CN118615948A - 一种装配式药剂制备加注系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种装配式药剂制备加注系统及方法，包括：转运装置，用于转运药剂吨袋；搅拌装置，用于搅拌该药剂吨袋中的药剂直至搅拌池中的药液达到所需浓度；加注装置，用于将所搅拌的药液进行加注。本发明能够实现智能仓储与输运、破袋、搅拌、加注，降低现有技术中日常运维人员的安全隐患和工作强度，减少运维费用，提高药剂加注效率及稳定性，改善厂区环境，在污水处理厂、再生水厂及其他需要定量加药的各类厂站的药剂制备及加注领域的研究和应用具有经济价值。

Description

一种装配式药剂制备加注系统及方法

技术领域

本发明属于污水处理厂、再生水厂及其他需要定量加药的各类厂站的药剂制备及加注领域，具体涉及一种装配式药剂制备加注系统及方法。

背景技术

污水处理厂、再生水厂以及其他各类厂站在其日常运营中，药剂的准确制备和投加是保证水处理效果和环境安全的关键环节。这些工艺流程对药剂的精确投加和制备要求极高，以确保处理效果和环保标准的达成。

目前，许多污水处理厂和再生水厂等设施依赖人工操作来完成药剂的运输、拆袋及投加工作。这种依赖不仅增加了工作人员的劳动强度，还可能导致处理效率和精确度的不足。同时，车间的工作环境往往较差，不利于持续和安全的运营。在现有的操作模式中，车间内常见的问题包括空间中的危险气体超标和较大的粉尘问题。这些环境问题不仅威胁到运维人员的健康和安全，还可能影响设备的正常运行和长期耐用性。此外，人工操作的不一致性也可能导致药剂投加的不准确，影响整个水处理系统的效果。

因此，需要一种将机器人应用于智能仓储与投加、视觉识别定量加注等功能的系统，从而减轻人员的劳动强度，提高工作环境质量，并确保处理过程的高效和安全。

发明内容

本发明旨在提供一种装配式药剂制备加注系统及方法，能够实现智能仓储与输运、破袋、搅拌和加注，能够解决目前依赖人工进行药剂制备及投加的人工成本和安全隐患较大的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种装配式药剂制备加注系统，包括：转运装置，用于转运药剂吨袋；搅拌装置，用于搅拌该药剂吨袋中的药剂直至搅拌池中的药液达到所需浓度；加注装置，用于将所搅拌的药液进行加注。

优选地，该转运装置包括：转运机器人，用于将该药剂吨袋转运至仓储架旁边；第一穿梭车，用于对所转运的该药剂吨袋进行码垛；起重机，用于抓取该药剂吨袋并投放；以及第二穿梭车，用于配合该起重机抓取该药剂吨袋。

优选地，该装配式药剂制备加注系统还包括破袋装置，用于接收所投放的药剂吨袋并且进行破袋；该起重机用于将所抓取的药剂吨袋中的药剂投放至该破袋装置中。

优选地，该破袋装置包括：盖板，用于在该起重机移动至该破袋装置上方时开启；刀片，通过螺栓与15cm×15cm的钢板连接,该钢板的底部安装有直线往复运动机构,该刀片进行直线往复运动完成破袋，该直线往复运动机构的行程根据该药剂吨袋的规格尺寸调整。

优选地，该破袋装置还包括：药剂容纳罐，用于容纳破袋后该药剂；药剂称重器，用于检测该药剂容纳罐的重量变化，并在该重量变化小于预先设定的阈值的情况下，检测该盖板的开启状态并发出报警信息。

优选地，该加注装置包括：视觉识别器，位于该加注装置上，连接中控系统，用于识别加注口并给该中控系统反馈坐标进行定位；定量控制器，包括定量流量计和电动开关阀，用于实现该药液的定量加注。

根据本发明的另一个方面，提供一种药剂制备加注方法，包括：转运装置转运药剂吨袋；搅拌装置搅拌该药剂吨袋中的药剂直至搅拌池中的药液达到所需浓度；加注装置将所搅拌的药液进行加注。

