一种直通式智能袋式除尘系统及其工作方法与流程

1.本发明涉及袋式除尘器领域，具体涉及一种直通式智能袋式除尘系统及其工作方法。


背景技术：

2.随着国内环保法规日益严格，有组织排放均采用在线检测，持续稳定的达标排放成为企业的刚需，企业为了可以满足排放要求，一方面提高设备投资、增大能耗，大马拉小车来确保排放达标，一方面频繁大量无差别的更换滤袋来换取排放达标，造成材料更换成本及维护人员成本上升。在“双碳”背景下，这种粗放式的经营管理在政策方面将会受限于能源管控无以为继，同时也将导致企业在市场竞争中处于不利地位。
3.在袋式除尘方面，作为主要过滤介质的滤布，近十年来，加工工艺和制作水平都有了长足的发展，其中超细纤维混纺和表面覆膜等技术的应用，已经可以将过滤精度提高到5mg以内，满足环保排放的要求。而滤布是一种损耗件，长期使用有老化破损的风险，破损后会直接导致排放的超标，同时目前的分室更换滤袋也会影响除尘效率。如何判断滤袋的使用情况，针对破损的滤袋如何进行快速处理已成为目前行业研究的热点。
4.针对滤袋使用状况检测的问题，目前检测方法分为两大类，一是根据滤袋内外压差的变化来判断滤袋的破损；二是根据袋式除尘系统出口粉尘浓度的变化来判断滤袋的破损。相应开发了两类检测技术，主要分为光传感法、电荷感应法及β射线法和压差测量。但是实际应用中袋式除尘系统却很少使用这些滤袋破损检测装置，是因为这些滤袋破损检测仪器大多存在适应性不高、可靠性低、稳定性差、维护代价高，检测探头易受灰尘污染等缺点，而未被广泛推广应用。
5.现有的传统袋式除尘器，主要通过监测除尘器系统的压力变化可出口粉尘浓度来判断除尘器整体的滤袋破损情况，无法精确定位到具体破碎滤袋。需要检修工人对除尘器开箱检查，找到破碎滤袋，然后人工更换。此种方法维护代价高，工时长，对生产影响大，已不适用于目前智慧工厂的要求。


技术实现要素：

6.本发明提供一种直通式智能袋式除尘系统及其工作方法，该袋式除尘系统具有智能化的特点，首次将智能机器人技术应用于袋式除尘器中，实现了袋式除尘器的智能监测与检修，相比于传统人工检修的袋式除尘器，大幅减少人工定员，节约运营成本。
7.上述目的是通过下述技术方案实现的：一种直通式智能袋式除尘器，其特征在于，该袋式除尘器包括除尘器本体、移动喷吹装置、复合机器人、救助机器人和计算机系统；所述移动喷吹装置受计算机系统控制在除尘器本体的上箱体内对多个滤袋进行移动喷吹工作，所述复合机器人受计算机系统控制在除尘器本体的上箱体内对多个滤袋进行移动检修工作；该袋式除尘器还包括与除尘器本体的上箱体连通的供复合机器人和救助机器人进行维护的机器人大本营。
8.如上述的直通式智能袋式除尘器，其特征在于，所述除尘器本体包括多个袋式除尘器，多个袋式除尘器的上部直接连通构成所述上箱体，使移动喷吹装置、复合机器人、救助机器人在上箱体内无障碍移动。
9.如上述的直通式智能袋式除尘器，其特征在于，所述移动喷吹装置包括轨道、移动平台、喷吹机构、粉尘检测机构；所述轨道固定设置于所述上箱体内部，所述移动平台沿轨道移动，所述喷吹机构和粉尘检测机构均固定设于所述移动平台上；所述上箱体内部还设有检修工位，用于对所述移动喷吹装置进行维护。
10.如上述的直通式智能袋式除尘器，其特征在于，所述轨道与移动平台之间为齿轮齿条配合，所述计算机系统伺服控制所述移动平台；所述喷吹机构与移动平台之间设有缓冲减震器；所述粉尘检测机构为在喷吹机构在移动喷吹时检测粉尘浓度的多组静电式粉尘检测仪。
11.如上述的直通式智能袋式除尘器，其特征在于，所述复合机器人包括第一移动底盘、协作机器人、电动手指和封堵工装，所述协作机器人设于所述第一移动底盘上、随第一移动底盘在所述上箱体内移动，协作机器人上设有电动手指，所述电动手指能够抓取设于所述第一移动底盘上的封堵工装、并将封堵工装放置于破损滤袋口处。
12.如上述的直通式智能袋式除尘器，其特征在于，所述电动手指包括图像识别机构、视觉引导机构、夹取机构及泵吸式粉尘检测仪；所述图像识别机构可拍取滤袋内部图像，通过所述计算机系统判断滤袋是否破损；所述泵吸式粉尘检测仪在滤袋口上方检测粉尘浓度；所述视觉引导机构可通过所述图像识别机构拍取的照片识别破损滤袋所处的位置，并引导所述夹取机构移动至破损滤袋上方；由所述夹取机构进行封堵工装的抓取和放置。
