หุ่นยนต์ทำความสะอาดถังเก็บน้ำใส

 

ปัญหาที่มาและความสำคัญของสิ่งประดิษฐ์

         

          ปัจจุบันการประปาส่วนภูมิภาคเกือบทุกสาขาประสบปัญหาตะกอนและสะสมบริเวณก้นถังเก็บน้ำใสฟุ้งกระจาย  ขณะจ่ายน้ำผลิตลงในถังน้ำใส เนื่องจากกระบวนการผลิตน้ำที่ไม่สามารถดักจับตะกอนทั้งหมดได้  เมื่อเวลาผ่านไปหลายปีจึงเกิดตะกอนสะสมในก้นถังเก็บน้ำใสและตะกอนเหล่านี้จะเกิดการฟุ้งกระจายของตะกอนจากก้นถัง เมื่อมีการเปิดน้ำที่ไหลจากโรงกรองน้ำลงมาในถัง  เนื่องจากมีแรงกระแทกของน้ำที่ไหลออกจากท่อ เนื่องจากถังเก็บน้ำใสเป็นกระบวนการสุดท้ายก่อนจ่ายน้ำไปยังผู้บริโภคตะกอนที่ฟุ้งจะเข้าไปในท่อสูบน้ำและปะปนไปกับน้ำประปาที่ส่งไปยังผู้บริโภค  ทำให้เกิดปัญหาการ้องเรียนเรื่องน้ำขุ่น  การกำจัดตะกอนในปัจจุบันใช้วิธีว่าจ้างเอกชนทำการดูดและนำตะกอนไปทิ้ง ซึ่งจำเป็นจะต้องหยุดระบบจ่ายน้ำของสถานีสูบจ่ายน้ำซึ่งในบางสถานีไม่สามารถกระทำได้ เนื่องจากไม่มีถังเก็บน้ำใสสำรองอีกใบ หรือมีถังสำรองแต่มีปริมาณการใช้น้ำสูงมากทำให้ไม่สามารถหยุดการจ่ายน้ำได้ทำให้ถังเก็บน้ำใสบางแห่งมีตะกอนสะสมมานานนับสิบปี  ซึ่งอาจจะมีความหนาของตะกอนได้ถึง 35 เซนติเมตร กองภูมิสารสนเทศ  การประปาส่วนภูมิภาคเล็งเห็นถึงความสำคัญของปัญหาจึงได้เชิญภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ทำการวิจัยและพัฒนาหุ่นยนต์ทำความสะอาดถังน้ำใส  ซึ่งผู้วิจัยพบว่าเป็นสิ่งประดิษฐ์ใหม่ที่ยังไม่มีผู้ใดใช้งานได้จริง

