技术领域

[0001] 本发明属于水环境治理技术领域， 尤其涉及一种河湖泊涌污染底泥的智能环保 疏浚系统。

背景技术

[0002] 河涌是一种幵放式水域， 一般具有水面窄、 流程长、 沿海与近海河流多具有感 潮特征等特点， 湖泊是一种相对封闭的水域， 具有水面宽、 水深浅、 水流速度 缓、 水体交换慢等特点， 河湖泊涌一般容易受季节雨汛影响。 随着社会经济的 迅猛发展， 城市人口急剧增多， 面向城市河湖泊涌的排污量大幅度增加， 河湖 泊涌成了各种污染物的汇集场所， 使水体污染日趋严重， 水环境状况日益恶化 ， 水质变黑发臭、 鱼虾生存环境急剧恶化或无法生存。 河湖泊涌床底底泥受污 染水体长期侵蚀、 多年沉积形成污染底泥且日益加重， 是影响水环境质量的内 在污染源。

[0003] 通常， 疏浚工程中使用的挖泥船的基本工作原理是通 过船上离心式泥泵产生的 真空把挖掘所得到的泥浆经吸泥管吸入， 提升之后再通过船上的排泥管排出。 这种疏浚方式是直接将泥浆吸入泥管并通过排 泥管排出， 存在泥浆中污染物的 二次扩散的问题。

[0004] 在实际操作中， 施工船舶的位置和排岸距离决定了排泥管线的 长度。 近年来， 国内沿海疏浚工程中， 挖泥船的排泥管线均在两至三千米以上， 长距离的排泥 管线的输出必然需要高压， 而且容易出现排泥管线的堵塞问题。

技术问题

[0005] 本发明的目的在于提供一种河湖泊涌污染底泥 的智能环保疏浚系统， 旨在解决 现有疏浚工程中泥浆中污染物存在二次扩散的 技术问题。

问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 本发明是这样实现的， 一种河湖泊涌污染底泥的智能环保疏浚系统， 包括： [0007] 挖掘装置， 所述挖掘装置用于对河湖泊涌进行疏浚并提取 污染底泥， 所述挖掘 装置设有用于抽吸所述污染底泥的泥泵和位于 所述底泥末端以用于输出所述污 染底泥的排泥管；

[0008] 管路输送设备， 包括与所述排泥管密封连接并用于将所述排泥 管输出的所述污 染底泥排出的输送管道；

[0009] 其中， 所述排泥管和所述输送管道全程密闭。

[0010] 进一步地， 所述管路输送设备还包括连接于所述排泥管与 所述输送管道之间的 接力泵。

[0011] 进一步地， 所述输送管道的数量为至少两个， 相邻两所述输送管道之间连接有 中间接力泵。

[0012] 进一步地， 所述河湖泊涌污染底泥的智能环保疏浚系统还 包括多个用于探测输 送管线中的压力的压力传感器以及多个用于探 测所述污染底泥的流量的流量传 感器。

[0013] 进一步地， 各所述压力传感器分布于所述排泥管和所述输 送管道中以及分布于 所述接力泵、 所述泥泵和所述中间接力泵的前后； 各所述流量传感器分布于所 述排泥管和所述输送管道中以及分布于所述接 力泵、 所述泥泵和所述中间接力 泵的前后

[0014] 进一步地， 所述河湖泊涌污染底泥的智能环保疏浚系统还 包括与所述压力传感 器和所述流量传感器电性连接的智能辨识处理 中心， 所述智能辨识处理中心根 据所述压力传感器和所述流量传感器的监测信 号控制所述泥泵、 所述接力泵和 各所述中间接力泵的启闭以及控制所述挖掘装 置动作。

[0015] 进一步地， 所述河湖泊涌污染底泥的智能环保疏浚系统还 包括设置于所述排泥 管一侧并用于对所采挖的所述污染底泥进行污 染物浓度实吋监测的在线监测装 置以及电性连接于所述挖掘装置和所述在线监 测装置的控制装置， 所述控制装 置接收所述在线监测装置的监测结果并回传控 制所述挖掘装置动作。

[0016] 进一步地， 所述河湖泊涌污染底泥的智能环保疏浚系统还 包括设置于挖掘装置 上以实吋监测和控制所述挖掘装置的挖泥生产 作业的卫星定位系统， 所述卫星 定位系统实吋定位所述挖掘装置的挖泥位置和 挖泥深度。 [0017] 进一步地， 所述河湖泊涌污染底泥的智能环保疏浚系统还 包括配置于所述挖掘 装置上并实现低扰动幵挖污染底泥的环保绞刀 装置。