优选地，该转运装置转运药剂吨袋包括：转运机器人将该药剂吨袋转运至仓储架旁边，第一穿梭车对所转运的该药剂吨袋进行码垛，起重机抓取该药剂吨袋并投放至该搅拌装置，第二穿梭车配合该起重机抓取该药剂吨袋。

优选地，转运装置转运药剂吨袋之后还包括：破袋装置接收所投放的药剂吨袋并且进行破袋；该起重机将所抓取的药剂吨袋中的药剂投放至该破袋装置中。

优选地，加注装置将所搅拌的药液进行加注包括：位于该加注装置上的视觉识别器识别加注口，并给中控系统反馈坐标进行定位；通过由定量控制器控制的电动开关阀和定量流量计进行该药液的定量加注。

本发明通过提供一种装配式药剂制备加注系统及方法，包括：转运装置，用于转运药剂吨袋；搅拌装置，用于搅拌该药剂吨袋中的药剂直至搅拌池中的药液达到所需浓度；加注装置，用于将所搅拌的药液进行加注。本发明能够实现智能仓储与输运、破袋、搅拌、加注，能够降低现有技术中日常运维人员的安全隐患和工作强度，减少运维费用，提高药剂加注效率及稳定性，改善厂区环境，在污水处理厂、再生水厂及其他需要定量加药的各类厂站的药剂制备及加注领域具有经济价值。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的药剂制备及定量加注流程图；

图2是根据本发明实施例的定量加注系统的模型图；

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

现在将详细地参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“上”“下”“内”和“外”用于参考在图中所示的示例性实施方案的特征的位置来对这些特征进行描述。

本发明实施例提供了一种装配式药剂制备加注系统，包括：转运装置，用于转运药剂吨袋；搅拌装置，用于搅拌该药剂吨袋中的药剂直至搅拌池中的药液达到所需浓度；加注装置，用于将所搅拌的药液进行加注。

相关技术中，药剂的转运、搅拌和加注过程通常依赖人工操作，这导致效率低下且存在安全隐患。本发明实施例中，提供了一种装配式药剂制备加注系统，其中转运装置自动搬运药剂吨袋，搅拌装置确保药液在搅拌池中达到所需浓度，加注装置则实现精确的药液加注。这种自动化集成系统显著提高了操作效率，减少了人工干预，同时提升了药剂处理的精确性和安全性。

根据本发明实施例，该转运装置包括：转运机器人，用于将该药剂吨袋转运至仓储架旁边；第一穿梭车，用于对所转运的该药剂吨袋进行码垛；起重机，用于抓取该药剂吨袋并投放；以及第二穿梭车，用于配合该起重机抓取该药剂吨袋。

本发明实施例中，通过集成转运机器人、第一穿梭车、起重机和第二穿梭车，实现了药剂吨袋的高效和安全转运。转运机器人负责将药剂吨袋运送至仓储架旁，而第一穿梭车则进行精确的码垛操作，确保存储效率和空间利用最大化。起重机在此系统中扮演关键角色，精准地抓取和安置药剂吨袋，减少了人工搬运中的物理负担和潜在危险。第二穿梭车与起重机协同工作，为药剂吨袋的精确定位和移动提供支持，这一整体方案大幅提升了操作的自动化水平和工作效率，同时确保了过程的安全性和药剂的完整性。

同时，该转运机器人配套设置照明模块或红外夜视仪、视频及音频采集模块、扩音模块、视觉识别模块、WIFI定位模块、感应识别模块，通过WIFI定位系统连接厂区中控系统，该转运机器人一般位于充电平台待命，可按系统设定程序自动运行，也可手动远程操作。

各转运机器人还集成各种气体监测设备，将NH₃、H₂S、CH₄、CO、CO₂、O₂等气体浓度数据实时传送至厂区中控系统，当超过限定值时便进行报警。

转运机器人按系统设定程序及路线巡检，也可手动远程操作。此外，转运机器人在运行过程中需要避免障碍物，并规避遇到的障碍物。通过激光雷达、超声波传感器等感知设备，实时检测周围障碍物的位置和距离。然后根据障碍物的信息，使用路径规划算法避开障碍物，确保机器人的安全运行。

