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生態環保產業作為支撐生態文明建設和高質量發展的關鍵力量，正面臨著轉型升級的迫切需求。環保新質生產力，正成為推動產業向前發展的核心力量。本欄目將聚焦生態環保產業的新技術、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創新成果，及時發布環境技術進步獎項，全面介紹行業內的實用技術裝備和示范工程，引導行業持續創新，加快數字、智慧、科技的融合賦能，為經濟社會全面綠色轉型貢獻力量。
生態環境保護實用裝備
2023-Z-5
申報單位
合肥中盛水務發展有限公司
推薦單位
安徽省環境保護產業協會
一、技術簡介
適用范圍
智能巡檢機器人系統設備主要適用于地埋式和半地埋式污水處理廠，如污水處理廠生化池、雨水調蓄池、綜合管廊、污泥處置中心、制水廠砂濾池等多個應用場景。通過整合機器人技術、多傳感器技術、圖像識別技術以及物聯網技術，實現對封閉式污水池全天候、全方位、全自主智能巡檢、監控，及時反饋水環境狀況，同時有效降低勞動強度，降低系統運維成本，提高污水處理廠智能化管理水平，保證污水處理廠的運行安全，填補該領域技術空白。
技術原理
1、巡檢機器人體積小，能夠快速地到達人工不能輕易到達的位置進行巡檢；
2、在巡檢過程中采集水池內相關指標數據，進行數據分析可以協助人工判斷水池運行狀況；
3、對智能巡檢機器人系統可以設置定時巡檢任務，實現全天候自動巡檢。
工藝路線
1、行走裝置及定位跟蹤：巡檢機器人采用懸掛式軌道，通過橡膠輪與軌道面的摩擦力進行移動，通過軌道安裝的光柵進行機器人位置定位及校準；
2、數據精準采集：通過機器人本體安裝的攝像頭進行視頻或者圖像數據的采集；通過機器人本體安裝的氣體傳感器與溫濕度傳感器采集污水廠水池內的氣體參數與環境參數；采用無線組網的通訊實現對巡檢數據及運行狀況的采集；
3、自動分析：異常情況自主返航，信號系統自主反饋；自動選擇最優路線，自主返航完成充電；自動生成巡檢報表，巡檢過程全記錄。
裝備性能參數及執行標準
運行速度：≤0.5M/S可調
定位精度：≤30mm
續航時間：≥4KM
工作溫度：-35℃——+60℃
工作濕度：5%——93%(無冷凝水)
云臺性能：垂直范圍 0°——+90°；水平范圍 0°——355°
攝像頭性能：分辨率：1920 * 1080；變焦倍數：光學變焦4倍，數字變焦16倍
防護等級：IP66
應用效果
在一般污水處理廠的整個污水處理環節中，運維人員需要每隔幾個小時就要進行一次例行巡檢，而在污水處理的環節中，有很多場景運維人員無法輕易到達，同時還需要進行安全防護，對水廠的運行增加了大量的人力物力，本套裝備應用到污水處理廠后，運維人員只需要在中控室，通過設置巡檢機器人的巡檢任務就能夠完成日常的巡檢工作，有效地降低運維人員的工作強度和危險系數，同時能夠根據巡檢機器人采集到的數據進行工況與設備的分析，提高了水廠的運行效率，減少了水廠系統的運維成本。
研發背景
為了保證污水處理廠的正常工作，需要定期對污水處理廠進行現場巡檢，以保障污水處理廠安全運行。國內大多數污水處理廠的巡檢任務都是由人工完成的，耗時耗力，特別是封閉式生化池通常是巡檢人員在開孔的池板上探頭觀察或手持儀表巡查，觀察難度大、巡視死角多、工作強度大，且池內環境復雜惡劣，并聚集有毒有害氣體易導致人員中毒，危險性很大。同時，生化池內有機物在厭氧消化過程中會釋放大量的甲烷和硫化氫，通過檢查孔溢出后，遇到火星極易發生爆炸，對巡檢人員及整個污水池的安全會造成非常嚴重的威脅。由于人工巡檢的局限性，獲取的池內曝氣情況容易失真，會造成無法準確地判斷污水處理設施的運轉狀況，對最終的出水水質造成嚴重的影響，存在化學污染的可能性。
