戶興剛　郝傳柱　王星宇　于智超

摘? 要：根據(jù)對于生活中LED洗墻燈的清洗工作方式的研究，報告了洗墻燈清洗工作存在高危、高損耗的現(xiàn)狀，故闡述了自動清洗器代替?zhèn)鹘y(tǒng)清洗方式的必要性。文章給出一份對于自動實現(xiàn)清洗功能的自動清洗器的設計方案，運用自動化控制技術與傳感器來實現(xiàn)洗墻燈清洗工作的自動化，解決洗墻燈清洗工作的難題。并且，在未來機械代替人工作的時代，隨著對于LED洗墻燈清洗器的不斷更新完善，自動清洗器在未來會成為非常實用的自動工具。

關鍵詞：自動化清洗器;傳感器;LED洗墻燈

中圖分類號：TH12;TP18? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）09-0150-03

Led Wall Washing Lamp Automatic Cleaner

HU Xinggang，HAO Chuanzhu，WANG Xingyu，YU Zhichao

（Shandong Huayu University of Technology，Dezhou? 253034，China）

Abstract：According to the research on the cleaning method of LED wall lamp in our life，this paper reports the current situation of high risk and high loss in the cleaning work of wall lamp，so it expounds the necessity of replacing the traditional cleaning method with the automatic cleaner. In this paper，an analysis and design scheme of the automatic cleaner is given. The automatic control technology and sensor are used to realize the automation of the wall lamp cleaning work and solve the problem of the wall lamp cleaning work. And，in the future era of mechanical work instead of people，for LED wall washing lamp cleaner constantly updated and improved，automatic cleaner will become a very practical automatic tool in the future.

Keywords：automatic washer;sensor;LED wall washing lamp

0? 引? 言

隨著城市亮化工程的不斷推進，城市中的高樓大廈為營造漂亮的夜間城市效果，開始大量使用LED洗墻燈，從而達到裝飾夜景的效果。由于大多數(shù)LED洗墻燈安裝在戶外，表面會附著大量的灰塵，不及時清理就會嚴重地削弱其使用效果，縮短使用壽命。如果采用人工清洗的方法，在產生人工費用的同時，清洗時間和工人的安全問題也難以得到保障，人工清洗周期也比較長，所以本文設計的LED洗墻燈自動清洗器便應運而生。

1? LED洗墻燈的清洗方式分析與研究

1.1? LED洗墻燈自動清洗器研究動態(tài)與環(huán)境

近幾年，隨著國內城市規(guī)模的蓬勃發(fā)展，城市的名牌效應也越來越顯著，LED洗墻燈需求量日益擴大，但戶外LED洗墻燈的養(yǎng)護領域幾乎無人問津，清理方式依然采用人工清洗，清洗范圍有限、耗時長、人工成本高。因此專門針對LED洗墻燈的清洗裝置還無任何深入研究。隨著科技的發(fā)展進步，如今各個領域的清洗裝置正在不斷改進和優(yōu)化，在結構設計、工作原理、工作環(huán)境適應度等研究方面都取得了不小的進展。科學家研發(fā)設計出了適合于廣大應用范圍的各式各樣功能的清潔機，如高壓清洗機、超聲波清洗機、液壓清洗機、超高壓移動式清洗機、工業(yè)用不銹鋼高壓清洗機、防爆高壓清洗機等等。隨著材料科學和電子技術的飛躍發(fā)展，各種清洗裝置相繼出現(xiàn)，產品的造型也逐漸改進，符合時代的發(fā)展特點，通過各種各樣的功能來滿足不同的清洗需要，但這些設備大都體積大、生產成本高、清洗范圍廣卻無針對性，不適合應用于LED洗墻燈清洗工作。

山東華宇工學院針對LED洗墻燈的有效清洗工作設計出了合理的清洗器，擁有生產成本低、體積小、便于操作及攜帶等優(yōu)點，因此整體研究是清洗LED洗墻燈的一個良好開端。

以山東華宇工學院為例，隨著學校的發(fā)展和更多高層教學樓的建造，洗墻燈的使用量也隨之增加，清洗工作量也大大增加。作者對洗墻燈清洗方式進行了分析，在此期間，針對LED洗墻燈特有的清洗問題，充分利用了學校的圖書館進行各種相關資料的查詢，對國內外這方面的研究進行了總結，在進行了各種理論與技術研究后，最終確定了LED洗墻燈自動清洗器的設計方案。

1.2? 傳統(tǒng)洗墻燈的清洗方式分析

當下洗墻燈的清洗方法有兩種：第一種是人工登高進行手工清洗，第二種是進行拆卸清洗。

第一種方法即找尋清潔工，利用登高工具在高樓大廈外側懸掛進行手工清洗。由于一般LED洗墻燈都安裝在高樓大廈的外部，在清洗時也存在很多不確定性的因素，從而清潔工的人身安全存在一定的隱患，屬于高危工作，所花費的費用也很高。并且一棟樓的LED洗墻燈非常多，人工清洗操作慢，非常耗時。

第二種方法是將LED洗墻燈進行拆卸，然后送往專門的清洗工廠進行清洗。這種方法適用于形狀不規(guī)則與安放位置不規(guī)則的場合。雖然這種方法相比較人工清洗要更加便捷。但是該方法在經常拆裝的過程中難免會對洗墻燈或者建筑外墻造成損傷，故這種方法也不是長久之計。