根据本发明实施例，该装配式药剂制备加注系统还包括破袋装置，用于接收所投放的药剂吨袋并且进行破袋；该起重机用于将所抓取的药剂吨袋中的药剂投放至该破袋装置中。

本发明实施例中，通过包含破袋装置和起重机的协同操作，实现了自动化的药剂吨袋开袋和药剂释放过程。破袋装置设计用于安全且高效地打开药剂吨袋，从而允许药剂顺利转移到后续的处理设备中，这一步骤显著减少了人工开袋可能带来的健康风险和时间消耗。起重机的使用，确保了从仓储架到破袋装置的精准药剂投放，进一步降低了物料损失和环境污染的可能性。

根据本发明实施例，该破袋装置包括：盖板，用于在该起重机移动至该破袋装置上方时开启；刀片，通过螺栓与15cm×15cm的钢板连接,该钢板的底部安装有直线往复运动机构,该刀片进行直线往复运动完成破袋，该直线往复运动机构的行程根据该药剂吨袋的规格尺寸调整。

本发明实施例中，该破袋装置的设计包括一个自动化的盖板和刀片系统，旨在提高药剂吨袋的破袋效率和安全性。盖板配有自动开启功能，当起重机将药剂吨袋移至破袋装置上方时，盖板自动开启以准备接收吨袋。这种自动化的开启机制减少了操作员需要执行的手动步骤，从而降低了工作的复杂性和潜在的安全风险。刀片部分设计用于精准快速地切开药剂吨袋，保证药剂能够被有效且完整地释放到后续的处理单元中。这些刀片可以根据药剂吨袋的材质和尺寸进行优化配置，确保切割过程既高效又安全，避免了药剂的泄漏或不必要的物料浪费。

根据本发明实施例，该破袋装置还包括：药剂容纳罐，用于容纳破袋后该药剂；药剂称重器，用于检测该药剂容纳罐的重量变化，并在该重量变化小于预先设定的阈值的情况下，检测该盖板的开启状态并发出报警信息。

本发明实施例中，破袋装置的设计进一步包括药剂容纳罐和药剂称重器，药剂容纳罐用于安全地容纳破袋后的药剂，确保其不受外部环境影响，同时便于后续处理流程的进行。药剂称重器的加入能够实时监控药剂容纳罐中药剂的重量变化。

特别地，当药剂容纳罐的重量变化小于预设阈值时，这表明破袋过程未完全成功或药剂未完全释放。在这种情况下，药剂称重器不仅会检测盖板的开启状态，还会自动发出报警信息。这一报警机制增强了系统的自动化安全监控，允许操作人员及时响应潜在的操作问题或设备故障，避免了可能的生产延误和药剂浪费。

根据本发明实施例，该加注装置包括：视觉识别器，位于该加注装置上，连接中控系统，用于识别加注口并给该中控系统反馈坐标进行定位；定量控制器，包括定量流量计和电动开关阀，用于实现该药液的定量加注。

本发明实施例中，加注装置的设计通过集成视觉识别器和定量控制器，大幅提升了药液加注过程的精确性和自动化水平。视觉识别器位于加注装置上方，能够准确识别加注口的位置，并将相关坐标信息实时反馈给中控系统。这种智能化的坐标定位系统使得整个加注过程更为精确，确保药液能够准确无误地加注到指定的接收容器中，从而减少误差和物料浪费。定量控制器部分包括定量流量计和电动开关阀，这使得药液的加注不仅精确控制在预设的量，而且操作的连续性和可重复性得到保证。定量流量计确保每次加注的药液量恰到好处，电动开关阀则提供快速响应的开闭控制，从而实现高效的流程管理。这种定量控制机制不仅提高了加注效率，也优化了药剂的使用效率，避免过量或不足，确保了加注过程的环保性和经济性。

根据本发明的另一个实施例，提供一种药剂制备加注方法，包括：转运装置转运药剂吨袋；搅拌装置搅拌该药剂吨袋中的药剂直至搅拌池中的药液达到所需浓度；加注装置将所搅拌的药液进行加注。