13.如上述的直通式智能袋式除尘器，其特征在于，所述救助机器人包括第二移动底盘及救助装置，当复合机器人发生故障、无法移动时，所述计算机系统控制第二移动底盘带动救助装置移动到复合机器人后方，救助装置抓取复合机器人、并将其拖拽至所述机器人大本营内进行维修。
14.如上述的直通式智能袋式除尘器，其特征在于，所述计算机系统使用slam技术、rfid技术和视觉引导技术，智能规划所述第一移动底盘或第二移动底盘的行进路线，使所述第一移动底盘或第二移动底盘在所述上箱体内部自主移动，使复合机器人完成破损滤袋的识别和封堵工作，或使救助机器人完成故障复合机器人的救助工作。
15.如上述的直通式智能袋式除尘器，其特征在于，所述机器人大本营包括控制中心、无线充电装置、机器人清洗装置和升降舱，所述控制中心接受所述计算机系统的指令对复合机器人、救助机器人和移动喷吹装置进行远程操控，所述无线充电装置对复合机器人和救助机器人进行无线充电，所述机器人清洗装置对复合机器人和救助机器人进行清洗，所述升降舱将机器人大本营和所述上箱体衔接。
16.如上述的直通式智能袋式除尘器，其特征在于，所述第一移动底盘或第二移动底盘对所述上箱体进行3d全息扫描，建立工作区域地图数据，并将工作区域地图数据传输给计算机系统；所述计算机系统对工作区域地图数据进行处理，并与数据库已有数据进行类比、归类，当复合机器人或救助机器人需要移动到目标区域时，计算机系统自动计算出复合机器人或救助机器人到达目标区域的最短路径。
17.如上述的直通式智能袋式除尘器的工作方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤s1：移动喷吹装置在所述上箱体内行走，对各区域的滤袋进行喷吹，同时粉尘检测机构对喷吹区域进行粉尘浓度检测，当粉尘检测机构测出的粉尘浓度超出限定值时，说明相应喷吹区域存在破损滤袋，移动喷吹装置将破损滤袋的位置区域反馈给计算机系统；步骤s2：计算机系统将破损滤袋的位置区域的信息与上箱体工作区域地图数据进行分析，生成复合机器人行进规划路线，复合机器人按照规划路线前往破损滤袋区域，使用图像识别机构对破损滤袋区域所有滤袋进行拍摄，将拍得的图像与计算机系统的数据库内的滤袋图像进行类比分析，判断破损滤袋并记录破损滤袋的准确位置；步骤s3：复合机器人将封堵工装放置在破损滤袋的滤袋口处，封堵破损滤袋，使破损滤袋离线，复合机器人的泵吸式粉尘检测仪在封堵后检测破损滤袋上方的粉尘浓度，判断破损滤袋是否已经离线；步骤s4：计算机系统采集大量工作数据后，可提高图像识别装置对破损滤袋的识别准确率，无需泵吸式粉尘检测仪进行检验，减少破损滤袋判断所需的时间。
18.如上述的直通式智能袋式除尘器的工作方法，其特征在于，所述计算机系统使用人工智能及机器学习技术，可将图像识别机构拍取的滤袋内部图像与粉尘检测装置测得的数据进行对比，生成滤袋内部图像与滤袋破碎程度的特征模型。
19.本发明的有益效果：本发明的直通式袋式除尘器，将“工业内窥镜”理念运用到袋式除尘系统中，使用复合机器人和移动喷吹装置，使得现有工作时人员无法进入的类似“黑匣子”的袋式除尘器，具备了实时智能监测、实时智能检修等功能，彻底揭开了袋式除尘器工作时的神秘面纱，为今后袋式除尘系统的优化设计提供了技术依据和支撑。本发明的直通式袋式除尘器，技术先进，将人工智能技术引入除尘器增加的移动智能检测环节中，使得除尘器首次拥了在线自动鉴别滤袋破损和定位检修的能力。比较传统除尘器运行过程中人工抵达现场开箱寻找破损滤袋方法，检测的准确率、即时性更强。工作人员可以远程通过网络通讯，在显示器上看到除尘器的工作状态、除尘器安装滤袋的使用情况和破损滤袋的点位，将大幅减少检修人员的工作量和工作强度，降低工业企业成本的同时，也将解决其面临的产业工人短缺的现实情况。
