智能窗户除尘器

摘 要：本文提出一种具有智能化的窗户除尘器，可以方便地解决高层建筑外墙及窗户玻璃的清洗问题。此除尘器主要由驱动装置、传动装置、张紧装置、除尘毛刷辊、灰尘传感器、滑轮等组成。其优点在于通过智能化控制取代原始的人为高空作业，用机器代替人力，实现自动化除尘。

关键词：智能化； 自动化； 窗户除尘器； 清洁

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文献编号：1006-3315（2011）11-174-001

一、引言

据调研，目前用于建筑外墙除尘大都需要高空作业，而高空作业对从业人员的要求比较高，且从事高空作业危险系数极大。目前国家越来越重视人性化问题，因此对于此种高危的除尘方式已明显不适用。当前这种供需关系明显不匹配，基于此，我们设计出一种具有智能化功能的窗户除尘器，它能代替人员高空作业，大大降低了危险程度。

二、基本构想

灰尘传感器一旦检测到外墙表面有灰尘，电路自动接通，电机工作，带动滚筒旋转，调节张紧装置，带动钢丝绳的运转，从而使得毛刷下移，当毛刷运动到最底层时，通过行程开关控制电路的通断，以及继电器互锁来控制电机的反转，使得毛刷上下移动，当灰尘传感器检测到外墙表面已干净时，传感器将迫使电路断开，除尘完毕。

三、智能窗户除尘器的模型

该智能窗户除尘器按功能大体分为驱动装置、张紧装置、传动装置、反馈装置四个部分。

用电机作为驱动装置，紧线器作为张紧装置，钢丝绳和上部的滚筒、下部的滑轮一起构成传动装置，行程开关与灰尘传感器作为反馈装置，用来控制电机的运作。（如图1）当灰尘传感器检测到底层外墙表面的灰尘达到设定的最大值时，电路导通，电机工作，带动滚筒旋转，使得传送装置（钢丝绳）运转，进而带动毛刷的移动。当毛刷运动到最底层时，由于下部行程开关自动断开，上部的行程开关闭合，通过电路的变化来使得电机反转，从而使得毛刷上移。这样，毛刷就在上下楼层墙面之间不停地移动，从而达到除尘的效果。当灰尘传感器检测到底层外墙表面灰尘小于设定的最低值时，通过电路控制，使得电路断开，但此时电机将继续反转，毛刷向上运动，当运动到最高点时，电机停止工作，整个除尘过程结束。

四、智能窗户除尘器的电路控制分析

要达到以上效果，必须通过有效的电路来实现。为此，我们设计出如图2所示的电路图。我们选用减速电机，安装在顶层。两个中间继电器，其中KA1、KA2、KA6、KA7为常开触点，KA3、KA8为常闭触点，KA4、KA5分别为两中间继电器的主触点，利用两个继电器的互锁原理。两个行程开关SQ1、SQ2分别位于上下楼层。为了保证把整个墙面和窗户的灰尘除净，灰尘传感器须安装在底层，安装该传感器的关键点在于其阀值的调定，由于各地灰尘量以及除尘要求的不同，我们可以根据现场试验，通过调节滑动变阻器的阻值来设定该灰尘传感器工作的最大和最小值，从而控制电路的通断。毛刷起始位于顶层，SQ1断开，SQ2闭合，当传感器检测到灰尘量达到一定的值时，传感器开关闭合，主触点KA4通电，继电器1吸合，KA1、KA2闭合，KA3断开，电机正转，毛刷下移。当毛刷运动到底层时，SQ2断开，继电器1跳开，KA4不通电，KA1、KA2断开，KA3闭合，KA5通电，导致继电器2吸合，KA8断开，KA6、KA7闭合，电机开始反转。按照此原理，毛刷将在上下层之间循环往复的运动，直到将灰尘除干净，此时，灰尘传感器检测到灰尘量低于某一值，传感器开关断开，继电器2吸合，电机将反转，直到毛刷运动到顶层时，SQ1断开，整个电路断开，电机停止运转，整个除尘才最终结束。

五、可行性与合理性研究

据调研，一般住宅小区外墙一年清洗一次；高档住宅区及写字楼一年二次；高档写字楼一般一年四次以上；部分高档专卖店及重点单位每个月清洗一次。一般的大厦都在50层左右，外墙面积可达2～3万平方米，而目前物流公司所采用的吊绳式除尘方式价格为1元/平方米，一个大厦每年按两次除尘算，那每年的费用高达5万余元。若是安装我们这种设备，总费用在8000块钱左右，从长远角度看（以十年计算），至少能节约40万的除尘费用，大大降低了除尘成本，并且效率得到了明显的提高，将危险系数降到了最低。

六、优越性设计

经过我们的进一步分析，对于一些墙面有凹凸的部分，我们可以在外墙面凸出位置安装两个变道滑轮，通过这两个滑轮，可以有效防止由于墙面不平而导致钢丝绳卡住的问题。另外，为防止钢丝绳偏离而产生偏向角，我们可以在一定的距离处固定住钢丝绳的方向，使其保持竖直状态，从而有利于毛刷除尘。

我们选用的毛刷采用工程塑料制造，刷丝采用高弹性尼龙丝，在高速运转下，刷丝不会变形，细腻的尼龙刷丝更能保护被除尘的材料表面无划痕及刮伤，刷辊同心度高，使用起来噪音极小并最大限度减少损耗以及延长整体设备的使用寿命。为了便于更好地达到除尘效果，我们安装的除尘毛刷辊可以随时的便于更换，根据不同建筑结构与墙面材质，针对污垢与物体表面结合力，我们第一次可以将毛刷辊浸入石灰水后再使用，第二次将毛刷辊浸入清水后使用，从而更好的保护墙面，达到最佳的除尘效果。

七、结束语

此智能窗户除尘器通过智能化控制取代原先的人为高空作业，用机器代替人力，实现自动化除尘，可以方便地解决高层建筑外墙及窗户玻璃的清洗问题。其成本低，设备轻便，便于实现自动化除尘，且效果明显，不失为大、中型建筑外墙清洗的首选。

参考文献：

[1]张植保.电机原理及其运行与维护，北京：化学工业出版社.2004.11

[2]姚致清.继电器与继电保护装置实用技术手册，北京：化学工业出版社.2008