本发明的另一个实施例中，提供了一种药剂制备加注方法，该方法有效整合了转运装置、搅拌装置和加注装置的操作，实现了药剂处理过程的全自动化。首先，转运装置负责将药剂吨袋从存储区安全转运至搅拌区，此步骤减少了人工搬运的需求和相关的劳动强度，同时提高了操作的安全性。接着，搅拌装置自动搅拌药剂吨袋中的药剂，直到搅拌池中的药液达到预设的浓度要求。最后，加注装置接管，将调配好的药液准确无误地加注到需要的容器或系统中。加注过程中，通过先进的控制系统，如定量控制器和视觉识别系统，确保每次加注精准，避免浪费并确保环境安全。

根据本发明实施例，该转运装置转运药剂吨袋包括：转运机器人将该药剂吨袋转运至仓储架旁边，第一穿梭车对所转运的该药剂吨袋进行码垛，起重机抓取该药剂吨袋并投放至该搅拌装置，第二穿梭车配合该起重机抓取该药剂吨袋。

本发明实施例中，通过一套精密协调的转运装置，包括转运机器人、第一穿梭车、起重机和第二穿梭车，实现了药剂吨袋的高效转运和精确定位。转运机器人首先将药剂吨袋安全地移动至仓储架旁，随后第一穿梭车进行精确码垛，以优化存储空间并保证吨袋稳定性。起重机紧接着抓取吨袋并将其准确无误地投放至搅拌装置，整个过程中第二穿梭车提供必要的支持和稳定，确保整个操作流程的高效性和安全性。这种自动化的转运系统显著提高了药剂处理的效率，降低了人工操作的风险，适合大规模工业应用。

根据本发明实施例，转运装置转运药剂吨袋之后还包括：破袋装置接收所投放的药剂吨袋并且进行破袋；该起重机将所抓取的药剂吨袋中的药剂投放至该破袋装置中。

本发明实施例中，通过起重机和破袋装置的协同工作，优化了药剂吨袋的处理过程。起重机精确地将药剂吨袋定位并放置到破袋装置中，此装置随后自动开启吨袋，释放内部药剂以供后续处理。这一流程不仅自动化程度高，减少了人工操作，而且通过确保药剂的安全、准确释放，显著提高了处理效率和工作场所的安全性，有效避免了人工破袋可能引起的健康和安全问题。

根据本发明实施例，加注装置将所搅拌的药液进行加注包括：位于该加注装置上的视觉识别器识别加注口，并给中控系统反馈坐标进行定位；通过由定量控制器控制的电动开关阀和定量流量计进行该药液的定量加注。

本发明实施例中，通过一种高度自动化的加注装置，精确地执行药液的加注工作。该加注装置包括一个位于装置上的视觉识别器，此识别器能够准确地识别加注口，并将其位置坐标实时反馈给中控系统以确保精确定位，减少了人为操作的需求和相关的错误可能性。进一步地，加注过程由一个精确的定量控制器进行管理，该控制器包括一个电动开关阀和定量流量计。电动开关阀根据流量计的反馈控制药液的流量，确保每次加注都达到预设的精确量。这不仅提高了药液使用的精确度，也确保了加注过程的一致性和重复性。

结合附图进一步说明如下：

图1示出了根据本发明实施例的药剂制备及定量加注流程图，图2示出了根据本发明实施例的定量加注系统的模型图，如图所示，吨袋药剂叉车卸货并通过转运机器人上料至仓储架一侧，该侧穿梭车吨袋进行码垛。除叉车卸货外，其余流程均通过路径规划及传感器实现无人化操作。转运机器人及穿梭车可远程控制。

仓储架非上料侧的另外一部穿梭车将吨袋药剂运输至仓储架非上料侧边缘，电动葫芦可起吊吨袋至前方的吨袋破袋器。破袋后通过下部的输送螺旋输送至搅拌水池。

搅拌水池内有两台立式快速搅拌器，并配备浓度计及液位计，该池液位计与进水电动阀门连锁。当浓度达到预设浓度时，再将药剂溶液泵送至储液池，储液池配套液位计，该池液位计与水泵连锁，防止溢流。

