技术领域
[0001] 本
发明属于环境修复领域，具体涉及一种湖泊水库中药剂自动混合及投加集成装置。
背景技术
[0002] 随着湖库夏秋季藻类污染的产生和频次升高，应急污染治理迫在眉睫。湖库应急处置技术种类繁多，但由于湖库水大多为
饮用水源，其安全性和敏感性较强，目前湖库应急主要措施有污染源控制、
水体置换，药剂投加等，更多采用的就是药剂投加。由于水库水质的敏感性和安全性要求更高，而且湖库面积往往非常大，也具备一定的深度，有些湖库水动
力较差，几乎不流动，同时也受治理成本制约，这就对投加药剂的方式、用量及效果等提出了非常高的要求，投加量不均匀或者未充分混合，不但增加药剂成本还可能给水体带来二次污染。因此急需提出一种适宜于湖库投药的自动混合加药装置。
发明内容
[0003] 本发明提供一种湖泊水库中药剂自动混合及投加集成装置，实现湖库应急处置药剂的自动混合和投加。
[0004] 本发明的技术方案如下：
[0005] 一种湖泊水库中药剂自动混合及投加集成装置，包括：
[0006] 浮体系统，用于为所述集成装置提供
浮力；
[0007] 溶药系统，用于溶解固体药剂以提供药剂溶液，所述溶药系统设置于所述浮体系统上；
[0008] 投加系统，用于将所述药剂溶液投入湖泊水库，所述投加系统设置于所述浮体系统上，所述投加系统的入口通过管路系统与所述溶药系统的出口连接，所述投加系统的出口通过管路系统连接一可升降布药器；
[0009] 控制系统，所述控制系统与所述浮体系统连接，并控制所述浮体系统的运动；所述控制系统与所述溶药系统连接，并控制所述溶药系统的药剂的溶解；所述控制系统与所述投加系统连接，并控制所述药剂溶液的投加。
[0010] 优选的，所述可升降布药器包括
绞盘、布药器、第一
电机，所述绞盘通过
支架固定在所述浮体系统上，所述绞盘上缠绕有绞绳，所述绞绳的自由端与所述布药器连接；所述控制系统与所述第一电机连接，控制所述第一电机驱动所述绞盘旋转，所述绞盘旋转带动所述绞绳自由端上升或下降，从而控制所述布药器上升或下降。
[0011] 优选的，所述布药器包括一根竖直的中空管和连接于所述中空管底部的布水盘，所述布药器顶部通过软管与所述投加系统出口的管路系统连接，所述布水盘通过所述绞绳与所述绞盘连接，所述布水盘
侧壁上设置有若干分布管。
[0012] 优选的，所述投加系统通过加药
泵与所述溶药系统连接，所述加药泵的进口通过管路系统与所述溶药系统连接，所述加药泵出口的管路系统通过所述软管与所述布药器连接，所述控制系统与所述加药泵连接用于控制所述药剂溶液的投加。
[0013] 优选的，所述分布管呈星型分布，所述分布管靠近底部的两侧各有一排均匀分布的小孔洞，确保药剂溶液均匀洒布水中。
[0014] 优选的，所述浮体系统包括浮体、推进电机以及供电装置，所述浮体为船或浮筒装置，所述浮体上方安装有
太阳能光伏板及锂电
蓄电池作为所述供电装置，所述供电装置用于为所述集成装置上所有用电设备供电，所述浮体上设置有所述推进电机，所述控制系统与所述推进电机连接用于控制所述浮体系统的运动。
[0015] 优选的，所述溶药系统包括罐体和搅拌器、第二电机，所述搅拌器设置于所述罐体内部，所述控制系统控制所述第二电机驱动所述搅拌器，对加入所述罐体内的固体药剂进行固液混合搅拌，形成药剂溶液。
[0016] 优选的，所述溶药系统还包括液位计、补水泵，所述液位计、补水泵与所述控制系统连接，所述控制系统控制所述补水泵、所述液位计以控制溶解药剂所需的补水量。
[0017] 优选的，还包括与控制系统连接的
超声波探测仪，所述
超声波探测仪测定所述可升降布药器的入水深度，并将
信号反馈至控制，协助控制加药深度。
[0018] 优选的，还包括与控制系统连接的GPS
定位系统、
图像识别装置，所述GPS定位系统设置用于为所述控制系统提供所述集成装置的
位置数据，所述控制系统根据所述GPS定位系统的位置数据驱动所述装置按照设定运动程序运动；所述图像识别装置设置用于对周边水域的图像监控，以识别存在藻类爆发
风险水域，并将信号反馈至控制系统，协助实现巡检加药功能。
[0019] 优选的，所述控制系统还包括
数据采集传输系统；所述数据采集传输系统采集所述控制系统的数据并传输至中控室，供分析使用。
[0020] 与
现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0021] 1、装置可以实现药剂的自动高效混合和投加；
[0022] 2、装置采用控制系统自动控制，能减少人力，节省人力成本；
[0023] 3、装置采用仪表和控制系统，能够实现药剂按需定量投加，且确保准确计量；