发明的有益效果

有益效果

[0018] 本发明相对于现有技术的技术效果是： 该环保数据系统利用所述挖掘装置在所 述河湖泊涌中进行污染底泥采挖并利用所述泥 泵将所采挖的所述污染底泥抽吸 至所述排泥管内， 通过所述输送管道与所述排泥管密封连接， 以将所述污染底 泥密封输送至待处理场地， 从挖掘到输送整个过程中， 所述污染底泥都处于所 述排泥管和所述输送管道构成的密闭管路中， 可有效避免所述污染底泥在输送 过程中造成泥浆跑冒滴漏的现象， 同吋也可以避免有害恶臭气体扩散对周边环 境造成不良影响， 避免了二次污染的发生。

对附图的简要说明

附图说明

[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案， 下面将对本发明实施例或现有技 术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面所描述的附图仅 仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳 动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0020] 图 1是本发明实施例提供的河湖泊涌污染底泥的� �能环保疏浚系统的布局结构 图；

[0021] 图 2是图 1中河湖泊涌污染底泥的智能环保疏浚系统中� �道输送设备的结构图； [0022] 图 3是图 1中输送管道与各泵之间的一种连接结构图；

[0023] 图 4是图 1中输送管道与各泵之间的另一种连接结构图� �

[0024] 图 5是本发明实施例提供的河湖泊涌污染底泥的� �能环保疏浚系统的结构框图 [0025] 附图标记说明：

[] [表 1]

本发明的实施方式

[0026] 下面详细描述本发明的实施例， 所述实施例的示例在附图中示出， 其中自始至 终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或 具有相同或类似功能的元件。 下 面通过参考附图描述的实施例是示例性的， 旨在用于解释本发明， 而不能理解 为对本发明的限制。

[0027] 在本发明的描述中， 需要理解的是， 术语"长度"、 "宽度"、 "上"、 "下"、 "前" 、 "后"、 "左"、 "右"、 "竖直"、 "水平"、 "顶"、 "底 ""内"、 "外"等指示的方位或 位置关系为基于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于描述本发明和简化 描述， 而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有 特定的方位、 以特定的方 位构造和操作， 因此不能理解为对本发明的限制。

[0028] 此外， 术语"第一"、 "第二 "仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示相对重 要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。 由此， 限定有 "第一"、 "第二 "的特 征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该 特征。 在本发明的描述中， "多个" 的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。

[0029] 在本发明中， 除非另有明确的规定和限定， 术语"安装"、 "相连"、 "连接"、 "固 定"等术语应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或成 一体； 可以是机械连接， 也可以是电连接； 可以是直接相连， 也可以通过中间 媒介间接相连， 可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互 作用关系。 对于 本领域的普通技术人员而言， 可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的 具 体含义。

[0030] 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施例

， 对本发明进行进一步详细说明。

[0031] 请参照图 1至图 5， 本发明实施例提供的河湖泊涌污染底泥的智能 环保疏浚系统 包括：

[0032] 挖掘装置 10， 所述挖掘装置 10用于对河湖泊涌进行疏浚并提取污染底泥， 所述 挖掘装置 10设有用于抽吸所述污染底泥的泥泵 14和位于所述底泥末端以用于输 出所述污染底泥的排泥管 12;

[0033] 管路输送设备 20， 包括与所述排泥管 12密封连接并用于将所述排泥管 12输出的 所述污染底泥排出的输送管道 22；

[0034] 其中， 所述排泥管 12和所述输送管道 22全程密闭。

[0035] 本发明实施例提供的环保数据系统利用所述挖 掘装置 10在所述河湖泊涌中进行 污染底泥采挖并利用所述泥泵 14将所采挖的所述污染底泥抽吸至所述排泥管 12 内， 通过所述输送管道 22与所述排泥管 12密封连接， 以将所述污染底泥密封输 送至待处理场地， 从挖掘到输送整个过程中， 所述污染底泥都处于所述排泥管 1 2和所述输送管道 22构成的密闭管路中， 可有效避免所述污染底泥在输送过程中 造成泥浆跑冒滴漏的现象， 同吋也可以避免有害恶臭气体扩散对周边环境 造成 不良影响， 避免了所述污染底泥的二次扩散。

