浅谈中央空调风管清洁机器人实现的若干问题及解决方案

高浩天

（大连第八中学 辽宁大连 116021）

浅谈中央空调风管清洁机器人实现的若干问题及解决方案

高浩天

（大连第八中学 辽宁大连 116021）

本文对商用中央空调系统风管清洁市场的现状及清洁机器人的实现过程中曾出现且至今尚未得到有效解决的若干问题进行归类、整理、分析，并提出从技术层面解决这些问题的方案。

风管；清洁机器人；双摄像头；无线传输

近年来商业建筑的空气环境越来越被政府有关部门所重视。我国卫生防疫部门对商业建筑提出了卫生要求，对重点商场还进行过监测和改造要求，增设通风设施或加建空气调节装置，空调系统在商业建筑中得到普及。随着商业建筑不断的增多，人们越来越重视和迫切需要为其安装配置节能、健康、舒适的中央空调系统来满足人们对高生活水平的追求。

1 中央空调风管不定期清洗的危害

由于中央空调系统不能得到及时的清洗而引起的空气污染已越来越引起人们的高度重视，人们在迫切要求提高生活质量的同时，要求提高工作居住场所及其他公共场所的环境质量的呼声也越来越急切。中央空调通风管道如不及时清理主要带来以下危害：

（1）空气置换效果差：在使用中央空调环境下，大多数均为封闭、半封闭空间，室内空气属于循环利用，空气的洁净度仅仅依靠空调本身的过滤和定时输送新风来维持，相对新鲜空气来讲较为浑浊。

（2）积尘诱发细菌滋生：由于中央空调主要依靠风管及出风口将处理后的空气送入房间，风管属于密闭空间，微尘进入风管并黏附在风管内壁上，日积月累便形成积尘，积尘极易滋生各类有害微生物。

（3）寄生物和昆虫的乐园：由于风管大多处于楼宇吊顶内，管内四季温度较为适宜，因此成为了寄生生物和动物（如鼠类、蟑螂等）的活动空间。

（4）造成能源浪费：风管内积尘造成管道内部风阻增大，增加了内摩擦力，进而造成风机负载加大，通风的效率降低，机组能力下降，降低中央空调的使用寿命，造成能源的浪费。

2 国内中央空调风管清洗机器人设备现状

现有的国内风管清洁机器人设备基本是在2004年后出现的，产品出现的源动力为2003年“非典”事件。但由于生产厂商对暴利市场的盲目追求，仓促上马，开发时间短，所以总体性能水平较低。生产风管清扫机器人大同小异，设备组成模式都基本一致，主要包括毛刷可升降清洗机器人、电动软轴机、喷气清洗设备、大功率收集装置等。这种粗制滥造直到今天，导致国外同类设备在风管清洗市场上占据了主导地位。

3 国内中央空调系统清洁原理及步骤

目前，国内中央空调风管清洗行业清洗手段主要以人工为主，设备为辅，但是随着科学技术的发展，越来越多的清洗设备已经进入了实际应用。机器人作为风管清洗的关键设备，能够降低工作强度，提高工作效率，进入到人所不能到达的各种死角，逐渐受到越来越多的清洗公司的关注。但是其工作步骤如下：

（1）启用预留好的分区隔离，使灰尘集中于固定区块中。

（2）将有线连接的清洗机器人携带工业吸尘器沿预先准备的管口送入风管中。

（3）收集红外、超声等传感器参数，并通过远程控制器控制清洁机器人进行清洁。

4 目前中央空调清洁存在的问题

4.1 中央空调清洁方式存在的问题

由上述工作步骤可知，目前使用的清洁系统存在如下几点问题：（1）需要手动控制清洁机器人，操作技术难度增加。

（2）清洁机器人依赖有线供电与数据传输，无法在超出接线以外的区域工作。

（3）清洁工作需要以手动分区隔离为起点，分区的转换操作存在一定消耗。

4.2 清洁机器人技术存在的问题

而在实际生产应用过程中，清洁机器人存在如下几点问题：

（1）感知能力欠缺：对机器人的有效控制是以充分的机器人感知能力为基础的。清洁机器人主要依靠所配置的摄像机进行风管内的环境感知。摄像机提供的局部图像信息未经处理直接传送给操作人员，操作人员凭借肉眼的观察分析只能对风管内的污染程度有直观的了解，而对于风管的高度、宽度、机器人及清扫臂与管壁的相对位置、污垢所在的位置等信息基本上要靠操作人员的估计。在此情况下，操作机器人就有了“盲人摸象”的味道，很难较好地控制机器人的清扫轨迹。

（2）清洗机构灵活性不足：清洁机器人的清洗臂只能高低调节，不能左右调节，灵活性不够。对于不同管径的风管，只能通过更换不同尺寸的毛刷来进行清扫，工作效率低下。

（3）智能水平低：清洁机器人自动化水平十分低。在操作的过程中，摄像机所提供的局部图像信息并没有与机器人的控制形成闭环，机器人的行进、清洗臂的调整完全凭借人工遥控操作完成，没有任何的导航和轨迹控制措施。而操作人员仅仅依靠摄像机所提供的局部图像信息，在封闭的风管内是无法对机器人进行有效的控制的。

5 解决方案

针对出现的问题，存在如下几项解决方案，涉及电池供电、双摄像头立体成像、无线数据传输等。

5.1 电池供电

使用电池供电代替电源线供电，可以较好地解决机器人的活动范围限制，从而降低迁移成本，节约人力。

从成本和可操作性角度分析，符合清洁机器人供电需求的电池分为氢燃料电池、高能聚合物锂电池等。

5.2 双摄像头立体成像

使用双摄像头进行立体成像，可以最大限度地还原风管内部图像信息，以更好地控制机器人进行清洁工作。

平面图像相对于立体图像，所区别的关键在于平面成像失去了被成像物体的深度信息。双摄像头立体成像即是利用两个摄像头的空间位置差异所带来的视差来恢复所成像的深度信息。

5.3 无线数据传输

使用IEEE802.11n协议的无线传输工具，通过类似无线局域网的网络搭建方式，将实时影像经压缩编码后无线传输至监视器，监视器将视频流进行解码处理后得到实时影像，分析机器人所处环境并进行控制。

6 总结

随着人们对空调清洗观念认识在提高，政府相关部门重视程度也在逐步提升。通过各种切实可行的解决方案，使风空调管清洁机器人摆脱各种限制，使其低成本，高效率，便于维护等优势更好地发挥出来，更好的打破清洁机器人优秀产品由国外专业公司垄断的格局；形成健全规范，系统完善的行业体制，引导这个新兴的产业稳定长足地发展。

[1]王琪忠.中央空调风管清洗机器人关键技术的研究[D].青岛科技大学，2007.

[2]李军，吴玉庭，马重芳，等.我国中央空调通风系统清洗行业的现状和问题[J].清洗世界，2005.

TP242

A

1004-7344（2016）06-0256-01

2016-2-2