河湖泊涌污染底泥处理在线监测与智能辨识系统及方法与流程

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处理在线监测与智能辨识系统以及河湖泊涌污染底泥处理在线监测与智能辨识方法。

背景技术：

河涌是一种开放式水域，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。

在对污染底泥进行疏浚的过程中，挖泥船并不能清楚辨识污染底泥的污染程度，容易将未被污染的底泥一并挖出，而造成对该底泥的污染。另外，河湖泊涌中水质污染也是一项重大的治理点，在对河湖泊涌的整体治理中，如何检测出水中污染物的含量以提供相应的应对措施，是目前河湖泊涌水治理的一项重要工作。因此，提供一种可以实时监测河湖泊涌中污染底泥的在线监测与智能辨识系统已成为业内亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种河湖泊涌污染底泥处理在线监测与智能辨识系统，旨在解决如何实现实时监测河湖泊涌中污染底泥的技术问题。

本发明是这样实现的，一种河湖泊涌污染底泥处理在线监测与智能辨识系统，包括：

挖掘装置，所述挖掘装置用于对河湖泊涌中污染底泥进行采挖并设有排泥管和泥泵，所述排泥管设置于所述泥泵的末端；

监测装置，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时监测；

控制装置，所述控制装置电性连接于所述挖掘装置和所述监测装置，所述控制装置接收所述监测装置的监测结果并回传控制所述挖掘装置动作。

进一步地，所述监测装置包括布置于所述排泥管一侧并用于实时监测所述排泥管内污染底泥中氨氮浓度的第一传感器。

进一步地，所述监测装置包括布置于所述排泥管一侧并用于实时监测所述污染底泥中COD浓度的第二传感器。

进一步地，所述监测装置包括布置于所述排泥管一侧并用于实时监测所述污染底泥中重金属浓度的第三传感器。

本发明还提供了一种河湖泊涌污染底泥处理在线监测与智能辨识方法，包括以下步骤：

实时监测河湖泊涌中采挖至排泥管内污染底泥的污染物浓度；

判断所监测的所述污染物浓度是否达到预设浓度值；

当所述污染物浓度低于所述预设浓度值时，则采挖时的挖泥深度超过污染层，并发出报警信号并降低挖泥深度；

当所述污染物浓度高于所述预设浓度值时，则沿挖泥深度方向继续采挖。

进一步地，在所述实时检测河湖泊涌中采挖至排泥管内污染底泥的污染物浓度的步骤中，包括：

在挖掘装置的排泥管一侧布置第一传感器；

利用所述第一传感器实时监测所述排泥管内污染底泥中氨氮浓度。

进一步地，在所述实时检测河湖泊涌中采挖至排泥管内污染底泥的污染物浓度的步骤中，包括：

在挖掘装置的排泥管一侧布置第二传感器；

利用所述第二传感器实时监测所述污染底泥中COD污染浓度。

进一步地，在所述实时检测河湖泊涌中采挖至排泥管内污染底泥的污染物浓度的步骤中，包括：

在挖掘装置的排泥管一侧布置第三传感器；

利用所述第三传感器实时监测所述污染底泥中重金属浓度。

本发明相对于现有技术的技术效果是：该河湖泊涌污染底泥处理在线监测与智能辨识系统通过在所述挖掘装置的排泥管一侧设置所述监测装置，以实时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根据所述监测装置的监测结果以控制所述挖掘装置的动作，从而实现污染底泥的在线实时监测和辨识控制，实现对污染底泥采挖的智能判定和自动化高效处理。

附图说明

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。

图1是本发明实施例提供的河湖泊涌污染底泥处理在线监测与智能辨识系统的框结构图；

图2是本发明实施例提供的河湖泊涌污染底泥处理在线监测与智能辨识方法的流程图。

附图标记说明：

具体实施方式

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。

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。

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。

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。

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。

请参照图1，本发明实施例提供的河湖泊涌污染底泥处理在线监测与智能辨识系统包括：

挖掘装置10，所述挖掘装置10用于对河湖泊涌中污染底泥进行采挖并设有排泥管12和泥泵14，所述排泥管12设置于所述泥泵14的末端；

监测装置20，设置于所述排泥管12一侧并用于对所采挖的所述污染底泥进行污染物浓度实时监测；

控制装置30，所述控制装置30电性连接于所述挖掘装置10和所述监测装置20，所述控制装置30接收所述监测装置20的监测结果并回传控制所述挖掘装置10动作。

本发明实施例提供的河湖泊涌污染底泥处理在线监测与智能辨识系统通过在所述挖掘装置10的排泥管12一侧设置所述监测装置20，以实时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30根据所述监测装置20的监测结果以控制所述挖掘装置10的动作，例如，当所述监测装置20检测到所述污染底泥的浓度低于预设浓度时，所述控制装置30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时监测和辨识控制，实现对污染底泥采挖的智能判定和自动化高效处理。

