智能窗戶除塵器

摘 要：本文提出一種具有智能化的窗戶除塵器，可以方便地解決高層建筑外墻及窗戶玻璃的清洗問題。此除塵器主要由驅動裝置、傳動裝置、張緊裝置、除塵毛刷輥、灰塵傳感器、滑輪等組成。其優點在于通過智能化控制取代原始的人為高空作業，用機器代替人力，實現自動化除塵。

關鍵詞：智能化； 自動化； 窗戶除塵器； 清潔

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文獻編號：1006-3315（2011）11-174-001

一、引言

據調研，目前用于建筑外墻除塵大都需要高空作業，而高空作業對從業人員的要求比較高，且從事高空作業危險系數極大。目前國家越來越重視人性化問題，因此對于此種高危的除塵方式已明顯不適用。當前這種供需關系明顯不匹配，基于此，我們設計出一種具有智能化功能的窗戶除塵器，它能代替人員高空作業，大大降低了危險程度。

二、基本構想

灰塵傳感器一旦檢測到外墻表面有灰塵，電路自動接通，電機工作，帶動滾筒旋轉，調節張緊裝置，帶動鋼絲繩的運轉，從而使得毛刷下移，當毛刷運動到最底層時，通過行程開關控制電路的通斷，以及繼電器互鎖來控制電機的反轉，使得毛刷上下移動，當灰塵傳感器檢測到外墻表面已干凈時，傳感器將迫使電路斷開，除塵完畢。

三、智能窗戶除塵器的模型

該智能窗戶除塵器按功能大體分為驅動裝置、張緊裝置、傳動裝置、反饋裝置四個部分。

用電機作為驅動裝置，緊線器作為張緊裝置，鋼絲繩和上部的滾筒、下部的滑輪一起構成傳動裝置，行程開關與灰塵傳感器作為反饋裝置，用來控制電機的運作。（如圖1）當灰塵傳感器檢測到底層外墻表面的灰塵達到設定的最大值時，電路導通，電機工作，帶動滾筒旋轉，使得傳送裝置（鋼絲繩）運轉，進而帶動毛刷的移動。當毛刷運動到最底層時，由于下部行程開關自動斷開，上部的行程開關閉合，通過電路的變化來使得電機反轉，從而使得毛刷上移。這樣，毛刷就在上下樓層墻面之間不停地移動，從而達到除塵的效果。當灰塵傳感器檢測到底層外墻表面灰塵小于設定的最低值時，通過電路控制，使得電路斷開，但此時電機將繼續反轉，毛刷向上運動，當運動到最高點時，電機停止工作，整個除塵過程結束。

四、智能窗戶除塵器的電路控制分析

要達到以上效果，必須通過有效的電路來實現。為此，我們設計出如圖2所示的電路圖。我們選用減速電機，安裝在頂層。兩個中間繼電器，其中KA1、KA2、KA6、KA7為常開觸點，KA3、KA8為常閉觸點，KA4、KA5分別為兩中間繼電器的主觸點，利用兩個繼電器的互鎖原理。兩個行程開關SQ1、SQ2分別位于上下樓層。為了保證把整個墻面和窗戶的灰塵除凈，灰塵傳感器須安裝在底層，安裝該傳感器的關鍵點在于其閥值的調定，由于各地灰塵量以及除塵要求的不同，我們可以根據現場試驗，通過調節滑動變阻器的阻值來設定該灰塵傳感器工作的最大和最小值，從而控制電路的通斷。毛刷起始位于頂層，SQ1斷開，SQ2閉合，當傳感器檢測到灰塵量達到一定的值時，傳感器開關閉合，主觸點KA4通電，繼電器1吸合，KA1、KA2閉合，KA3斷開，電機正轉，毛刷下移。當毛刷運動到底層時，SQ2斷開，繼電器1跳開，KA4不通電，KA1、KA2斷開，KA3閉合，KA5通電，導致繼電器2吸合，KA8斷開，KA6、KA7閉合，電機開始反轉。按照此原理，毛刷將在上下層之間循環往復的運動，直到將灰塵除干凈，此時，灰塵傳感器檢測到灰塵量低于某一值，傳感器開關斷開，繼電器2吸合，電機將反轉，直到毛刷運動到頂層時，SQ1斷開，整個電路斷開，電機停止運轉，整個除塵才最終結束。

五、可行性與合理性研究

據調研，一般住宅小區外墻一年清洗一次；高檔住宅區及寫字樓一年二次；高檔寫字樓一般一年四次以上；部分高檔專賣店及重點單位每個月清洗一次。一般的大廈都在50層左右，外墻面積可達2～3萬平方米，而目前物流公司所采用的吊繩式除塵方式價格為1元/平方米，一個大廈每年按兩次除塵算，那每年的費用高達5萬余元。若是安裝我們這種設備，總費用在8000塊錢左右，從長遠角度看（以十年計算），至少能節約40萬的除塵費用，大大降低了除塵成本，并且效率得到了明顯的提高，將危險系數降到了最低。

六、優越性設計

經過我們的進一步分析，對于一些墻面有凹凸的部分，我們可以在外墻面凸出位置安裝兩個變道滑輪，通過這兩個滑輪，可以有效防止由于墻面不平而導致鋼絲繩卡住的問題。另外，為防止鋼絲繩偏離而產生偏向角，我們可以在一定的距離處固定住鋼絲繩的方向，使其保持豎直狀態，從而有利于毛刷除塵。

我們選用的毛刷采用工程塑料制造，刷絲采用高彈性尼龍絲，在高速運轉下，刷絲不會變形，細膩的尼龍刷絲更能保護被除塵的材料表面無劃痕及刮傷，刷輥同心度高，使用起來噪音極小并最大限度減少損耗以及延長整體設備的使用壽命。為了便于更好地達到除塵效果，我們安裝的除塵毛刷輥可以隨時的便于更換，根據不同建筑結構與墻面材質，針對污垢與物體表面結合力，我們第一次可以將毛刷輥浸入石灰水后再使用，第二次將毛刷輥浸入清水后使用，從而更好的保護墻面，達到最佳的除塵效果。

七、結束語

此智能窗戶除塵器通過智能化控制取代原先的人為高空作業，用機器代替人力，實現自動化除塵，可以方便地解決高層建筑外墻及窗戶玻璃的清洗問題。其成本低，設備輕便，便于實現自動化除塵，且效果明顯，不失為大、中型建筑外墻清洗的首選。

參考文獻：

[1]張植保.電機原理及其運行與維護，北京：化學工業出版社.2004.11

[2]姚致清.繼電器與繼電保護裝置實用技術手冊，北京：化學工業出版社.2008