2? LED洗墻燈自動清洗器設計必要性

目前對洗墻燈清洗工作，大部分是以人工為主。市面上還未出現(xiàn)簡易的智能裝置來代替人工操作。由上文對人工操作的分析得知，在進行洗墻燈人工操作清洗時，不僅耗費的資金比較多，而且人工操作的安全性無法得到保障。為了更廉價、方便、安全地完成洗墻燈的清洗工作，利用廉價簡易的材料與檢測元件構成一自動裝置可輕易地解決這一項工作難題。

3? LED洗墻燈自動清洗器設計分析

3.1? 材料選擇

由于LED洗墻燈的清洗工作的作業(yè)空間位于高層建筑外側，并且洗墻燈的材料是由鋁合金材質構成，受力面積較小，所以不適用于承受過重的物體，以免對洗墻燈造成破壞或產生高空墜物的危險。選定的材料必須具備硬度足夠、重量適宜、價格合理的特點，于是通過比較各種材料的耐用度與材質，決定采用塑料制成其外殼。目前市面上的塑料半成品價格便宜、質量合格，通過3D打印技術或模具化地進行加工制成，可以更快、更便捷地制成成品。利用塑料制成的成品都可以滿足設計要求，不僅制成成本較低，而且成品質量較輕，在高空操作中可更加方便完成工作。

3.2? 結構設計

如圖1所示，LED洗墻燈自動清洗器采用半開式結構，可以在使用時直接卡放在洗墻燈上，LED洗墻燈自動清洗器能夠自動清洗橫向排列的LED洗墻燈（豎列排放的LED洗墻燈因雨水的沖刷而不需要采用清洗器進行清洗，橫列排放的LED洗墻燈經雨水沖刷后表面還會存有曬干后的灰塵和污漬），并且使清洗器中心垂直于洗墻燈，在使用過程中更有附著力，不易脫落。殼體下面的橫槽部分，放入可充電電池與清洗液，從而增加下墜重力使重心下移，加強清洗器在洗墻燈上的穩(wěn)定性。

3.3? 傳動結構與工作部分設計

如圖2所示，圖中左輪為清洗輪，條形毛刷按螺旋形狀纏繞在清洗輪上，增大了與洗墻燈之間的摩擦力，同時增加了毛刷與灰塵的附著力?；覊m隨著輪子的轉動附著于毛刷上，并及時排出。右輪為驅動輪，在進一步增大摩擦力的同時，也可以起到了提高清洗力度的效果。

在設計時，考慮到洗墻燈自動清洗器運行時需要始終保持直線行駛，或者方向角稍稍偏向墻體，防止出現(xiàn)清洗器脫離洗墻燈掉落的問題。如圖3箭頭所示，調整輪軸與墻之間呈一個小于90°的夾角，這樣可保證洗墻燈自動清洗器在運行過程中向內偏移，保持平穩(wěn)運行。并且清洗輪采用將毛刷呈螺旋狀纏繞的方法，從而改變一定的方向角，在快速清潔的同時也能夠使清潔器在洗墻燈上穩(wěn)定地運行。

3.4? 自動結束工作設計

如圖4所示，作者在設計時考慮到，如果自動清洗器走到洗墻燈盡頭時不及時停止會造成自動清洗器脫軌墜落。針對這一問題，在自動清洗器前安裝了紅外傳感器，并且配合單片機編寫一定的程序，來實現(xiàn)當清洗器行駛到洗墻燈末端時，紅外傳感器接收到洗墻燈消失的信號，將信號反饋給單片機，單片機下達停止命令后，電機便停止運行。

4? 工作流程設計

如圖5所示是LED洗墻燈自動清洗器的工作總流程。首先在打開清洗器開關后，LED洗墻燈自動清洗器的紅外線檢測裝置便會自動檢測是否有LED洗墻燈燈帶。如果檢測到有LED洗墻燈燈帶，便會開始自動清洗。與此同時，清洗器噴灑清洗液，清洗輪以螺旋形式的纏繞方法開始清理灰塵和污漬，直到LED洗墻燈自動清洗器清洗到盡頭時發(fā)出警報并且停止工作。如果開始時LED洗墻燈自動清洗器安放不當，紅外線無法檢測到LED洗墻燈燈帶，LED洗墻燈自動清洗器便會自動發(fā)出警報并且停止清洗前進。

5? 結? 論

當今時代，自動化機械代替人工進行一系列高危、高損耗的工作已經屢見不鮮。由于洗墻燈清洗工作的難度與損耗較高，本文設計了LED洗墻燈自動清洗器來代替人工完成清洗洗墻燈的工作。在未來，隨著城市亮化工程的不斷推進，洗墻燈將大量使用。洗墻燈的清洗工作也將大大增加，LED洗墻燈自動清洗器的需求量將穩(wěn)增不減，并且它將比傳統(tǒng)人力清洗更加省力、省時、安全，為人們解決清洗工作的難題。

參考文獻：

[1] 張美娟，汪桃珍.全自動清洗機清洗效果監(jiān)測及影響因素的研究 [J].中國衛(wèi)生產業(yè)，2016，13（22）：79-81.

[2] 王麗娜，何東平，劉愛萍.全自動清洗設備故障原因分析及持續(xù)改進 [J].中國消毒學雜志，2014，31（10）：1093-1094.

[3] 李建忠.單片機原理及應用：第2版 [M].陜西：西安電子科技大學出版社，2008.

作者簡介：戶興剛（1998.07—），男，漢族，山東泰安人，本科，研究方向：電氣工程及其自動化;郝傳柱（1983.04—），男，漢族，山東聊城人，講師，工程師，本科，研究方向：自動化、控制工程。