一种智慧公厕运维管理系统及方法与流程

本发明涉及程序控制系统与过程故障诊断，尤其涉及一种智慧公厕运维管理系统。

背景技术：

1、随着城市化进程的加快和公共卫生要求的不断提高，公共厕所的日常保洁工作面临着日益严峻的挑战。传统的人工清洁方式存在劳动强度大、清洁频次难以保障、标准化程度低等问题。智能清洁机器人技术逐渐被引入公厕运维领域，旨在通过自动化设备替代人工完成地面清扫、污渍去除、消毒除臭等作业，从而提升清洁效率和一致性。

2、中国发明公开cn119745277a，公开了一种ai具身智能的厕所复合清洁机器人系统，其通过设置视觉感知单元、听觉感知单元和触觉感知单元，使清洁机器人能够对公共卫生间的环境信息进行多模态感知，从而提升机器人的决策、行动和交互能力，降低绕越障碍物的风险，提高清洁作业的效率和安全性。

3、该系统中，感知模块包括摄像头、激光雷达等视觉传感器，通过图像处理算法和深度学习模型识别污渍或垃圾，并结合定位与地图构建技术实现自主导航；清洁模块进一步包括地面清扫组件、污渍去除组件和消毒除臭组件，可按照预设的任务步骤执行杂物移除、液体吸入、蒸汽深度清洁等操作。

4、然而，上述现有技术仍存在如下技术缺陷，

5、缺乏对清洁作业本身的过程质量监控。

6、无法实时感知清洁过程中机械刷洗是否与地面形成了有效摩擦接触、清洗液是否实际发挥了去污作用、冲洗流体的冲击力是否充足、以及烘干环节的热风对流是否有效。

7、当出现刷盘磨损、清洗液供给异常、喷嘴堵塞或风道不畅等工况时，系统无法自主识别失效原因并作出针对性修正，可能导致整个清洁周期完成后地面仍不洁净，却无任何反馈与调整机制。

8、综上，需要一种能够通过多传感参数融合对清洁失效致因进行实时分类诊断，并针对机械作用力失当、化学作用不足、流体冲击不足和热力学对流烘干失效分别生成差异化修正指令的技术方案。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种智慧公厕运维管理系统及方法，用以克服现有技术中清洁过程缺乏实时效果反馈与失效致因诊断能力，导致清洁不彻底时无法自适应调整、资源浪费且运维效率低下的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种智慧公厕运维管理系统，包括，

3、机械清洗组件，其包括驱动电机和旋转刷盘，用于对地面进行机械式刷洗；

4、流体清洗组件，其用于对地面进行流体冲洗与清洁介质投放；

5、污水回收组件，其包括浊度传感器和地面残留水量传感器，用于回收作业产生的污水并检测回收污水的实时浊度值和清洁后地面的残留水量；

6、热风干燥组件，其包括出风温度传感器和回风温度传感器，用于对清洗后的地面进行热风烘干并检测出风温度与回风温度；

7、采集单元，用以在清洁作业中同步获取驱动电机的实时转矩值、实时浊度值、回风口的实时温度值、地面残留水量以及出风口的实时温度值；

8、分析单元，用以在所述实时浊度值在预设时间内未降至达标水平确定清洁失效，并调取同一时间段内的实时转矩值、以所述流体清洗组件开始投放清洁介质的时刻作为清洗液介入时刻的实时浊度衰减曲线、出风口的实时温度值、回风口的实时温度值和地面残留水量，确定失效致因，所述失效致因包括机械作用力失当、化学作用不足、流体冲击不足和热力学对流烘干失效；

9、修正单元，用以根据所述失效致因生成修正指令，并输送至所述机械清洗组件、流体清洗组件、污水回收组件和/或热风干燥组件。

10、进一步地，所述机械作用力失当基于实时转矩值持续低于与待清洁地面存在有效机械摩擦接触对应的转矩波动范围确定，或，

11、基于实时转矩值处于所述转矩波动范围内且接触压力正常，但所述实时浊度衰减曲线在清洗液介入时刻之后的浊度下降速率相对于介入之前未出现增大、且清洗液浓度正常确定。

12、进一步地，所述化学作用不足基于实时转矩值处于与待清洁地面存在有效机械摩擦接触所对应的转矩波动范围内，但所述实时浊度衰减曲线在清洗液介入时刻之后的浊度下降速率相对于介入之前未出现增大、且清洗液浓度低于目标值确定。

13、进一步地，所述流体冲击不足基于实时转矩值处于与待清洁地面存在有效机械摩擦接触所对应的转矩波动范围内、所述实时浊度衰减曲线在清洗液介入时刻之后的浊度下降速率相对于介入之前出现增大，但浊度值的实际浊度下降速率低于在所述转矩波动范围内且已出现增大情形的历次清洁作业中浊度下降速率的统计代表值确定。

14、进一步地，所述热力学对流烘干失效基于所述实时浊度值已降至达标水平，但清洁完成后地面残留水量超标，且出风温度达到正常烘干所需温度，而回风温度上升速率低于在地面正常含水状态下以相同出风温度烘干时回风温度上升速率的代表值确定。

15、进一步地，所述机械清洗组件包括驱动电机、设置于所述驱动电机输出端的刷盘升降执行器和旋转刷盘，以及用于检测所述驱动电机输出转矩的转矩传感器和用于检测所述旋转刷盘与待清洁地面之间接触压力的接触压力传感器。