本項目研發的智能巡檢機器人，通過實時監測池內H2S、NH3、CH4、O2的濃度、拍攝污水曝氣狀況，解決了信息采集及反饋的不精確不及時等問題，杜絕了人員傷害、爆炸風險以及潛在的化學污染，對污水處理廠安全運行起到非常重要的作用，并將智能化、信息化、自動化技術運用到封閉式污水處理單元，開創了封閉式污水池巡檢的新思路，為未來污水處理大數據平臺系統的開發奠定了基礎，填補了國內該領域技術空白，意義重大。
裝備特點
本套設備是以巡檢機器人為核心的智能巡檢系統，整合機器人技術、視頻檢測技術、多傳感器融合技術、導航定位技術以及物聯網技術等，實現對污水池的全天候、全方位、全自主智能巡檢和監控，有效降低勞動強度，降低系統運維成本，提高正常巡檢作業和管理的自動化和智能化水平。
智能巡檢機器人采用模塊化設計，主要構成部件都可進行模塊化拆裝，提高了維修的便利性。整套系統采用基于無線組網通訊技術，實現搭建寬窄、固移結合的巡檢通信系統，建立數據傳輸通道，解決移動、遮蔽非視距等復雜應用場景下的巡檢通信需求。
二、典型應用案例
案例名稱
白龍港污水處理廠提標改造工程BLG-E11標項目(智能機器人系統設備安裝及調試)
案例簡介
上海白龍港污水處理廠提標改造工程，白龍港污水廠廠外新征用地分為三塊，分別為西北地塊、西南地塊和南部地塊。西北地塊布置50萬m3/d 一級A全流程地下污水處理廠，西南地塊布置20 萬m3/d生物處理設施，南部地塊布置50萬m3/d生物處理設施和180萬m3/d深度處理設施，另50萬m3/d深度處理設施設置在廠區現狀用地內。
我司在該項目中主要負責生化池內部使用的智能巡檢機器人的供貨及安裝調試工作，主要是配合污水處理廠能夠實施觀察到地埋封閉式生化池內部運營實景觀察，同時對曝狀態進行分析監查，為污水處理廠的運營工作提供助力。
達到的標準或性能要求
運行速度：≤0.5M/S可調
定位精度：≤30mm
續航時間：≥4KM
工作溫度：-35℃——+60℃
工作濕度：5%——93%(無冷凝水)
云臺性能：垂直范圍 0°——+90°；水平范圍 0°——355°
攝像頭性能：分辨率：1920 * 1080；變焦倍數：光學變焦4倍，數字變焦16倍
防護等級：IP66
業主單位
上海電科智能系統股份有限公司
投運時間
自2019年6月19日—2020年12月31日
工藝流程
1、行走裝置及定位跟蹤：巡檢機器人采用懸掛式軌道，通過橡膠輪與軌道面的摩擦力進行移動，通過軌道安裝的光柵進行機器人位置定位及校準；
2、數據精準采集：通過機器人本體安裝的攝像頭進行視頻或者圖像數據的采集；通過機器人本體安裝的氣體傳感器與溫濕度傳感器采集污水廠水池內的氣體參數與環境參數；采用無線組網的通訊實現對巡檢數據及運行狀況的采集；
3、自動分析：異常情況自主返航，信號系統自主反饋；自動選擇最優路線，自主返航完成充電；自動生成巡檢報表，巡檢過程全記錄。
運行情況
智能巡檢機器人系統運行穩定，實時監測池內H2S、NH3、CH4、O2的濃度，并進行曝氣狀況分析預測，達到設計時預定的功能。
智能巡檢機器人替代人工在地下污水處理廠進行巡檢，通過實時監測池內H2S、NH3、CH4、O2的濃度、拍攝污水曝氣狀況，解決了信息采集及反饋的不精確不及時等問題，杜絕了人員傷害、爆炸風險以及潛在的化學污染，對污水處理廠的安全運行起到非常重要的作用，智能巡檢機器人通過集成高清圖像、自動化水質采樣于一體，實現曝氣池實時作業狀態信息與樣本的采集。通過氣泡群圖像分析對曝氣狀態進行智能判斷與曝氣量統計，曝氣智能識別分析預測系統，實現曝氣量的識別與預測，對生物反應池運行健康狀態的精準診斷。智能巡檢設備軟件監控平臺可對污水廠進行集中監控和管理，可對所轄廠區內多組系統進行更高層次的綜合控制和管理，將智能化、信息化、自動化技術運用到封閉式污水處理單元，開創了封閉式污水池巡檢的新思路，也為未來污水處理大數據平臺系統的開發奠定了基礎，填補了國內該領域技術空白。
三、技術申報單位聯系信息
單位名稱：合肥中盛水務發展有限公司
單位地址：安徽省合肥經濟技術開發區九龍路與榮成路交口東湖高新創新中心19幢
聯系人：王兵兵
原標題：環保新質生產力 |智能巡檢機器人系統
