本發(fā)明屬于水下工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液壓驅(qū)動(dòng)的水下構(gòu)筑物清洗系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著水庫大壩的不斷建設(shè)和投入運(yùn)行,定期的安全檢測將逐步成為新常態(tài)。由于堤壩和水庫的水下表面受到長期浸泡，表面附著了許多難以清除的貝類、水生植物和水垢等強(qiáng)附著物，影響了水下構(gòu)筑物探傷過程中的表面裂縫檢測。因此，作為堤壩和水庫修繕過程中的一道工序，水下構(gòu)筑物表面清洗的效率直接影響了大壩和水庫表面裂縫修護(hù)的效率。

現(xiàn)有的水下清洗技術(shù)，大多停留在清潔刷具和動(dòng)力工具用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的層面，這種驅(qū)動(dòng)方式的不足在于：一是電機(jī)質(zhì)量大，對清洗裝置的姿態(tài)穩(wěn)定產(chǎn)生影響；二是傳統(tǒng)電機(jī)在水下工作對于裝置密封性能要求高，成本高，一旦密封措施不到位，會(huì)損壞裝置，影響修護(hù)進(jìn)度。因而，本發(fā)明旨在解決傳統(tǒng)水下清洗裝置中的電機(jī)質(zhì)量大引起的姿態(tài)不易控制的問題及電機(jī)水下工作由于裝置密封性能而引起的不良問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種能夠提高效率，降低危險(xiǎn)性，并可以對難除去的污穢物進(jìn)行有效清洗的液壓驅(qū)動(dòng)的水下構(gòu)筑物清洗系統(tǒng)及方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的之一提供一種液壓驅(qū)動(dòng)的水下構(gòu)筑物清洗系統(tǒng)，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種液壓驅(qū)動(dòng)的水下構(gòu)筑物清洗系統(tǒng)，其特征在于：包括地面控制裝置及水下清洗裝置，所述地面控制裝置包括位于地面上的液壓泵站、上位機(jī)單元，所述水下清洗裝置包括位于水下互相配合以進(jìn)行水下構(gòu)筑物清洗的液壓清洗刷單元、液壓固定單元、液壓移動(dòng)單元、圖像采集單元；其中，所述液壓泵站的輸入端與上位機(jī)單元的輸出端電連接，液壓泵站的輸出端與液壓清洗刷單元、液壓固定單元、液壓移動(dòng)單元分別電連接，所述圖像采集單元的輸出端與上位機(jī)單元的輸入端電連接。該技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了水下構(gòu)筑物清洗工作的自動(dòng)化，保障了水下構(gòu)筑物表面清洗的效率。

優(yōu)選的，所述液壓清洗刷單元包括朝向待清洗構(gòu)筑物的多組配合的高速液壓馬達(dá)和清洗刷具；所述高速液壓馬達(dá)的輸入端與液壓泵站的輸出端電連接，高速液壓馬達(dá)的輸出端與清洗刷具固連。

優(yōu)選的，所述液壓固定單元包括多個(gè)背向待清洗構(gòu)筑物的水下螺旋槳作為動(dòng)力源，通過水下螺旋槳的反推作用力將液壓清洗刷單元固定在構(gòu)筑物表面；所述水下螺旋槳包括構(gòu)成傳動(dòng)配合的液壓固定馬達(dá)和螺旋槳葉，所述液壓固定馬達(dá)的輸入端與液壓泵站的輸出端電連接，液壓固定馬達(dá)的輸出端與螺旋槳葉固連。

優(yōu)選的，所述液壓移動(dòng)單元包括在水下螺旋槳作用下互相配合以在構(gòu)筑物表面移動(dòng)的液壓驅(qū)動(dòng)輪和萬向輪，從而使水下清洗裝置在構(gòu)筑物表面移動(dòng)以進(jìn)行定點(diǎn)作業(yè)；所述液壓驅(qū)動(dòng)輪包括液壓移動(dòng)馬達(dá)和塑膠輪胎，所述液壓移動(dòng)馬達(dá)的輸入端與液壓泵站的輸出端電連接，液壓移動(dòng)馬達(dá)的輸出端與塑膠輪胎固連。

進(jìn)一步的，所述液壓移動(dòng)單元包括朝向待清洗構(gòu)筑物的兩個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)輪和一個(gè)萬向輪，兩個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)輪以差速驅(qū)動(dòng)的方式在構(gòu)筑物表面移動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述水下螺旋槳設(shè)為呈三角狀分布的三個(gè)，其中兩個(gè)靠近液壓驅(qū)動(dòng)輪，因?yàn)閮蓚€(gè)液壓驅(qū)動(dòng)輪作為系統(tǒng)的動(dòng)力輪是主要?jiǎng)恿碓?，這兩個(gè)水下螺旋槳靠近兩個(gè)動(dòng)力輪，能使兩個(gè)動(dòng)力輪受力均勻，從而使本系統(tǒng)更加有效的行進(jìn)和轉(zhuǎn)彎；另一個(gè)靠近萬向輪，能夠配合兩個(gè)動(dòng)力輪作用在水下構(gòu)筑物表面進(jìn)行移動(dòng)。該技術(shù)方案能夠很好的將本系統(tǒng)固定在水下構(gòu)筑物表面，保障本發(fā)明的穩(wěn)定性及可靠性。