16、进一步地，所述流体清洗组件包括清水箱、清洗液箱、供水泵、冲洗喷嘴和清洗液计量泵，用以对地面进行流体冲洗与清洁介质投放；

17、还包括水压传感器、清水流量计和清洗液浓度传感器，用以实时监测冲洗过程中的冲洗水压、清水流量和清洗液浓度。

18、进一步地，所述机械作用力失当包括刷盘磨损超限、刷盘材质与地面材质错配以及恒压执行机构异常；所述修正单元生成的修正指令包括，

19、针对所述刷盘磨损超限，提升所述驱动电机的目标转速并发送更换刷盘提醒；

20、针对所述刷盘材质与地面材质错配，抬升所述旋转刷盘并停止所述驱动电机、触发所述热风干燥组件执行烘干以及退出厕间并标记待重洗；

21、针对所述恒压执行机构异常，控制所述刷盘升降执行器以最大预设压力输出。

22、进一步地，所述化学作用不足包括清洗液供给或计量异常，以及当前清洗液与污渍类型化学失配；所述修正单元生成的修正指令包括，

23、针对所述清洗液供给或计量异常，提升所述清洗液计量泵的转速，并在所述清洗液浓度传感器检测值仍低于目标值时切换为清水冲洗模式；

24、针对所述当前清洗液与污渍类型化学失配，增大所述旋转刷盘的下压力并延长所述驱动电机的刷洗持续时间。

25、本发明还提供一种智慧公厕运维管理方法，其采用所述智慧公厕运维管理系统执行以下步骤，

26、采集步骤，在清洁作业中同步获取驱动电机的实时转矩值、回收污水的实时浊度值、出风口的实时温度值、回风口的实时温度值以及地面残留水量；

27、分析步骤，若所述实时浊度值在预设时间内未降至达标水平，则确定清洁失效，并调取同一时间段内的实时转矩值、以清洗液介入时刻为分界的实时浊度衰减曲线、出风口温度、回风温度及地面残留水量，确定失效致因，所述失效致因包括机械作用力失当、化学作用不足、流体冲击不足和热力学对流烘干失效；

28、修正步骤，根据所述失效致因生成修正指令，并输送至机械清洗组件、流体清洗组件、污水回收组件和/或热风干燥组件，以调整相应组件的工作参数。

29、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过同步获取清洁作业中的驱动电机转矩、污水浊度、烘干温度及地面残留水量等参数，在浊度未达标时确定清洁失效的原因，区分机械作用力失当、化学作用不足、流体冲击不足及热力学对流烘干失效四类致因，并生成针对性修正指令，实现了公厕清洁过程的自适应故障诊断与精准调控，避免了对所有清洁参数盲目增强所造成的资源浪费和设备损耗，在保障清洁质量的同时提升了运维效率和可靠性。

30、进一步地，通过实时转矩值与转矩波动范围的比较，以及浊度衰减曲线在清洁介质投放前后的变化，能够准确区分机械作用力失当中的刷盘悬空、压力异常与材质错配等不同情形，提高了故障定位的准确性。

31、进一步地，通过结合转矩状态和清洗液浓度检测，能够在机械接触正常的前提下准确识别因清洗液供给不足或计量异常导致的化学作用不足，避免了误判对机械参数的无效调整，确保清洁介质的合理投放。

32、进一步地，在确认机械接触和化学作用均正常后，通过将实际浊度下降速率与历史统计值对比，能够检测出流体冲击力不足的问题，防止因冲洗力度不够造成的去污不彻底，确保冲洗参数始终处于有效区间。

33、进一步地，在浊度值已达标的情况下，进一步监测地面残留水量和回风温度上升速率，能够确定烘干过程中风道堵塞、加热不足或环境湿度过高等热力学对流烘干失效原因，防止因地面湿滑导致的二次污染和安全隐患。

34、进一步地，通过在机械清洗组件中集成转矩传感器和接触压力传感器，能够实时监测刷盘与地面的机械接触状态，便于及时发现刷盘磨损、材质错配或恒压执行机构异常。

35、进一步地，通过在流体清洗组件中配置水压传感器、清水流量计和清洗液浓度传感器，能够全面监测冲洗水压、流量和清洗液浓度，并确保清洁介质的有效利用。

36、进一步地，通过将机械作用力失当细分为刷盘磨损超限、材质错配和恒压执行机构异常，并生成提升转速、停机换刷、最大压力输出等差异化修正指令，能够在保障清洁效果的同时避免不必要的停机，减少无效作业和耗材浪费。

37、进一步地，在区分机械故障的基础上，进一步将化学作用不足细化为供给计量异常和化学失配，并对应提升计量泵转速或增加刷盘下压力与刷洗时间，能够在清洗液耗尽时切换清水模式，或在化学失配时通过增强机械力补偿化学作用不足，降低化学品消耗，防止错误介质长时间无效作用。

38、进一步地，通过对流体冲击不足的细分诊断，针对喷嘴堵塞或比例阀漂移主动执行脉冲清堵，针对供水动力不足或泄漏执行最大功率运行，能够在不立即停机的前提下自动恢复冲洗能力，提高系统的容错性和作业连续性。