，6-淤泥清理机械***，6.1-环向铰刀，7-第一控制和电力供给***，8-盾构***，9-第一行走液压伸缩杆，10-拍照和录像***，11-污泥和污水吸取装置，12-污泥和污水外送管，13-进水压力管道，14-第二指令处理***,15-第二数据收集处理***，16-第二行走***，17-探测视角，18-后端拍照和录像***，19-第二行走液压伸缩杆，20-前端拍照和录像***，21-第二控制和电力供给***。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述。

参见图1、图2、图3、图4及图5。城市管网智能清理机器人，包括专用清淤机器人、专用探测机器人、地面专用淤泥处理装置、地面氧化消毒装置、地面操作平台以及专用运输车辆。专用清淤机器人包括第一指令处理***1、第一数据收集处理***2、拍照和录像***10、第一行走***4、第一控制和电力供给***7、压力水生产***5、淤泥清理机械***6、盾构***8、第一行走液压伸缩杆9、污水污泥回收***3、污泥和污水吸取装置11、污泥和污水外送管12及进水压力管道13，盾构***8位于前进方向的最前端，第一行走***4包括前后两个部分，拍照和录像***10、淤泥清理机械***6位于中部且能够沿着第一行走液压伸缩杆9行走，淤泥清理机械***6配有环向铰刀6.1。连接进水压力管道13的压力水生产***5位于中后部并设有喷水压力管5.1，污水污泥回收***3位于后部并分别连接污泥和污水吸取装置11、污泥和污水外送管12，污泥和污水外送管12连接地面专用淤泥处理装置及地面氧化消毒装置，第一指令处理***1和第一数据收集处理***2位于后部并与第一控制和电力供给***7连接，第一控制和电力供给***7包括第一控制***、第一电力供给***及连接线缆，第一控制和电力供给***7连接地面操作平台。专用探测机器人包括第二指令处理***14、第二数据收集处理***15、前端拍照和录像***20、后端拍照和录像***18、第二行走***16、第二控制和电力供给***21及第二行走液压伸缩杆19，第二行走***16包括能够径向伸缩的前后两个部分且两个部分之间能够伴随第二行走液压伸缩杆19调整距离，第二控制和电力供给***21包括第二控制***、第二电力供给***及连接线缆。地面操作平台包括机器人控制运行***、市政管网数据传送***及承载平台专用车辆。专用运输车辆包括专用运输汽车及其辅助设施。

为更好的理解本实用新型，现将其实施程序详述如下：

（一）总体实施程序

1.打开检查井井盖，放入专用探测机器人，专用探测机器人在管道内自动持续行走，行走过程中对管道内部进行拍照和录像，评估管道本体健康状况、管道内部淤积物的类别、体量等，同时探测各种气体的类别及含量值，形成数据信息，然后传输到现场地面操作平台***及市政管理部门大数据管理平台，形成管理性大数据。

2.专用探测机器人进入下一段管道继续实施探测；如遭遇管道无法通行或无法顺利通行，地面平台操作人员开启原路退出操作指令，专用探测机器人按原路退出该管段；随后，地面操作人员放入专用清淤机器人进行清淤，清淤结束后，专用清淤机器人接受退出指令按原路退出，专用探测机器人重新进入管道实施探测工作。

3.专用清淤机器人进入管道，开展管道内空间存贮淤泥、大块固体物清理和管壁粘附污泥清除；清淤过程中产生的各种淤泥和管内存水通过管道输送到地面淤泥和污水处理装置，大块固体物通过专用清淤机器人拾取装置或放入存放箱或通过辅助专用清淤机器人运出；地面人员使用专用淤泥处理装置进行初步脱水，运至处理工厂做进一步的集中处置；现场出管污水和废气引入地面氧化消毒设备氧化消毒，氧化消毒达标后，输送至下一管段检查井入口，排入下游方向管网管道；整个清理过程结束后，专用清淤机器人对已被清理管道内部拍照和录像，形成管道内部情况记录，记录数据传输到现场地面操作平台及市政管理部门大数据平台，形成管理大数据。

4.市政管理部门对大数据进行分析、整理，制定科学的管控措施。

5.市政管理部门对管网管道实施日常管理时，根据管理目的和用途的不同，使用专用机器人按照上述步骤完成相应的管理功能；所获取信息通过传送设备实时传输到市政管网管理信息平台和***。

（二）专用探测机器人具体实施程序

1.施工操作人员使用专用吊装装置放入专用探测机器人于管道口。

2.地面平台操作人员在地面操作平台上检查和设置各***运行参数，符合运行要求后向专用探测机器人发出运行操作指令；此时，第二控制***和第二电力供给***处于通路状态。

3.地面平台操作人员向第二指令处理***14发出各***开启和运转指令，第二行走***16接收行走指令后沿管道方向持续行走；前端拍照和录像***20及后端拍照和录像***18接收拍照和录像指令，在专用探测机器人行走过程中持续拍照和录像，所获取的信息自动传输到第二数据收集处理***15进行处理，然后该信息依据第二指令处理***14发出的指令将信息发送到地面操作平台信息***中进行分析和存储；地面平台操作人员根据信息，制作成管道清理实施报告。

