智能高楼外窗清洗一体机的发展趋势

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　　本文综述了国内外高楼外窗清洗机的概况，以及目前国内高楼外窗清洗的现状，据此对高楼外窗清洗机的发展趋势进行了论述。
　　 一、前言
　　在社会经济和建筑材料的不断发展以及施工技术的日渐提升下，建筑的美观功能越来越得到重视，在建筑幕墙和高楼的大量发展下，外窗清洗业在我国也引起了人们的普遍关注。由于高层建筑外窗由于受到烟尘污染以及大气中有害气体和油烟等污染发生的化学反应造成的侵蚀，使得外窗积满污垢产生风化，影响建筑的外观和使用寿命。因此，对建筑外墙进行清洁不仅可以美观，还能起到保护建筑的作用。但目前高层建筑的窗外清洁却一直主要依靠三种方式：一种是蜘蛛侠人一根绳子一块木板一桶的普通方式;一种是通过升降台、吊篮等工具携带清洁剂进行清洗的方式;还有一种是天花板吊索轨道系统瞄准窗户开槽的方式。这三种方式都存在各种各样的局限性和安全隐患，因此并不能广泛应用。然而替代人工进行高楼外窗清洗的智能高楼外窗清洗一体机的出现将大大改变现状，也势必带动高楼外窗清洗行业的发展。
　　 二、智能高楼外窗清洗一体机的概况
　　世界上最早开始研究高楼外窗清洗机器人工作的可以追溯到1966年来自日本大阪府立大学的西亮讲师，自行研发的一款利用风扇产生的负压进行吸附的避免移动机器人。在1975年，考虑到了实用性的问题，西亮又设计出一款利用单吸盘吸附、用轮子行走的机器人，在西亮的影响下，日本高校以壁面移动机器人为核心，结合特定的清洗机构形式了许多种类的壁面移动机器人。我国在这方面的研究起步比较晚却发展迅速，在高楼外窗清洗机器人这一领域研究较为出名的有上海交通大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学等等。90年代研发出的利用直升机原理的推进型壁面移动机器人，完美地诠释了吸附和移动两个基本功能，在螺旋桨的推动下产生的推力实现了机器人的移动。总之，高楼外窗清洗机器人的研制犹如百花齐放，实用方案层出不穷，可是仍然在吸附及密封技术、移动、控制和设计上存在着技术问题，这些障碍使得高楼外窗清洗机器人的发展陷入瓶颈，需要相当长的时间加以解决。
　　智能高楼外窗清洗一体机主要是针对新建规则直面矩形的玻璃幕墙，基于无线通信方式的单片机和PLC的一体机上下位机控制系统的方案。上位机控制器可便捷操作，主要用来规划一体机运动路径，发送指令以及接收当前工作信息等。一体机本体控制器和楼顶吊装系统控制器采用PLC作为下位机，通过多传感器信号感知，用来协调吸附、移动和清洗动作，并将当前状态发送给上位机显示。利用三相异步电机变频调速的原理，设计了楼顶卷扬机电机的变频调速系统。预估最终产品是20公斤级别，整个产品的主要结构包括一体机、水泵、自动控制箱、遥控器、安全保护装置等。
　　这款智能高楼外窗清洗一体机是安装在楼体特殊轨道上，成為楼体的一个功能部件，而不是一个独立个体，使得产品每小时可清洁120平米左右的幕墙，每天可清洁1000平米左右的幕墙。所以，与人工清洗相比，使得清洗效率大大提升，成本大幅下降，而且安全性也得到更好的保障。除此之外，为了防止一体机出现跌落失控等意外情况，清洗一体机还设计了安全保障系统，主要是由屋顶安置的固定导轨、卷扬机、钢索及随动控制系统等构成。在一体机正常工作时，钢索牢牢地连接在一体机框架上，随动控制系统控制卷扬机跟随一体机在导轨上同步平移;一旦一体机出现意外跌落，随动控制系统可以控制卷扬机拉动钢索将一体机收回。安全保障系统大大提升了一体机的安全性和实用性。所以，基于一体机的基本运作原理，使得无论是在成本上还是在安全上，都大大优于“蜘蛛人”。
　　 三、智能高楼外窗清洗一体机的发展趋势
　　由于传统的清洁市场存在多、乱、滥的现象，实则是无序竞争。市场秩序的紊乱，不仅给客户造成不便，对本行业的发展也极为不利，由此急需改革和创新。而且近年来国家大力扶持科技创新、技术革命，为传统清洁市场转型提供契机，人工清洁方式转变成智能清洁方式势在必行，故该市场前景巨大。
　　目前中国的建筑面积达到600亿平方米，其中幕墙占5%，且每年新建幕墙达9000万平方米。即使以最低收费标准且每年清洗一次来计算，国内的幕墙清洗市场也达到100亿以上，加上当前的市场迫切需要智能清洗设备来替代高难度、高危险的人工清洗。智能高楼外窗清洗一体机应时而生，打开了高楼外窗清洗的市场，有利于高楼外窗清洗行业的发展。由此可见，目前国内高层建筑清洗市场的发展趋势还是十分乐观的。
　　综上分析可以看出目前的高楼外窗人工清洗业存在不少弊端，不仅危险度高，而且成本还高，除了设备成本，还要人工成本。而智能外窗清洗一体机打破了传统的人工清洗，利用现代化科技，使得外窗清洗更加方便、更加安全、更加实用。 （作者单位：广东白云学院）
　　本文系广东白云学院年度大学生创新创业训练计划项目，项目编号201810822104，项目名称：智能高楼外窗清洗一体机 。
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