CN109331507A - 一种可无线操控或自主工作的出水堰除污智能设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水处理领域中沉淀池出水堰智能除污设备，该设备的特征包括行走小车、清污模组、传感器及图像视觉与远传系统、车载智能控制系统、能源系统以及安保系统，的行走小车依托出水堰具体结构实现沿出水堰直线行走，清污模组用于出水堰内外壁面的附着污泥及藻类的清除，传感器及图像视觉系统结合车载智能控制系统用于整机设备的行走控制，远传设备可以实现清污效果的监测和人工控制，通过人员操控或自主工作实现出水堰附着污泥及藻类的清除，不需要固定的导轨以及与出水堰一一对应的固定设备，只需要单台套设备可以满足多条出水堰槽的清洁，并且可通过传感器和图像视觉实现智能化，满足不同加强筋间隔类型的出水堰槽的清洁。

Description

一种可无线操控或自主工作的出水堰除污智能设备

技术领域

本发明涉及污水处理系统技术领域，具体为一种可无线操控或自主工作的出水堰除污智能设备。

背景技术

污水处理系统广泛采用沉淀池进行水中可沉固体的分离。根据水流方向，可以采用平流式、辐流式和竖流式三种。平流式沉淀池由于沉淀效果好、对冲击负荷和温度的变化适应能力强、易于施工，是大型污水处理厂中采用比较广泛的一种池形。平流式沉淀池实际上是一个比入流渠道和出流渠道宽而深的方形渠道，在进口处的底部设贮泥斗，当污水从池一端流入，按水平方向在池内流动，从另一端溢出，由于过水断面增大，水流速度下降，污水中夹带的颗粒在重力的作用下下沉，从而达到分离水中固体的目的。

沉淀池出流装置多采用自由堰形式，该槽型部件也叫出水堰，是沉淀池的重要部件，它不仅控制沉淀池内水面的高程，而且对沉淀池内水流的均匀分布有着直接影响。单位长度堰口的溢流量必须相等，还需保证堰的下游应有一定的自由落差。堰的施工和调整必须是尽量做到平直，减少误差。目前出水堰多采用锯齿形溢流堰，这种溢流堰易于加工，也比较容易保证出水均匀。

沉淀池出水堰出流污水由于含有一定浓度的COD、BOD5、NH3-N、油脂、硫化物等富营养污染物，加之室外光照充分，固壁面流速低，出水堰内外壁面藻类生长迅速，并发生粘结、积垢，很容易堵塞溢流的V型堰口，导致整个出水堰的单位长度溢流量不等而产生水流抽吸，造成水利条件改变，停留时间缩短，出水容易出现超标排放的情况，为了保障沉淀池正常运行及出水水质稳定合格，需要定期采取人工清理措施，对水堰堰口及堰侧壁的藻类及污泥颗粒进行清理，目前人工清扫作业，一种典型的方法是采用腿部缠绕去污钢丝圈，手拿尼龙刷进行处理，一般人工清理一条长15米的出水堰需要耗时1个小时。同时人工清洗过程中人员站立在出水堰槽内，槽体受到的负载大，锯齿形变的出水堰可能发生变形及损坏事故，导致出水堰水力环境的改变，长期积累会加重出水水质超标的情况，对污水厂生产造成不利影响。总体来看，人力清扫成本很高，且不利于生产安全。从保障沉淀池工作效率，减少生产成本的需求出发，污水堰清污作业亟需一种满足自动智能化的清洁设备。

专利申请号201510217205.X公开了一种污水厂出水口自动除藻类系统，该系统包括主机架、行走机构和去除藻类毛刷机构，该行走结构包括左右行走轨道和滚轮减速装置，而去除藻类毛刷机构是利用导柱架和导柱套方式实现上下平移，该清污工作方式类似于天车作业，需要架设较高的轨道，并配置和污水堰等长的清扫单元。如果污水堰长度较长，架设的机构承载力会造成较大的变形，每个平流池均需要配置一套平动清扫结构，材料消耗大，建造成本高；而污泥积累和藻类生长有时间间隔，这种为单个平流池架设导轨和清洁系统只是间歇性工作，因此这种方案并不经济，设备投入成本较高。专利申请号98235452.5，201220162781.0，公开了沉淀池出水槽自动清洗装置以及一种除藻装置。其中清洗装置或除藻装置包括刮渣板，设置在刮渣板上的毛刷以及固定在刮渣板上和毛刷相连的电机，该类型装置均采用固定在辐流式污水沉淀池中用于刮泥操作的刮渣板旋臂上，依靠刮渣旋臂的低速旋转运动实现污泥和藻类清扫，相关清洗或除藻装置仅适合于辐流式沉淀池中的三角堰作业。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种可无线操控或自主工作的出水堰除污智能设备，实现水处理沉淀池出水堰槽污泥和藻类的自动去除，减少人工劳动，提高污水沉淀池清污效率，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可无线操控或自主工作的出水堰除污智能设备，包括行走小车、安装在行走小车上的清污模组、传感器及图像视觉系统和车载智能控制与远传系统，且行走小车上还设置有中控与能源仓，行走小车根据出水堰具体结构沿着出水堰行走，且清污模组用于出水堰内外壁面的附着污泥及藻类的清除，所述传感器及图像视觉系统用于行走小车行走控制信号和扫刷的避障信号的获得，所述车载智能控制与远传系统采用传感器及图像信息判断行走状态，控制清污模组运行、行走小车的行走及远传监控或人工操作，且整个设备通过能源系统实现供电或者供气，行走小车上还安装有安保系统。