20.同时，本发明的袋式除尘器采用直通式结构，多个袋式除尘器的上部直接连通构成上箱体，可以降低袋式除尘系统的阻力，智能化技术应用可以解决直通式带来的实时在线检修的问题，同时智能化技术应用也需要直通式结构的空间支持，二者相辅相成，形成有机整体。
21.复合机器人使用人工智能、图像识别、机器学习、视觉引导、粉尘检测等技术，通过集成开发，建立了一套智能检测系统，复合机器人到达破损滤袋区域，对滤袋进行逐个检测，判断滤袋破损与否并定位，实现袋式除尘器滤袋破损的实时监测，对破损滤袋进行复检及处理，保证除尘系统排放的实时达标。
22.当复合机器人出现故障时，机器人大本营发出救助指令，命令救助机器人对故障机器人实施救助。救助机器人需要完成到达故障复合机器人后方，，利用救助装置，将故障机拖运至机器人检修室，并实时反馈救助过程信息给机器人大本营。
23.机器人大本营及计算机系统，可实现系统内所有设备的配合工作、故障处理、通
讯、设备充电及维护、检修程序的深度学习等功能，保证系统的稳定高效运行。
24.移动喷吹装置可实现精确定位及运动过程防震，满足喷吹精度要求，同时可判断破损滤袋区域，为复合机器人的工作区域划分提供重要依据。
附图说明
25.图1为本发明的直通式智能袋式除尘器的结构示意图。
26.图2为本发明的直通式智能袋式除尘器移动喷吹装置的结构示意图。
27.图3为本发明的直通式智能袋式除尘器复合机器人的结构示意图。
28.图4为本发明的直通式智能袋式除尘器救助机器人的结构示意图。
29.图5为本发明的直通式智能袋式除尘器机器人大本营的结构示意图。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.应当理解，术语“包括/包含”、“由
……
组成”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含
……”
、“由
……
组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。
32.还需要理解，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本发明的限制。
33.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.以下结合附图1-3，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
35.如图1所示，本发明的袋式除尘器包括除尘器本体1、移动喷吹装置2、复合机器人3、救助机器人4和计算机系统。移动喷吹装置2受计算机系统控制在除尘器本体1的上箱体内对多个滤袋进行移动喷吹工作，复合机器人3受计算机系统控制在除尘器本体的上箱体内对多个滤袋进行移动检修工作。本发明的袋式除尘器还包括与除尘器本体的上箱体连通的供复合机器人和救助机器人进行维护的机器人大本营5。具体的，除尘器本体1的上箱体内设置花孔板6，多个滤袋的滤袋口与花孔板上的多个横向和纵向布置的孔位7固定连接。滤袋也可以以其他方式设置在除尘器内，本发明对此不做更多限定。
36.进一步的，除尘器本体包括多个袋式除尘器，多个袋式除尘器的上部直接连通构
成上箱体，使移动喷吹装置2、复合机器人3、救助机器人4在上箱体内无障碍移动。本发明的直通式智能袋式除尘系统采用直通式，可以降低袋式除尘系统的阻力。
37.如图2所示，移动喷吹装置2包括轨道21、移动平台22、喷吹机构23、粉尘检测机构24。轨道21固定设置于上箱体内部，移动平台22沿轨道21移动，喷吹机构23和粉尘检测机构24均固定设于移动平台22上。同时，上箱体内部还设有检修工位25，用于对4移动喷吹装置2进行维护。移动喷吹装置2对准花孔板6的孔位7、即滤袋口进行移动喷吹。一般的，喷吹形式为脉冲喷吹。使用移动脉冲喷吹形式，代替以往的固定脉冲喷吹形式，降低了脉冲式工业袋式除尘器系统的风阻系数。
