淺談中央空調風管清潔機器人實現的若干問題及解決方案

高浩天

（大連第八中學 遼寧大連 116021）

淺談中央空調風管清潔機器人實現的若干問題及解決方案

高浩天

（大連第八中學 遼寧大連 116021）

本文對商用中央空調系統風管清潔市場的現狀及清潔機器人的實現過程中曾出現且至今尚未得到有效解決的若干問題進行歸類、整理、分析，并提出從技術層面解決這些問題的方案。

風管；清潔機器人；雙攝像頭；無線傳輸

近年來商業建筑的空氣環境越來越被政府有關部門所重視。我國衛生防疫部門對商業建筑提出了衛生要求，對重點商場還進行過監測和改造要求，增設通風設施或加建空氣調節裝置，空調系統在商業建筑中得到普及。隨著商業建筑不斷的增多，人們越來越重視和迫切需要為其安裝配置節能、健康、舒適的中央空調系統來滿足人們對高生活水平的追求。

1 中央空調風管不定期清洗的危害

由于中央空調系統不能得到及時的清洗而引起的空氣污染已越來越引起人們的高度重視，人們在迫切要求提高生活質量的同時，要求提高工作居住場所及其他公共場所的環境質量的呼聲也越來越急切。中央空調通風管道如不及時清理主要帶來以下危害：

（1）空氣置換效果差：在使用中央空調環境下，大多數均為封閉、半封閉空間，室內空氣屬于循環利用，空氣的潔凈度僅僅依靠空調本身的過濾和定時輸送新風來維持，相對新鮮空氣來講較為渾濁。

（2）積塵誘發細菌滋生：由于中央空調主要依靠風管及出風口將處理后的空氣送入房間，風管屬于密閉空間，微塵進入風管并黏附在風管內壁上，日積月累便形成積塵，積塵極易滋生各類有害微生物。

（3）寄生物和昆蟲的樂園：由于風管大多處于樓宇吊頂內，管內四季溫度較為適宜，因此成為了寄生生物和動物（如鼠類、蟑螂等）的活動空間。

（4）造成能源浪費：風管內積塵造成管道內部風阻增大，增加了內摩擦力，進而造成風機負載加大，通風的效率降低，機組能力下降，降低中央空調的使用壽命，造成能源的浪費。

2 國內中央空調風管清洗機器人設備現狀

現有的國內風管清潔機器人設備基本是在2004年后出現的，產品出現的源動力為2003年“非典”事件。但由于生產廠商對暴利市場的盲目追求，倉促上馬，開發時間短，所以總體性能水平較低。生產風管清掃機器人大同小異，設備組成模式都基本一致，主要包括毛刷可升降清洗機器人、電動軟軸機、噴氣清洗設備、大功率收集裝置等。這種粗制濫造直到今天，導致國外同類設備在風管清洗市場上占據了主導地位。

3 國內中央空調系統清潔原理及步驟

目前，國內中央空調風管清洗行業清洗手段主要以人工為主，設備為輔，但是隨著科學技術的發展，越來越多的清洗設備已經進入了實際應用。機器人作為風管清洗的關鍵設備，能夠降低工作強度，提高工作效率，進入到人所不能到達的各種死角，逐漸受到越來越多的清洗公司的關注。但是其工作步驟如下：

（1）啟用預留好的分區隔離，使灰塵集中于固定區塊中。

（2）將有線連接的清洗機器人攜帶工業吸塵器沿預先準備的管口送入風管中。

（3）收集紅外、超聲等傳感器參數，并通過遠程控制器控制清潔機器人進行清潔。

4 目前中央空調清潔存在的問題

4.1 中央空調清潔方式存在的問題

由上述工作步驟可知，目前使用的清潔系統存在如下幾點問題：（1）需要手動控制清潔機器人，操作技術難度增加。

（2）清潔機器人依賴有線供電與數據傳輸，無法在超出接線以外的區域工作。

（3）清潔工作需要以手動分區隔離為起點，分區的轉換操作存在一定消耗。

4.2 清潔機器人技術存在的問題

而在實際生產應用過程中，清潔機器人存在如下幾點問題：

（1）感知能力欠缺：對機器人的有效控制是以充分的機器人感知能力為基礎的。清潔機器人主要依靠所配置的攝像機進行風管內的環境感知。攝像機提供的局部圖像信息未經處理直接傳送給操作人員，操作人員憑借肉眼的觀察分析只能對風管內的污染程度有直觀的了解，而對于風管的高度、寬度、機器人及清掃臂與管壁的相對位置、污垢所在的位置等信息基本上要靠操作人員的估計。在此情況下，操作機器人就有了“盲人摸象”的味道，很難較好地控制機器人的清掃軌跡。

（2）清洗機構靈活性不足：清潔機器人的清洗臂只能高低調節，不能左右調節，靈活性不夠。對于不同管徑的風管，只能通過更換不同尺寸的毛刷來進行清掃，工作效率低下。

（3）智能水平低：清潔機器人自動化水平十分低。在操作的過程中，攝像機所提供的局部圖像信息并沒有與機器人的控制形成閉環，機器人的行進、清洗臂的調整完全憑借人工遙控操作完成，沒有任何的導航和軌跡控制措施。而操作人員僅僅依靠攝像機所提供的局部圖像信息，在封閉的風管內是無法對機器人進行有效的控制的。

5 解決方案

針對出現的問題，存在如下幾項解決方案，涉及電池供電、雙攝像頭立體成像、無線數據傳輸等。

5.1 電池供電

使用電池供電代替電源線供電，可以較好地解決機器人的活動范圍限制，從而降低遷移成本，節約人力。

從成本和可操作性角度分析，符合清潔機器人供電需求的電池分為氫燃料電池、高能聚合物鋰電池等。

5.2 雙攝像頭立體成像

使用雙攝像頭進行立體成像，可以最大限度地還原風管內部圖像信息，以更好地控制機器人進行清潔工作。

平面圖像相對于立體圖像，所區別的關鍵在于平面成像失去了被成像物體的深度信息。雙攝像頭立體成像即是利用兩個攝像頭的空間位置差異所帶來的視差來恢復所成像的深度信息。

5.3 無線數據傳輸

使用IEEE802.11n協議的無線傳輸工具，通過類似無線局域網的網絡搭建方式，將實時影像經壓縮編碼后無線傳輸至監視器，監視器將視頻流進行解碼處理后得到實時影像，分析機器人所處環境并進行控制。

6 總結

隨著人們對空調清洗觀念認識在提高，政府相關部門重視程度也在逐步提升。通過各種切實可行的解決方案，使風空調管清潔機器人擺脫各種限制，使其低成本，高效率，便于維護等優勢更好地發揮出來，更好的打破清潔機器人優秀產品由國外專業公司壟斷的格局；形成健全規范，系統完善的行業體制，引導這個新興的產業穩定長足地發展。

[1]王琪忠.中央空調風管清洗機器人關鍵技術的研究[D].青島科技大學，2007.

[2]李軍，吳玉庭，馬重芳，等.我國中央空調通風系統清洗行業的現狀和問題[J].清洗世界，2005.

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1004-7344（2016）06-0256-01

2016-2-2