进一步地，所述行走小车采用履带式行走结构、轮式行走结构或者两者相结合的方式进行移动。

进一步地，所述行走小车包括车架，所述车架内部两侧均安装有驱动电机，两侧的驱动电机输出端均连接有前车轮和后车轮，左侧的前车轮和左侧的后车轮上啮合设置有左履带，右侧的前车轮和右侧的后车轮上啮合设置有右履带。

进一步地，所述清污模组包括外部清污模组和内部清污模组，所述外部清污模组采用直流电机驱动的毛刷进行清洁，所述内部清污模组采用直流电机驱动的往返型毛刷带清污结构。

进一步地，所述车载智能控制与远传系统采用的传感器包括测距传感器、光敏传感器、磁传感器以及激光、雷达、超声扫描传感器。

进一步地，所述车载智能控制用于控制设备整体的清扫、避障和平移，远传系统用于监视清污效果，并和操作人员或中控设备进行信息交互，实现远程交互式清扫操作或按预定程序实现不同堰槽自主清扫操作。

进一步地，所述中控与能源仓内安装有多通道遥控接收模块，图传模块、中控模块、电机驱动器、电池模组、高压气瓶、减压器。

进一步地，所述传感器及图像视觉系统包括安装在行走小车上的前摄像头、后摄像头、前部左右间距传感器、后部左右间距传感器、前方距离传感器、后方距离传感器、底部障碍物传感器，其中的距离传感器采用感应式距离传感器。

进一步地，所述安保系统安装在行走小车上的浮体材料以及安装在中控与能源仓内的落水断电保护电路模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明大大提高了清污设备的智能化，可以满足不同类型平流池出水堰的清洁，提高了设备的适用性范围和工作效率，具有成本低，维护方便的特征，可以实现出水堰清污的生产需求；

(2)本发明能够通过人员操控或自主工作实现出水堰附着污泥及藻类的清除，不需要固定的导轨以及与平流池一一对应的固定设备，只需要单台套设备可以满足多条出水堰槽的清洁，并且可通过传感器和图像视觉实现智能化，满足不同加强筋间隔类型的出水堰槽的清洁。

附图说明

图1为本发明的整体正面结构示意图；

图2为本发明的整体底盘俯视结构示意图；

图3为本发明的履带机构侧视结构示意图。

图中标号：

1-移动小车主体；2-中控与能源仓；3-外部清污模组；4-内部清污模组；5-避障运动机构；6-传感器系统；7-安保系统；

11-车架；12-左履带；13-右履带；14-驱动电机；15-前车轮；16-后车轮；

21-多通道遥控接收模块；22-图传模块；23-中控模块；24-电机驱动器；25-电池模组；26-高压气瓶；27-减压器；

61-前摄像头；62-后摄像头；63-前部左右间距传感器；64-后部左右间距传感器；65-前方距离传感器；66-后方距离传感器；67-底部障碍物传感器；

71-浮体材料；72-落水断电保护电路模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。

如图1至图3所示，本发明提供了一种可无线操控或自主工作的出水堰除污智能设备，包括行走小车1、安装在行走小车上的清污模组、传感器及图像视觉系统6和车载智能控制与远传系统，且行走小车1上还设置有中控与能源仓2，行走小车1根据出水堰具体结构沿着出水堰行走，且清污模组用于出水堰内外壁面的附着污泥及藻类的清除，所述传感器及图像视觉系统6用于行走小车1行走控制信号和扫刷的避障信号的获得，所述车载智能控制与远传系统采用传感器及图像信息判断行走状态，控制清污模组运行、行走小车1的行走及远传监控或人工操作，且整个设备通过能源系统实现供电或者供气，行走小车1上还安装有安保系统。