38.进一步的，轨道21与移动平台22之间为齿轮齿条配合，计算机系统伺服控制所述移动平台；喷吹机构23与移动平台22之间设有缓冲减震器；粉尘检测机构24为在喷吹机构在移动喷吹时检测粉尘浓度的多组静电式粉尘检测仪。移动机构在喷吹时，会受反向冲击力的作用，产生振动。喷吹机构与移动平台之间设有缓冲减震器，保护了移动平台免受直接的振动影响，保证了移动平台沿轨道移动的精度。
39.如图3所示，复合机器人3包括第一移动底盘31、协作机器人32、电动手指33和封堵工装34，协作机器人32设于第一移动底盘31上、随第一移动底盘31在上箱体内移动，协作机器人32上设有电动手指33，电动手指33能够抓取设于所述第一移动底盘上的封堵工装34、并将封堵工装34放置于破损滤袋口处（即将封堵工装塞入破损滤袋所处的花孔板的孔位里）。
40.进一步的，电动手指33包括图像识别机构331、视觉引导机构332、夹取机构333及泵吸式粉尘检测仪334；图像识别机构331可拍取滤袋内部图像，通过计算机系统判断滤袋是否破损。泵吸式粉尘检测仪334在滤袋口上方检测粉尘浓度，可用于进一步判断滤袋是否破损，还可用于当完成滤袋封堵后确认破损滤袋是否得到了有效封堵、确已离线。视觉引导机构332可通过图像识别机构331拍取的照片识别破损滤袋所处的位置，并引导夹取机构333移动至破损滤袋上方。由夹取机构333进行封堵工装34的抓取和放置。
41.如图4所示，救助机器人4包括第二移动底盘41及救助装置42，当复合机器人发生故障、无法移动时，计算机系统控制第二移动底盘带动救助装置移动到复合机器人后方，救助装置抓取复合机器人、并将其拖拽至机器人大本营内进行维修。
42.本发明的智能袋式除尘器，计算机系统使用slam技术、rfid技术和视觉引导技术，智能规划第一移动底盘或第二移动底盘的行进路线，使第一移动底盘或第二移动底盘在上箱体内部自主移动，使复合机器人完成破损滤袋的识别和封堵工作，或使救助机器人完成故障复合机器人的救助工作。
43.如图5所示，机器人大本营5包括控制中心51、无线充电装置52、机器人清洗装置53和升降舱54，控制中心接受计算机系统的指令对复合机器人、救助机器人和移动喷吹装置进行远程操控，无线充电装置对复合机器人和救助机器人进行无线充电，机器人清洗装置对复合机器人和救助机器人进行清洗，升降舱将机器人大本营和上箱体衔接。
44.本发明的第一移动底盘或第二移动底盘能够对上箱体进行3d全息扫描，建立工作区域地图数据，并将工作区域地图数据传输给计算机系统；计算机系统对工作区域地图数据进行处理，并与数据库已有数据进行类比、归类，当复合机器人或救助机器人需要移动到目标区域时，计算机系统自动计算出复合机器人或救助机器人到达目标区域的最短路径。
45.如上述的直通式智能袋式除尘器的工作方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤s1：移动喷吹装置在上箱体内行走，对各区域的滤袋进行喷吹，同时粉尘检测机构对喷吹区域进行粉尘浓度检测，当粉尘检测机构测出的粉尘浓度超出限定值时，说明该区域存在破损滤袋，移动喷吹装置将破损滤袋的位置区域反馈给计算机系统；步骤s2：计算机系统将破损滤袋的位置区域的信息与上箱体工作区域地图数据进行分析，生成复合机器人行进规划路线，复合机器人按照规划路线前往破损滤袋区域，使用图像识别机构对该区域所有滤袋进行拍摄，将拍得的图像与计算机系统的数据库内的滤袋图像进行类比分析，判断破损滤袋并记录破损滤袋的准确位置；步骤s3：复合机器人将封堵工装放置在破损滤袋的滤袋口处，封堵该滤袋，使该滤袋离线，复合机器人的泵吸式粉尘检测仪在封堵后检测破损滤袋上方的粉尘浓度，判断破损滤袋是否已经离线；步骤s4：计算机系统采集大量工作数据后，可提高图像识别装置对破损滤袋的识别准确率，无需泵吸式粉尘检测仪进行检验，减少破损滤袋判断所需的时间。
46.在本发明的直通式智能袋式除尘器的工作方法中，计算机系统使用人工智能及机器学习技术，可将图像识别机构拍取的滤袋内部图像与粉尘检测装置测得的数据进行对比，生成滤袋内部图像与滤袋破碎程度的特征模型。
47.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。