4.当管道淤积或存在大块障碍物等情况造成专用探测机器人无法顺畅前进时，地面平台操作人向第二指令处理***14发出退出指令，第二行走***16接收到第二指令处理***14指令后，驱使专用探测机器人沿原路返回，直至退出管道；当管道工况满足专用探测机器人在管道内顺畅行走时，第二行走***16独立两部分在配套装置第二行走液压伸缩杆19上可前向伸缩扩大第二行走***16两部分的间距，加快行进速度以及拍照和录像速度。

5.当管道发生变径时，前端拍照和录像***20向第二数据收集处理***15传输管径变化信息，第二数据收集处理***15处理该信息后传到第二指令处理***14，第二指令处理***14向第二行走***16发出径向伸缩指令，第二行走***16控制其***配套装置伸缩行走臂卡紧管壁，借此保证专用探测机器人行走整体稳定与牢固。

除实现管道清淤工程探测功能外，市政管理部门与单位可使用专用探测机器人进行日常例行管道监测，形成管道健康情况报告或信息。

（三）专用清淤机器人具体实施程序

1.施工操作人员使用专用吊装装置放入专用清淤机器人于管道口。

2.地面平台操作人员在地面操作平台上检查和设置各***运行参数，符合运行要求后向专用清淤机器人各***发出运行操作指令；此时，第一控制***和第一电力供给***处于通路状态。

3.地面平台操作人员开启进水压力管道13，外送压力水至压力水生产***5中，压力水生产***5根据专用探测机器人探测到的管道内部淤泥强度参数配置压力水，喷水压力管5.1等待该输送清淤压力水。

4.第一指令处理***1接收指令，向第一行走***4发出行走指令，专用清淤机器人沿管道方向行走；行走过程中，盾构***8同时卡紧管道内壁。

5.同时，第一指令处理***1向淤泥清理机械***6发出运行指令，淤泥清理机械***6中配套装置环向铰刀6.1开始旋转清除管壁淤泥，压力水生产***5配套喷水压力管5.1联动喷洒压力水，冲洗管壁，管道内底部存贮清淤过程中产生的污泥和污水。

6.地面平台操作人员向拍照和录像***10发出拍照和录像指令，拍照和录像***10获取信息输送到第一数据收集处理***1，第一数据收集处理***1接收信息后，反馈到地面操作平台，地面操作平台根据混合水水位开启污水污泥回收***3经污泥和污水外送管12将污泥和污水回送至地面专用处理设备，污泥和污水经专用设备处理且达到相关技术指标后，处理后的液态水重新通过进水压力管道13反送回压力水生产***5；准固态污泥装入污泥收集车辆。

7.清淤过程中，拍照和录像***10、淤泥清理机械***6分别根据行走指令行走在装置第一行走液压伸缩杆9上，发挥获取信息和实施管壁清淤功能。

8.管道内部清洁度达到规定技术要求后，专用清淤机器人重复上述指令和动作持续沿管道方向前进实施清淤，直至到达管道终端。

9.机器人到达管道终端后，地面平台操作人员向第一行走***4发出返回指令，返回过程中，拍照和录像***10持续对反向管道内部拍照和录像，信息传输到第一数据收集处理***1中，第一数据收集处理***1根据信息处理技术要求反馈到地面操作平台数据存储***中进行处理和存储。

10.管道内部清淤工序结束。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.城市管网智能清理机器人，其特征在于：包括专用清淤机器人、专用探测机器人、地面专用淤泥处理装置、地面氧化消毒装置、地面操作平台以及专用运输车辆；所述专用清淤机器人包括第一指令处理***、第一数据收集处理***、拍照和录像***、第一行走***、第一控制和电力供给***、压力水生产***、淤泥清理机械***、盾构***、第一行走液压伸缩杆、污水污泥回收***、污泥和污水吸取装置、污泥和污水外送管及进水压力管道，盾构***位于前进方向的最前端，第一行走***包括前后两个部分，拍照和录像***、淤泥清理机械***位于中部且能够沿着第一行走液压伸缩杆行走，连接进水压力管道的压力水生产***位于中后部并设有喷水压力管，污水污泥回收***位于后部并分别连接污泥和污水吸取装置、污泥和污水外送管，污泥和污水外送管连接地面专用淤泥处理装置及地面氧化消毒装置，第一指令处理***和第一数据收集处理***位于后部并与第一控制和电力供给***连接，第一控制和电力供给***连接地面操作平台；所述专用探测机器人包括第二指令处理***、第二数据收集处理***、前端拍照和录像***、第二行走***、第二控制和电力供给***及第二行走液压伸缩杆，第二行走***包括能够径向伸缩的前后两个部分且两个部分之间能够伴随第二行走液压伸缩杆调整距离；所述地面操作平台包括机器人控制运行***、市政管网数据传送***及承载平台专用车辆；所述专用运输车辆包括专用运输汽车及其辅助设施。

2.根据权利要求1所述的城市管网智能清理机器人，其特征在于：所述淤泥清理机械***配有环向铰刀。

3.根据权利要求1所述的城市管网智能清理机器人，其特征在于：所述专用探测机器人还包括后端拍照和录像***。

4.根据权利要求1所述的城市管网智能清理机器人，其特征在于：所述第一控制和电力供给***包括第一控制***、第一电力供给***及连接线缆。

5.根据权利要求1所述的城市管网智能清理机器人，其特征在于：所述第二控制和电力供给***包括第二控制***、第二电力供给***及连接线缆。