储液池泵送药剂至定量加注系统，并形成循环，定量加注系统是该循环管路的支线，通过阀门控制加注环节。加注流程：容器就位后，视觉识别系统自动扫描启动。视觉识别系统首先进行灌口识别，并反馈坐标给控制系统，液压站根据控制系统的指令，驱动带有加注垂管的小车并定位灌装口。下一步垂管插入罐车后，装车控制阀打开，启动定量装车程序，PLC通过流量计来进行定量操作，并通过防溢探头来防止超装。当灌装结束后，定量控制仪控制关闭电动阀，当阀门关闭到位，定量控制仪数据不再变动后，垂管提升归位，加注流程结束。

综上，本发明具有以下优点：

(1)使用范围广泛，可用于污水处理厂、再生水厂、及所有需要加药工艺的各种处理厂站。

(2)本发明一种装配式药剂智能制备加注模块，可以实现无人现场操作，远程自动卸料转运及投加药剂。

(3)可以在各种不适宜人员进入或长时间驻留的场所运行。

(4)可以方便运输各种设备，减少人员劳动强度。

(5)通过无人巡检功能，可以降低地下空间的通风、除臭运行负荷，降低运行费用。

以上实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对发明的实施方式进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在下述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，而这些属于本发明原理和精神所引出的多种变化、修改、替换和变形，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种药剂制备加注系统，其特征在于，包括：

转运装置，用于转运药剂吨袋；

搅拌装置，用于搅拌所述药剂吨袋中的药剂直至搅拌池中的药液达到所需浓度；

加注装置，用于将所搅拌的药液进行加注。

2.根据权利要求1所述的药剂制备加注系统，其特征在于，所述转运装置包括：

转运机器人，用于将所述药剂吨袋转运至仓储架旁边；

第一穿梭车，用于对所转运的所述药剂吨袋进行码垛；

起重机，用于抓取所述药剂吨袋并投放；以及

第二穿梭车，用于配合所述起重机抓取所述药剂吨袋。

3.根据权利要求2所述的药剂制备加注系统，其特征在于，还包括：

破袋装置，用于接收所投放的药剂吨袋并且进行破袋；

所述起重机用于将所抓取的药剂吨袋中的药剂投放至所述破袋装置中。

4.根据权利要求3所述的药剂制备加注系统，其特征在于，所述破袋装置包括：

盖板，用于在所述起重机移动至所述破袋装置上方时开启；

刀片，通过螺栓与15cm×15cm的钢板连接,所述钢板的底部安装有直线往复运动机构,所述刀片进行直线往复运动完成破袋，所述直线往复运动机构的行程根据所述药剂吨袋的规格尺寸调整。

5.根据权利要求4所述的药剂制备加注系统，其特征在于，所述破袋装置还包括：

药剂容纳罐，用于容纳破袋后所述药剂；

药剂称重器，用于检测所述药剂容纳罐的重量变化，并在所述重量变化小于预先设定的阈值的情况下，检测所述盖板的开启状态并发出报警信息。

6.根据权利要求1至5任一项所述的药剂制备加注系统，其特征在于，所述加注装置包括：

视觉识别器，位于所述加注装置上，连接中控系统，用于识别加注口并给所述中控系统反馈坐标进行定位；

定量控制器，包括定量流量计和电动开关阀，用于实现所述药液的定量加注。

7.一种药剂制备加注方法，其特征在于，包括：

转运装置转运药剂吨袋；

搅拌装置搅拌所述药剂吨袋中的药剂直至搅拌池中的药液达到所需浓度；

加注装置将所搅拌的药液进行加注。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，转运装置转运药剂吨袋包括：

转运机器人将所述药剂吨袋转运至仓储架旁边，第一穿梭车对所转运的所述药剂吨袋进行码垛，起重机抓取所述药剂吨袋并投放至所述搅拌装置，第二穿梭车配合所述起重机抓取所述药剂吨袋。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，转运装置转运药剂吨袋之后还包括：

破袋装置接收所投放的药剂吨袋并且进行破袋；所述起重机将所抓取的药剂吨袋中的药剂投放至所述破袋装置中。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，加注装置将所搅拌的药液进行加注包括：

位于所述加注装置上的视觉识别器识别加注口，并给中控系统反馈坐标进行定位；

通过由定量控制器控制的电动开关阀和定量流量计进行所述药液的定量加注。