[0024] 4、装置采用可升降布水器，能在不同水深的条件下，将药剂由点扩散到面，均匀撒布药剂，提高药剂的利用率，同时也可搅拌水体；
[0025] 6、装置采用GPS定位可实施精准定点加药；
[0026] 7、自控系统集成图像识别装置，具有在水域的日常巡检过程中自动识别投药功能，防范局部范围的藻类爆发风险。
[0027] 8、装置自带数据采集传输系统，可将药剂投加相关数据收集上传。
[0028] 当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0029] 图1为本发明
实施例的集成装置正视图；
[0030] 图2为本发明实施例的集成装置俯视图
[0031] 图3为本发明实施例的集成装置侧视图；
[0032] 图4为本发明实施例的布药器结构示意图；
[0033] 图5为本发明实施例的绞盘结构示意图；
[0034] 图中标记：
[0035] 1浮体系统；
[0036] 2加药泵；
[0037] 3罐体；
[0038] 4搅拌器；
[0039] 5绞盘；
[0042] 503轱辘；
[0043] 6第一电机；
[0044] 7布药器；
[0045] 701中空管；
[0046] 702布水盘；
[0047] 703软管；
[0048] 704分布管；
[0049] 705小孔洞；
[0050] 8连接套筒；
[0051] 9管路系统；
[0052] 10绞绳；
[0053] 11超声波探测仪；
[0054] 12控制系统；
[0055] 13液位计；
[0056] 14流量计。
具体实施方式
[0057] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
[0058] 实施例
[0059] 一种湖泊水库中药剂自动混合及投加集成装置，包括：
[0060] 浮体系统，用于为所述集成装置提供浮力；
[0061] 溶药系统，用于溶解固体药剂以提供药剂溶液，所述溶药系统设置于所述浮体系统上；
[0062] 投加系统，用于将所述药剂溶液投入湖泊水库，所述投加系统设置于所述浮体系统上，所述投加系统的入口通过管路系统与所述溶药系统的出口连接，所述投加系统的出口通过管路系统连接一可升降布药器；
[0063] 控制系统，所述控制系统与所述浮体系统连接，并控制所述浮体系统的运动；所述控制系统与所述溶药系统连接，并控制所述溶药系统的药剂的溶解；所述控制系统与所述投加系统连接，并控制所述药剂溶液的投加。
[0064] 具体的，参见图1-图3，浮体系统1可采用船或各种类型的浮筒装置作为浮体，浮体上方为一不锈
钢平板，平板上方安装有溶药系统、投加系统、太阳能光伏板及锂电
蓄电池作为供电装置，所述供电装置为集成装置上所有用电设备供电，平板下方为漂浮装置及推进电机，浮体系统1的运动受控制系统12控制。
[0065] 所述溶药系统包括罐体3、搅拌器4、第二电机(图中未示出)，所述搅拌器4设置于所述罐体内部，所述控制系统与第二电机连接以控制电机的启停，所述控制系统12控制所述第二电机驱动所述搅拌器4，对加入所述罐体内的固体药剂进行固液混合搅拌，形成药剂溶液。可选的，所述控制系统可于所述搅拌器连接，控制并记录搅拌器的转数。
[0066] 所述溶药系统还包括液位计13、补水泵(图中未示出)，所述液位计13、补水泵与所述控制系统12连接，液位计检测罐体3内的液位并将信号反馈给控制系统，控制系统根据液位计的信号控制补水泵以控制药剂罐内溶解药剂所需的补水量，以实现对药剂溶液浓度的控制。同时，当溶药系统内药剂溶液加入湖泊水库中时，控制系统可通过液位计的信号反馈来实时监控药剂溶液的加入量。
[0067] 结合图1、图5，投加系统的可升降布药器包括绞盘5、布药器7、第一电机6，所述绞盘5通过支架固定在所述浮体系统1上，所述绞盘5上缠绕有绞绳10，所述绞绳10的自由端与所述布药器7连接；所述控制系统与所述第一电机6连接，控制所述第一电机6驱动所述绞盘旋转，所述绞盘旋转带动所述绞绳自由端上升或下降，从而控制所述布药器上升或下降。绞盘5包含中心轴501、
减速齿轮组502、轱辘503，在减速齿轮组502的
外壳上设置一支架用于安装轱辘，通过轱辘的设置使得绞绳延伸至浮体外侧，在入水时，不被浮体遮挡影响运动轨迹，绞绳为
钢丝绳，绞绳一端缠绕在中心轴上，绞绳的自由端半绕在轱辘上，第一电机驱动减速齿轮组转动，从而与带动减速齿轮组连接的中心轴上的绞绳收卷或释放，在布药器的重力作用下，带动轱辘上半绕的钢丝绳收卷或者放出，通过径向转动控制钢丝绳入水深度，从而控制所述布药器7的入水深度，起到对不同水深分层加药的作用。