[0036] 在该实施例中， 所述挖掘装置 10可以是绞吸式挖泥船、 气力泵船或者水陆两栖 挖泥船， 也可以是其他类型的挖泥船， 可以根据河湖泊涌水域大小、 水深分布 、 通航条件、 水体和底泥污染源种类、 污染程度等选择挖掘装置 10， 不限于此 。 更优地， 所述绞吸式挖泥船为拼装式小型环保绞吸式挖 泥船， 例如， 产能 200 ~500立方米 /小吋的拼装式绞吸式挖泥船， 月产能 10~15万立方米， 与底泥处理厂 产能匹配性较好， 适合短期、 大规模、 高强度污染底泥清淤疏浚及处理处置工 程； 而且这类挖泥船船体结构紧凑、 船舶吃水小、 挖泥深度一般可达 9~12m， 施 工作业定位精度高、 作业全程对污染水体、 底泥扰动小， 可 24小吋连续作业， 且具备一定的抗风、 抗凌、 抗汛能力， 环境适应能力强； 另外， 采用拼装式绞 吸挖泥船可以在拆解后通过陆路实现船体的快 速转移， 适合河湖泊涌各种水域 施工。

[0037] 优选地， 所述挖掘装置 10可以选用 200~500立方米 /小吋的拼装式绞吸式挖泥船 ， 例如， 荷兰产的海狸 600、 1200、 1600型绞吸式挖泥船， 这些挖泥船船体结构 紧凑、 船舶吃水小， 可拆解后通过陆路实现快速转移， 适合河湖泊涌内各种水 域施工。

[0038] 在该实施例中， 利用所述排泥管 12与所述输送管道 22相互对接且封闭连接， 以 避免所述污染底泥的二次扩散， 并避免所述污染底泥和水体中有害物质向空气 中扩散， 有效避免了泥浆的跑冒滴漏。

[0039] 请参照图 1和图 2， 进一步地， 所述管路输送设备 20还包括连接于所述排泥管 12 与所述输送管道 22之间的接力泵 24。 通过在所述排泥管 12与所述输送管道 22之 间设置所述接力泵 24， 以保证所述污染底泥的疏浚距离， 大大延长了疏浚距离 ， 并且避免所述污染底泥在所述排泥管 12和所述输送管道 22内出现堵塞现象。

[0040] 请参照图 1和图 2， 进一步地， 所述输送管道 22的数量为至少两个， 相邻两所述 输送管道 22之间连接有中间接力泵 26。 各所述输送管道 22通过多级串联连接的 方式， 并配备所述中间接力泵 26以实现远距离疏浚。

[0041] 在该实施例中， 所述输送管道 22的排距为 1.5km~2.5km， 所述挖掘装置 10的排 泥管 12的排距为 2.5km， 可以根据所设的底泥处理厂距离河道的距离适 吋调整所 述输送管道 22的数量。 如果输送距离为 10km， 则可以采用的输送管道 22数量为 3 -5个， 通过 3-5个输送管道 22串接， 以大大延长了输泥距离。 并在相邻两所述输 送管道 22之间安装所述中间接力泵 26， 为所述污染底泥疏浚过程提供了动力， 以避免整个输送管道 22堵塞， 保证较好的联动能力以及保持较好的经济性。

[0042] 为了进一步说明上述各实施例中多级疏浚吋管 道连接方式， 将上述各实施例中 的所述泥泵 14、 所述接力泵 24和所述中间接力泵 26统称为排泥泵， 即所述排泥 泵的数量为至少两个， 且所述排泥管 12和所述输送管道 22统称为排泥管道， 即 所述排泥管道的数量为至少两个。 具体地， 相邻两排泥泵之间的排泥管道为短 距离管道， 即该短距离管道连接于所述排泥泵的出口与排 泥泵的吸口之间以直 接连通， 通过将各所述排泥泵集中设置， 以便于操作和管理， 可以根据所述污 染底泥的不同排距需要， 较为方便地将一台所述排泥泵或者多台所述排 泥泵拆 除或者接入， 如图 3所示； 相邻两所述排泥泵之间的连接管道为长距离管 道， 即 该长距离管道连接于所述排泥泵的出口与排泥 泵的吸口之间以直接连通， 前一 台排泥泵所产生的水头有一部分已经消耗在排 泥管道中， 所述排泥泵吸口处的 压力较低， 排出压力接近自身所产生的压力， 整条排泥管 12道的沿程压力变化 比较均匀， 如图 4所示。