優(yōu)選的，所述圖像采集單元包括朝向待清洗構(gòu)筑物的高分辨率水下攝像機(jī)和水下照明設(shè)備，所述水下攝像機(jī)通過高速傳輸線纜與上位機(jī)單元電連接，用于實(shí)時(shí)采集清洗刷單元的水下作業(yè)情況。

優(yōu)選的，該系統(tǒng)中水下清洗裝置還包括于采集水下清洗裝置在水下作業(yè)時(shí)姿態(tài)信息的姿態(tài)采集單元，所述姿態(tài)采集單元的輸出端通過高速傳輸線纜與上位機(jī)單元的輸入端電連接。

進(jìn)一步的，所述姿態(tài)采集單元包括加速度計(jì)、陀螺儀、水壓計(jì)。

本發(fā)明的目的之二是提供一種液壓驅(qū)動(dòng)的水下構(gòu)筑物清洗方法，包括如下步驟：

s1、上位機(jī)單元實(shí)時(shí)收集圖像采集單元和姿態(tài)采集單元獲取的圖像與姿態(tài)信息后，使得地面上的工作人員可實(shí)時(shí)監(jiān)控水下清洗裝置的工作情況，同時(shí)向液壓泵站下達(dá)控制命令；

s2、上位機(jī)單元通過液壓泵站控制液壓固定單元和液壓移動(dòng)單元協(xié)同工作的方式，使液壓清洗刷單元固定在水下構(gòu)筑物的表面特定位置進(jìn)行作業(yè)；并且，上位機(jī)單元在得到水下姿態(tài)單元的水下姿態(tài)信息后，可通過控制液壓固定單元各方向水下螺旋槳調(diào)整清洗刷單元水下姿態(tài)，確保清洗刷單元在正確的姿態(tài)下作業(yè)。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的水下構(gòu)筑物清洗系統(tǒng)，液壓泵站驅(qū)動(dòng)各路液壓馬達(dá)，水下清洗裝置通過所述液壓固定單元和所述液壓移動(dòng)單元協(xié)同工作的方式，在水下構(gòu)筑物表面使用所述液壓清洗刷單元進(jìn)行定點(diǎn)作業(yè)；針對水下作業(yè)，液壓馬達(dá)相比傳統(tǒng)電機(jī)質(zhì)量輕，使用壽命長，有效解決了傳統(tǒng)水下清洗裝置密封性能方面的問題，安全性能提高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的原理框圖。

圖2、3為本發(fā)明不同視角的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)注符號的含義如下：

1-高速液壓馬達(dá)2-清洗刷具3-萬向輪4-液壓移動(dòng)馬達(dá)

5-塑膠輪胎6-高分辨率水下攝像機(jī)7-水下照明設(shè)備

8-姿態(tài)采集單元9-液壓固定馬達(dá)10-螺旋槳葉

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明中水下構(gòu)筑物為但不限于堤壩和水庫。

一種液壓驅(qū)動(dòng)的水下構(gòu)筑物清洗系統(tǒng)

如圖1所示，包括地面控制裝置及水下清洗裝置，所述地面控制裝置包括位于地面上的液壓泵站、上位機(jī)單元，所述水下清洗裝置包括位于水下互相配合以進(jìn)行水下構(gòu)筑物清洗的液壓清洗刷單元、液壓固定單元、液壓移動(dòng)單元、圖像采集單元；其中，所述液壓泵站的輸入端與上位機(jī)單元的輸出端電連接，液壓泵站的輸出端與液壓清洗刷單元、液壓固定單元、液壓移動(dòng)單元分別電連接，所述圖像采集單元的輸出端與上位機(jī)單元的輸入端電連接。

其中，液壓泵站通過液壓膠管，與水下清洗裝置內(nèi)的各路液壓馬達(dá)相連，作為水下清洗裝置工作時(shí)的動(dòng)力，通過調(diào)節(jié)液壓泵的流量來調(diào)節(jié)各路液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。

結(jié)合圖2、3所示，具體的水下清洗裝置內(nèi)各路液壓馬達(dá)如下所述：

液壓清洗刷單元包括朝向待清洗構(gòu)筑物的多組配合的高速液壓馬達(dá)1和清洗刷具2；高速液壓馬達(dá)1的輸入端與液壓泵站的輸出端電連接，高速液壓馬達(dá)1的輸出端與清洗刷具2固連。水下清洗裝置進(jìn)行作業(yè)時(shí)，通過液壓泵站提供的液壓動(dòng)力，清洗刷具2高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)有力的清潔能力，將水下構(gòu)筑物表面的強(qiáng)附著物清理干凈。