所述行走小车1采用履带式行走结构、轮式行走结构或者两者相结合的方式进行移动，既可以采用单、双履带或更多履带结构，也可采用一到多个轮式行走结构，其中行走小车1不需要固定的导轨以及与出水堰一一对应的固定设备，设备整体可转运移动，只需要单台套设备可以对多条出水堰槽逐条进行清洁。

所述行走小车1包括车架11，所述车架11内部两侧均安装有驱动电机14，两侧的驱动电机14输出端均连接有前车轮15和后车轮16，左侧的前车轮15和左侧的后车轮16上啮合设置有左履带12，右侧的前车轮15和右侧的后车轮16上啮合设置有右履带13。

所述清污模组包括外部清污模组3和内部清污模组4，所述外部清污模组3采用直流电机驱动的毛刷进行清洁，所述内部清污模组4采用直流电机驱动的往返型毛刷带清污结构。

清污模组还可以仅依靠行走小车的平移速度实现清污，清扫毛刷等安装在小车车轮、履带或机体上；

其中清污模组是具有快拆结构的内功能单元，包括由金属或塑料或鬃毛制作的扫刷、软辊、刷条等，也可以采用高压喷水，超声振动清污等功能单元，清扫模组的控制类型包括两种类型，一种是固定类型，不需要做避障动作；一种是需要做避障运动，避障动作采用铰链、滑块等运动机构形式，使用电机或气驱动力实现上下前后左右运行，满足避障要求。

传感器及图像视觉系统6可通过传感器和图像视觉实现移动避障的智能化，满足设备不与出水堰槽发生剐蹭，在自主行走的同时实现不同加强筋间距的出水堰槽内外的清洁，所述传感器及图像视觉系统6包括安装在行走小车1上的前摄像头61、后摄像头62、前部左右间距传感器63、后部左右间距传感器64、前方距离传感器65、后方距离传感器66、底部障碍物传感器67，其中的距离传感器采用感应式距离传感器。

所述车载智能控制与远传系统采用的传感器包括测距传感器、光敏传感器、磁传感器以及激光、雷达、超声扫描传感器。

所述车载智能控制用于控制设备整体的清扫、避障和平移，远传系统用于监视清污效果，并和操作人员或中控设备进行信息交互，实现远程交互式清扫操作或按预定程序实现不同堰槽自主清扫操作，而且设备本身还具有地面转运或平移所需要的转运模式。

所述中控与能源仓2内安装有多通道遥控接收模块21，图传模块22、中控模块23、电机驱动器24、电池模组25、高压气瓶26、减压器27。

所述安保系统7安装在行走小车1上的浮体材料71以及安装在中控与能源仓2内的落水断电保护电路模块72，安保系统7主要用于保证设备落水时能漂浮在水面，同时可切断电源，保证不会发生短路事故，浮体材料71采用防水材料构成的浮力体或者充气囊。

需要补充说明的是，所述的行走小车1作为移动平台，搭载安装有清扫模组、传感器和图像视觉系统，车载智能控制与远传系统、能源系统以及安保系统，本实施例行走小车采用双履带的运动机构，采用各个直流电机加减速器的方式驱动履带主被动轮，根据电机速度和旋转方向的不同可以实现小车的前进后退和姿态调整；所述的清扫模组包括两种，清扫外部的模组为无刷电机驱动的旋转毛刷结构，内部清扫模组为往返皮带型毛刷带构成的内部清刷结构；所述的避障结构采用电动缸实现内部清扫模组的下沉和上升，所述的传感器系统采用感应式距离传感器，所述的能源系统由锂电池组构成的12V电源，所述的安保系统由浮体材料和落水保护断电模块构成。

本发明设计三种工作模式，手动清扫和自动清扫以及转运移动的形式，其中手动清扫用于特殊情况的清扫调整，是一种和操作人员交互式的工作模式；自动清扫模式用于清扫设备对出水堰的自主智能清扫，操作人员可以监控清扫状态；转运移动模式则是控制清扫结构采用适当折叠，避免清扫模组影响设备在地面移动和行走。

工作过程：出水堰除污智能设备在操作员的控制下或启动自主模式后，沿出水堰槽行走，清扫模组同时工作，对出水堰槽内外壁面进行清扫，同时避让在出水堰槽横截端面焊接的加强筋，通过设备在出水堰槽内的来回往复运动，实现出水堰槽的清污处理。