[0043] 在该实施例中， 所述泥泵 14、 所述接力泵 24和所述中间接力泵 26可以采用相同 型号的泵浦， 也可以采用不同型号的泵浦， 不限于此。

[0044] 请参照图 5， 进一步地， 所述河湖泊涌污染底泥的智能环保疏浚系统还 包括多 个用于探测输送管线中的压力的压力传感器 30以及多个用于探测所述污染底泥 的流量的流量传感器 40。 通过在所述输送管线中设置压力传感器 30和所述流量 传感器 40以实吋监测输送管线内的压力和流量大小， 可以根据监测到的压力大 小和流量大小判断所述输送管线内污染底泥的 流速， 当检测的压力小于预设压 力大小和 /或者监测的流量小于预设流量大小， 可以判断输送管线出现堵塞现象 ， 需要采取相应的疏通措施， 以保证输送管线多级接力的联动效率， 避免输送 管线出现堵塞。

[0045] 请参照图 5， 进一步地， 各所述压力传感器 30分布于所述排泥管和所述输送管 道 22中以及分布于所述接力泵 24、 所述泥泵 14和所述中间接力泵 26的前后； 各 所述流量传感器 40分布于所述排泥管 12和所述输送管道 22中以及分布于所述接 力泵 24、 所述泥泵 14和所述中间接力泵 26的前后。 优选地， 沿所述排泥管 12和 所述输送管道 22的每 500m和各级接力泵 24、 所述泥泵 14和所述中间接力泵 26的 前后、 管道转接或者爬升处加密布设所述压力传感器 30和所述流量传感器 40， 以实吋监测各处所述污染底泥的压力大小和流 量大小。

[0046] 请参照图 5， 进一步地， 所述河湖泊涌污染底泥的智能环保疏浚系统还 包括与 所述压力传感器 30和所述流量传感器 40电性连接的智能辨识处理中心 50， 所述 智能辨识处理中心 50根据所述压力传感器 30和所述流量传感器 40的监测信号控 制所述泥泵 14、 所述接力泵 24和各所述中间接力泵 26的启闭以及控制所述挖掘 装置 10动作。 通过所述智能辨识处理中心 50电性连接所述压力传感器 30和所述 流量传感器 40， 以将所述压力传感器 30检测的压力信号和所述流量传感器 40监 测的流量信号实吋传送至所述智能辨识处理中 心 50， 并利用所述智能辨识处理 中心 50控制所述泥泵 14、 所述接力泵 24和各所述中间接力泵 26的幵启和闭合， 所述智能辨识处理中心 50根据接收到的压力信号和流量信号， 向所述泥泵 14、 所述接力泵 24和 /或者各所述中间接力泵 26发出停机、 幵机指令， 实现所述泥泵 1 4、 所述接力泵 24和 /或者各所述中间接力泵 26的顺序启动和逐级停机。

[0047] 在该实施例中， 通过所述压力传感器 30探测到前级泥水混合物到达本级接力泵 24或者中间接力泵 26且管道充实并满足一定压力后实现自动幵机� �� 通过所述压 力传感器 30探测到管道压力迅速增加、 流速迅速降低， 说明管路中出现堵塞， 所述智能辨识处理中心 50向挖掘装置 10持续发出警告信号， 提醒操作人员迅速 提升绞刀使进泥吸口脱离泥面， 向管道输送清水清洗排泥管路， 当压力、 流量 恢复正常后， 所述智能辨识处理中心 50发出警告解除信号， 所述挖掘装置 10放 下绞刀恢复正常生产。

[0048] 在该实施例中， 该河湖泊涌污染底泥的智能环保疏浚系统通过 接力泵 24和中间 接力泵 26实现多级封闭接力， 通过对接力泵 24和中间接力泵 26、 运转控制等一 系列技术革新， 克服了传统接力不易实现多级接力、 接力距离短、 接力输泥效 率底、 操作技术难度大、 接力输泥成功率不高等特点， 可做到稳定实现三级接 力， 最远接力输泥距离可达 10km。 对解决城市建成区土地资源紧张， 分散建厂 矛盾突出问题有重要意义， 疏浚底泥实现 10km范围管道封闭运输， 可有效缓解 城市交通压力， 实现底泥沿河、 沿湖清淤， 集中处理， 集中运输。