หลักการทำงาน

          หุ่นยนต์ทำความสะอาด ถังน้ำใสเป็นอุปกรณ์ภาคสนามที่สามารถนำไปใช้งานในถังเก็บน้ำใสหลายๆแห่งโดยอุปกรณ์ทั้งหมดสามารถ ขนย้ายด้วยรถกระบะ 1 คัน ใช้ผู้ขนย้ายและติดตั้ง 3 คน เริ่มจากการประกอบขาตั้งและรอกไฟฟ้าจากนั้นประกอบเสาโยงเข้ากับหุ้นยนต์แล้วหย่อนหุ่นยนต์พร้อมเสาโยงลงสู่ก้นถังด้วยรอกไฟฟ้า  ประกอบทุ่นเข้ากับเสาโยง แล้วประกอบระบบขับเคลื่อนผิวน้ำเข้ากับทุ่น  นำระบบท่อลงน้ำต่อปลั๊กกันน้ำ และสายยางเข้ากับระบบหุ่นยนต์และอุปกรณ์ภาคพื้นดิน  เมื่อทำการประกอบและติดตั้งระบบต่างๆเรียบร้อยแล้วก็จะใช้ผู้ควบคุมหุ่นเพียงคนเดียว  หุ่นยนต์ใต้น้ำจะเดินหน้าดูดตะกอนด้วยระบบขับเคลื่อนสี่ล้อแยกซีกซ้ายขวาโดยหุ่นยนต์สามารถวิ่งเดินหน้า ถอยหลัง  หมุนซ้าย หมุนขวาตะกอนจะถูกดูดด้วยปั๊มจุ่มแบบที่ใช้ดูดโคลนขนาด 2 แรงม้า ท่อส่งขนาด 3 นิ้วที่สามารถดูดสิ่งแปลกปลอมขนาดใหญ่ถึง 38 มิลลิเมตรได้และให้อัตราการไหลพิกัดสูงถึง 550 ลิตรต่อนาที ส่งสูงพิกัด 8 เมตร ในการทำงานอัตราการดูดของปั๊มจะคงที่ แต่หุ่นยนต์จะปรับความเร็วการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าให้เหมาะสมกับความหนาหรือน้ำหนักของชั้นโดยตะกอนอัตโนมัติ ด้วยหลักการตรวจสอบแรงต้านของตะกอนที่กระทำกับแผ่นดันตะกอนบริเวณด้านหน้าของหุ่นยนต์ ผู้ควบคุมเพียงแต่คอยบังคับช้ายขวา เพื่อรักษาเส้นทางการเคลื่อนที่ให้เป็นแนวตรง  ซึ่งในขณะหุ่นยนต์ใต้น้ำเคลื่อนที่เสาโยงเป็นตัวบังคับให้องศาตำแหน่งหัวของทุ่นลอยหมุนตรงกับองศาตำแหน่งหัวหุ้นยนต์ใต้น้ำ ดังนั้นทุ่นลอยจึงเป็นตัวแสดงตำแหน่งและทิศทางของหุ่นยนต์ใต้น้ำ ตะกอนจะถูกดูดเข้าปากเป็ดที่อยู่บริเวณด้านล่างของแผ่นดันตะกอน และด้านหน้าสุดของหุ่นยนต์ซึ่งปากเป็ดนี้จะถูกออกแบบให้มีแรงดูดสม่ำเสมอ ตลอดความหน้ากว้าง 50 เซนติเมตรของหุ่นยนต์  บริเวณใต้ปากเป็ดมีแปรงขัดพื้นที่จะดันตะกอนให้ออกไปจากพื้น  ดังนั้นเส้นทางที่หุ่นยนต์วิ่งผ่านไปแล้วจึงสะอาดปราศจากตะกอน  ลักษณะการวิ่งดูดตะกอนจะใช้การวิ่งแบบพับผ้า คือ วิ่งไปสุดผนังบ่อแล้วหมุนกลับตัว  ตลอดการทำงานชุดสายยางและสายไฟจะลอยเป็นอิสระอยู่บนผิวน้ำด้ายการผูกทุ่นประมงเพื่อให้ต้านการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์น้อยที่สุด  เนื่องจากระดับน้ำในถังน้ำใสมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา  จึงต้องมีระบบเสาโยงที่ยืดหดได้และมีรอกไฟฟ้าที่คอยปรับระยะยืดหดของสายโยงโดยอัตโนมัติเพื่อรักษาน้ำหนักกดพื้นของหุ่นยนต์ใต้น้ำ  โดยอาศัยหลักการตรวจวัดแรงดึงเชือกที่ดึงเสาโยง ถ้าเกิดกรณีหุ่นยนต์ใต้น้ำติดขัดหรือต้องการเคลื่อนย้ายหุ่นยนต์กลับมาหรือไปยังตำแหน่งอื่นอย่างรวดเร็ว และไม่รบกวนตะกอน สามารถทำได้โดยการสั่งรอกไฟฟ้าดึงหุ่นยนต์ขึ้นจากก้นถังจากนั้นบังคับระบบขับเคลื่อนผิวน้ำซึ่งใช้มอเตอร์ทรัสเตอร์(Thruster motor)สำหรับเรือพายตกปลาซึ่งเป็นชุดมอเตอร์กระแสตรงขับเคลื่อนใบจักร ด้านบนของก้านยึดมอเตอร์มีระบบหมุนมุมอะซีมูทของใบจักรได้ ทำให้สามารถเคลื่อนที่เดินหน้าถอยหลัง และหมุนซ้ายหมุนขวาได้อย่างอิสระ ซึ่งเสาโยงก็จะบังคับให้หุ่นยนต์ใต้น้ำวิ่งตามทุ่นลอย

 

  |ประปาไทยดอมคอม|เทคโนโลย|
 

ที่มา : นวัตกรรม และเทคโนโลยีด้านวิศวกรรม
         คณะวิศวกรรม  มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์