[0068] 参见图4、图1，所述布药器7包括一根竖直的中空管701和连接于所述中空管底部的布水盘702，布水盘可采用高
密度聚乙烯，所述布药器7顶部通过软管703与所述投加系统出口的管路系统9连接，软管703(图1中与绞绳10重合)与布药器7的中空管701可通过连接套筒8实现连接，所述布水盘702通过所述绞绳与所述绞盘5连接，所述布水盘702侧壁上设置有若干分布管704。软管703可采用现有的一些软质管，如聚乙烯塑料软管。所述分布管704呈星型分布在布水盘外侧，所述分布管靠近底部的两侧各有一排均匀分布的小孔洞
705，确保药剂溶液均匀洒布水中。药剂溶液在加药泵的作用下，从罐体至管路系统，经软管、中空管、布水盘、分布管后，经分布管上的小孔洞洒布在水中。中空管701可采用
不锈钢筒，使得保持布药器7入水过程中中空管保持竖直，避免了由于布药器倾斜造成绞绳的入水深度与布药器7的入水深度不对应，使绞盘上绞绳的入水深度与布药器7的入水深度更为准确对应。
[0069] 所述投加系统通过加药泵2与所述溶药系统连接，所述加药泵2的进口通过管路系统9所述溶药系统连接，所述加药泵2出口的管路系统9通过所述软管与布药器7连接，所述控制系统与所述加药泵2连接用于控制所述药剂溶液的投加，包括药剂溶液的投加量、投
加速度。当然，为了进一步精确所述药剂溶液的投加量，还可增加设置一流量计用于向控制系统实时反馈剂溶液的加入情况，如在所述加药泵2出口的管路系统9上设置流量计14。
[0070] 集成装置还包括与控制系统连接的超声波探测仪11，所述超声波探测仪11测定所述可升降布药器的入水深度，并将信号反馈至控制，协助控制加药深度。
[0071] 集成装置还包括与控制系统连接的GPS定位系统、图像识别装置，所述GPS定位系统设置用于为所述控制系统提供所述集成装置的位置数据，所述控制系统根据所述GPS定位系统的位置数据驱动所述装置按照设定运动程序运动；所述图像识别装置设置用于对周边水域的图像监控，可包含全
角度监控摄像头及
图像分析软件，以识别存在藻类爆发风险水域，并将信号反馈至控制系统，协助实现巡检加药功能。
[0072] 本发明的控制系统可采用PLC控制系统，还包括数据采集传输系统；所述数据采集传输系统采集所述控制系统的数据并传输至中控室，供分析使用。采集的数据包括：各投加点的药剂投加量、投加速度，
搅拌机转数，绞盘的提升高度，超声波探测仪测定的所述可升降布药器的入水深度，同时通过预设的药剂浓度及稀释倍数系统计算固体药剂的用量，并采用一定的图表等输出。
[0073] 具体工作状态说明：
[0074] 1、将固体药剂和已知量的水加入药剂罐3。
[0075] 2、开启搅拌器4。
[0076] 3、控制系统12控制浮体系统1开到
指定投药点。
[0077] 4、控制系统12启动绞盘5将布药器放至水中，同时超声波探测仪实时监测布药器下沉深度，反馈至自控系统，当布药器到达预设最大深度时，自控系统接收超声波监测仪信号反馈后，发出控制绞盘停止转动的工作指令。(预设最大深度根据加药水体实际水深作预先设定)。
[0078] 5、控制系统12开启加药泵2，药剂进入布药盘，通过布药盘上的均设小孔脉冲喷射至水中，与水充分混合。
[0079] 6、控制系统通过流量计14、液位计13判断药剂投加量是否达到预设值，当布药器在该深度投加完毕后，自控系统指令电动绞盘提升布药器至下一预设深度，继续进行投加；重复以上操作至完成该投药点所有预设深度的加药，自控系统发出指令，加药泵2停止，绞盘5旋转至布药器提升到水面以上后停止工作。
[0080] 7、根据GPS定位，将装置开至另外一个投加点，重复以上过程3-6。
[0081] 8、在日常水域巡检过程中，全角度摄像头对周边水域进行映像监控，同时映像数据实时传输至控制系统内部的映像分析软件模
块，通过对比正常水域影响及调取水域映像
大数据分析，智能识别存在藻类爆发风险的局部范围，通过与GPS定位系统及加药控制环节的联动，在巡检过程指示局部区域的药剂投加工作，从而防范局部范围的藻类爆发风险。
[0082] 9、在药剂投加过程中，数据采集传输系统会记录各投加点的药剂投加量、投加速度，搅拌机转数，绞盘的提升高度，同时通过预设的药剂浓度及稀释倍数系统计算固体药剂的用量，并采用一定的图表等输出。
[0083] 以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本
说明书的内容，可作很多的
修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受
权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