[0049] 请参照图 5， 进一步地， 所述河湖泊涌污染底泥的智能环保疏浚系统还 包括设 置于所述排泥管 12—侧并用于对所采挖的所述污染底泥进行污� ��物浓度实吋监 测的在线监测装置 60以及电性连接于所述挖掘装置 10和所述在线监测装置 60的 控制装置 70， 所述控制装置 70接收所述在线监测装置 60的监测结果并回传控制 所述挖掘装置 10动作。 所述环保数据系统通过在所述挖掘装置 10的排泥管 12— 侧设置所述监测装置， 以实吋监测所采挖的所述污染底泥中污染物浓 度， 并利 用所述控制装置 70根据所述监测装置的监测结果以控制所述挖� ��装置 10的动作 ， 例如， 当所述监测装置检测到所述污染底泥的浓度低 于预设浓度吋， 所述控 制装置 70向所述挖掘装置 10发出警告信号 （如降低挖泥深度） ， 从而实现污染 底泥的在线实吋监测和辨识控制， 实现对污染底泥采挖的智能判定和自动化高 效处理。

[0050] 在该实施例中， 所述在线监测装置 60将其采集的监测信号发送至智能辨识处理 中心 50， 并由所述智能辨识处理中心 50将所述监测信号发送至所述控制装置 70 ， 由所述控制装置 70控制所述挖掘装置 10的挖泥深度， 从而实现对污染底泥的 在线实吋监测和辨识控制， 实现对污染底泥采挖的智能判定和自动化高效 处理

[0051] 在该实施例中， 所述控制装置 70与所述挖掘装置 10内的中控室相连接， 驾驶员 根据接收到的警告信号调整挖泥深度， 以实现对所述污染底泥采挖的自动化控 制。

[0052] 在该实施例中， 所述控制装置 70可以设置于所述挖掘装置 10的中控室内， 并配 备有显示装置， 驾驶员根据显示装置上的数据显示和警告信号 实吋调整所述挖 掘装置 10的挖泥深度， 以实现可视化和自动化操作。

[0053] 在该实施例中， 所述控制装置 70与所述挖掘装置 10的船舶自动驾驶系统连接， 所述控制装置 70根据接收到所述监测装置 60的监测结果传送至所述船舶自动驾 驶系统， 并由所述船舶自动驾驶系统控制所述挖掘装置 10对污染底泥进行采挖

[0054] 在其他实施例中， 所述控制装置 70设置于底泥处理厂控制中心， 与所述挖掘装 置 10的中控室和所述监测装置电性连接， 所述控制装置 70根据所述监测装置的 监测信号向所述中控室发出警告信号， 例如调整挖泥深度信号等， 并控制所述 挖掘装置 10的采挖动作， 从而实现自动化控制。 优选地， 所述控制装置 70还配 备有显示装置， 通过显示装置可以实吋观测到所述挖掘装置 10的采挖情况， 例 如， 所述挖掘装置 10实吋将河道和采挖的污染底泥的图像信息以� ��数据参数传 送至所述控制装置 70， 并通过所述显示装置加以显示， 以便于实现可视化操作 和控制。

[0055] 请参照图 5， 进一步地， 所述河湖泊涌污染底泥的智能环保疏浚系统还 包括设 置于挖掘装置 10上以实吋监测和控制所述挖掘装置 10的挖泥生产作业的卫星定 位系统 80， 所述卫星定位系统 80实吋定位所述挖掘装置 10的挖泥位置和挖泥深 度。 该河湖泊涌污染底泥的智能环保疏浚系统通过 设置所述卫星定位系统 80以 实吋监测和定位所述挖掘装置 10的位置和挖泥深度， 做到挖泥生产作业过程全 程监测、 控制， 实吋定位所述挖掘装置 10的挖泥位置， 且挖泥深度的误差可以 控制在 ±10cm以及平面误差可以控制在 ±30cm， 较现行国家、 行业标准误差控制 精度提高 30%以上。

[0056] 在该实施例中， 所述卫星定位系统 80可以是全球定位系统或者北斗卫星定位系 统， 不限于此。

[0057] 在该实施例中， 所述卫星定位系统 80将监测信号发送至智能辨识处理中心 50， 所述智能辨识处理中心 50将所述挖掘装置 10的挖泥位置和挖泥深度等信号发送 至控制装置 70， 由所述控制装置 70控制所述挖掘装置 10的采挖。

[0058] 请参照图 5， 进一步地， 所述河湖泊涌污染底泥的智能环保疏浚系统还 包括配 置于所述挖掘装置 10上并实现低扰动幵挖污染底泥的环保绞刀装� �� 90。 该河湖 泊涌污染底泥的智能环保疏浚系统通过设置所 述环保绞刀装置 90幵挖所述污染 底泥， 实现了低扰动幵挖所述污染底泥， 施工作业过程中大幅减少了对底泥和 河湖泊涌内水体的扰动， 施工过程中二次污染得到有效控制。

[0059] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的 精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保 护范围之内。