液壓固定單元包括多個(gè)背向待清洗構(gòu)筑物的水下螺旋槳作為動(dòng)力源，通過水下螺旋槳的反推作用力將水下清洗裝置固定在構(gòu)筑物表面；水下螺旋槳包括構(gòu)成傳動(dòng)配合的液壓固定馬達(dá)9和螺旋槳葉10，液壓固定馬達(dá)9的輸入端與液壓泵站的輸出端電連接，液壓固定馬達(dá)9的輸出端與螺旋槳葉10固連。通過液壓泵站提供的液壓動(dòng)力帶動(dòng)螺旋槳葉10旋轉(zhuǎn)，螺旋槳旋轉(zhuǎn)形成的反向推力將水下清洗裝置向作業(yè)地點(diǎn)推進(jìn)，使液壓清洗刷單元貼緊作業(yè)區(qū)域進(jìn)行作業(yè)。

液壓移動(dòng)單元包括互相配合以在構(gòu)筑物表面移動(dòng)的液壓驅(qū)動(dòng)輪和萬向輪3；液壓驅(qū)動(dòng)輪包括液壓移動(dòng)馬達(dá)4和塑膠輪胎5，液壓移動(dòng)馬達(dá)4的輸入端與液壓泵站的輸出端電連接，液壓移動(dòng)馬達(dá)4的輸出端與塑膠輪胎5固連。其中，液壓移動(dòng)單元包括朝向待清洗構(gòu)筑物的兩個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)輪和一個(gè)萬向輪3，兩個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)輪以差速驅(qū)動(dòng)的方式在構(gòu)筑物表面移動(dòng)，由兩個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定清洗裝置的移動(dòng)軌跡。

上述水下螺旋槳設(shè)為呈三角狀分布的三個(gè)，其中兩個(gè)靠近液壓驅(qū)動(dòng)輪，這兩個(gè)水下螺旋槳靠近兩個(gè)動(dòng)力輪，能使兩個(gè)動(dòng)力輪受力均勻，從而使本系統(tǒng)更加有效的行進(jìn)和轉(zhuǎn)彎；另一個(gè)靠近萬向輪3，能夠配合兩個(gè)動(dòng)力輪作用在水下構(gòu)筑物表面進(jìn)行移動(dòng)。

圖像采集單元包括朝向待清洗構(gòu)筑物的高分辨率水下攝像機(jī)6和水下照明設(shè)備7，水下攝像機(jī)通過高速傳輸線纜與上位機(jī)單元電連接，用于實(shí)時(shí)采集清洗刷單元的水下作業(yè)情況；水下照明設(shè)備7用于對作業(yè)區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)光，提高水下攝像機(jī)成像質(zhì)量。

在上述清洗系統(tǒng)中，水下清洗裝置還包括于采集水下清洗裝置姿態(tài)信息的姿態(tài)采集單元8，姿態(tài)采集單元8的輸出端通過高速傳輸線纜與上位機(jī)單元的輸入端電連接，將姿態(tài)信息實(shí)時(shí)發(fā)送到上位機(jī)單元，通過上位機(jī)單元的三維模型成像軟件，將水下清洗裝置的姿態(tài)信息實(shí)時(shí)顯示；其中姿態(tài)信息包括但不限于水下姿態(tài)、水深、工作方向，姿態(tài)采集單元8采用的傳感器包括但不限于加速度計(jì)、陀螺儀、水壓計(jì)。

上位機(jī)單元，用于為地面工作人員提供實(shí)時(shí)的水下清洗裝置的作業(yè)情況，根據(jù)姿態(tài)信息提供實(shí)時(shí)的水下清洗裝置的三維模型，同時(shí)提供操作接口，用于開發(fā)人員對整套清洗系統(tǒng)的自動(dòng)化平臺(tái)搭建。

為減輕重量，水下清洗裝置主體采用防腐蝕的鋁合金材料。

一種液壓驅(qū)動(dòng)的水下構(gòu)筑物清洗方法

包括如下步驟：

s1、上位機(jī)單元實(shí)時(shí)收集圖像采集單元和水下姿態(tài)采集單元獲取的圖像與姿態(tài)信息后，使得地面上的工作人員可實(shí)時(shí)監(jiān)控水下清洗裝置的工作情況，同時(shí)向液壓泵站下達(dá)控制命令；

s2、上位機(jī)單元通過液壓泵站控制液壓固定單元和液壓移動(dòng)單元協(xié)同工作，使液壓清洗刷單元固定在水下構(gòu)筑物的表面特定位置進(jìn)行作業(yè)；并且，上位機(jī)單元在得到水下姿態(tài)單元的水下姿態(tài)信息后，可通過控制液壓固定單元各方向水下螺旋槳調(diào)整清洗刷單元水下姿態(tài)，確保清洗刷單元在正確的姿態(tài)下作業(yè)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。