自动清扫模式：根据设置以及传感器的信号，清扫设备实现在槽内的自主运动，清扫，平移，并采取合理的避障措施。

手动清扫模式：操作人员根据设备发送的图传信息，采用手动交互控制，实现出水堰槽的清污和特定部位的加强清污。

转运移动模式：启用此模式后，相应的清污模块停止工作并采用相应的避障动作，可采用手动控制实现设备的平移和转运。

该设备的优点在于：

1.该清污设备体积相对较小，质量较轻，可以在出水堰通道工作，安全方便可靠。

2.该清污设备根据需要可采用履带或轮式结构，改善传统除污装置由于固定不动而造成的清洁不完全以及需要布置大量清洁装置的问题，实现了污水处理厂二沉池出水堰除污装置的可移动及便携化，增强了出水堰除污装置的灵活机动性，有效提高了除污装置的清洁效率。

3.该清污设备采用了2种控制小车的方式，其一，手动无线操控；其二，智能自主控制小车的运动(包括启动、停止、前进、后退以及转向等)以及扫刷的运动(包括启动、停止、正转、反转、定时以及调整转速等)，改善传统除污装置由于单一控制方式而造成的适应性差和维护不便的问题，增强了对除污装置的控制，远程控制便于调试和管理，有效降低了人员成本。

4.该清污设备的安保系统可以保证系统落水能漂浮在水面，同时可切断电源，保证设备安全和价值，避免意外情况或误操作造成的经济损失。

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。

Claims (9)

1.一种可无线操控或自主工作的出水堰除污智能设备，其特征在于：包括行走小车(1)、安装在行走小车上的清污模组、传感器及图像视觉系统(6)和车载智能控制与远传系统，且行走小车(1)上还设置有中控与能源仓(2)，行走小车(1)根据出水堰具体结构沿着出水堰行走，且清污模组用于出水堰内外壁面的附着污泥及藻类的清除，所述传感器及图像视觉系统(6)用于行走小车(1)行走控制信号和扫刷的避障信号的获得，所述车载智能控制与远传系统采用传感器及图像信息判断行走状态，控制清污模组运行、行走小车(1)的行走及远传监控或人工操作，且整个设备通过能源系统实现供电或者供气，行走小车(1)上还安装有安保系统。

2.根据权利要求1所述的一种可无线操控或自主工作的出水堰除污智能设备，其特征在于：所述行走小车(1)采用履带式行走结构、轮式行走结构或者两者相结合的方式进行移动。

3.根据权利要求1所述的一种可无线操控或自主工作的出水堰除污智能设备，其特征在于：所述行走小车(1)包括车架(11)，所述车架(11)内部两侧均安装有驱动电机(14)，两侧的驱动电机(14)输出端均连接有前车轮(15)和后车轮(16)，左侧的前车轮(15)和左侧的后车轮(16)上啮合设置有左履带(12)，右侧的前车轮(15)和右侧的后车轮(16)上啮合设置有右履带(13)。

4.根据权利要求1所述的一种可无线操控或自主工作的出水堰除污智能设备，其特征在于：所述清污模组包括外部清污模组(3)和内部清污模组(4)，所述外部清污模组(3)采用直流电机驱动的毛刷进行清洁，所述内部清污模组(4)采用直流电机驱动的往返型毛刷带清污结构。

5.根据权利要求1所述的一种可无线操控或自主工作的出水堰除污智能设备，其特征在于：所述车载智能控制与远传系统采用的传感器包括测距传感器、光敏传感器、磁传感器以及激光、雷达、超声扫描传感器。

6.根据权利要求1所述的一种可无线操控或自主工作的出水堰除污智能设备，其特征在于：所述车载智能控制用于控制设备整体的清扫、避障和平移，远传系统用于监视清污效果，并和操作人员或中控设备进行信息交互，实现远程交互式清扫操作或按预定程序实现不同堰槽自主清扫操作。

7.根据权利要求1所述的一种可无线操控或自主工作的出水堰除污智能设备，其特征在于：所述中控与能源仓(2)内安装有多通道遥控接收模块(21)，图传模块(22)、中控模块(23)、电机驱动器(24)、电池模组(25)、高压气瓶(26)、减压器(27)。

8.根据权利要求1所述的一种可无线操控或自主工作的出水堰除污智能设备，其特征在于：所述传感器及图像视觉系统(6)包括安装在行走小车(1)上的前摄像头(61)、后摄像头(62)、前部左右间距传感器(63)、后部左右间距传感器(64)、前方距离传感器(65)、后方距离传感器(66)、底部障碍物传感器(67)，其中的距离传感器采用感应式距离传感器。

9.根据权利要求1所述的一种可无线操控或自主工作的出水堰除污智能设备，其特征在于：所述安保系统(7)安装在行走小车(1)上的浮体材料(71)以及安装在中控与能源仓(2)内的落水断电保护电路模块(72)。