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/小时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小时连续作业，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。

在该实施例中，所述控制装置30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。

在该实施例中，所述控制装置30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时调整所述挖掘装置10的挖泥深度，以实现可视化和自动化操作。

在该实施例中，所述控制装置30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30根据接收到所述监测装置20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。

在其他实施例中，所述控制装置30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20电性连接，所述控制装置30根据所述监测装置20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30还配备有显示装置，通过显示装置可以实时观测到所述挖泥装置的采挖情况，例如，所述挖泥装置实时将河道和采挖的污染底泥的图像信息以及数据参数传送至所述控制装置30，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。

请参照图1，进一步地，所述监测装置20包括布置于所述排泥管12一侧并用于实时监测所述排泥管12内污染底泥中氨氮浓度的第一传感器22。该河湖泊涌污染底泥处理在线监测与智能辨识系统通过设置所述第一传感器22，以实时监测所述排泥管12内污染底泥的氨氮浓度，从而实时监测河湖泊涌内污染物浓度，以便于实现实时监控和智能辨识。

请参照图1，进一步地，所述监测装置20包括布置于所述排泥管12一侧并用于实时监测所述污染底泥中COD浓度的第二传感器24。该河湖泊涌污染底泥处理在线监测与智能辨识系统通过设置所述第二传感器24，以实时监测所述排泥管12内污染底泥的COD浓度，从而实时监测河湖泊涌内污染物浓度，以便于实现实时监控和智能辨识。

在该实施例中，COD是Chemical Oxygen Demand的简称，中文含义是化学耗氧量。

通过检测所述污染底泥中的COD浓度，以确定所述污染底泥的污染程度，并根据所述第二传感器24监测的所述COD浓度，所述控制装置30控制所述挖泥装置10动作，即根据所述第二传感器24检测的COD浓度实时控制所述挖泥装置10对污染底泥的采挖动作。

请参照图1，进一步地，所述监测装置20包括布置于所述排泥管12一侧并用于实时监测所述污染底泥中重金属浓度的第三传感器26。该河湖泊涌污染底泥处理在线监测与智能辨识系统通过设置所述第三传感器26，以实时监测所述排泥管12内污染底泥中重金属浓度，所述控制装置30根据所述第三传感器26监测的重金属浓度控制所述挖泥装置10对污染底泥的采挖动作，以便于实现实时监控和智能辨识。

在该实施例中，所述第三传感器26可以监测诸如铜、六价铬、铅、锌、镍、汞等重金属浓度，但不限于此。

请参照图1和图2，本发明实施例提供的河湖泊涌污染底泥处理在线监测与智能辨识方法包括以下步骤：

S1：实时监测河湖泊涌中采挖至排泥管12内污染底泥的污染物浓度；

S2：判断所监测的所述污染物浓度是否达到预设浓度值；

S3：当所述污染物浓度低于所述预设浓度值时，则采挖时的挖泥深度超过污染层，并发出报警信号以提醒操作员降低挖泥深度；

S4：当所述污染物浓度高于所述预设浓度值时，则沿挖泥深度方向继续采挖。

本发明实施例提供的河湖泊涌污染底泥处理在线监测与智能辨识方法通过实时监测所述河湖泊涌中采挖至所述排泥管12内污染底泥的污染物浓度，并判断该污染物浓度是否达到预设浓度值，以此控制挖泥深度，当所述污染底泥的浓度低于预设浓度时，所述控制装置30发出警告信号并要求降低挖泥深度，从而实现污染底泥的在线实时监测和辨识控制，实现对污染底泥采挖的智能判定和自动化高效处理。

请参照图1和图2，进一步地，在所述实时检测河湖泊涌中采挖至排泥管12内污染底泥的污染物浓度的步骤S1中，包括：

在挖掘装置10的排泥管12一侧布置第一传感器22；

利用所述第一传感器22实时监测所述排泥管12内污染底泥中氨氮浓度。

该河湖泊涌污染底泥处理在线监测与智能辨识方法通过所述第一传感器22实时监测所述污染底泥的氨氮浓度，并根据所监测的氨氮浓度与预设氨氮浓度进行比较，如果所监测的氨氮浓度低于预设氨氮浓度时，则降低挖泥深度，反之，继续挖掘。通过设置所述第一传感器22不仅实现氨氮浓度的实时监测，而且还可以实现对挖泥深度的实时控制，减少对河湖泊涌内底泥和水体的二次污染。

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/小时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小时连续作业，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。

请参照图1和图2，进一步地，在所述实时检测河湖泊涌中采挖至排泥管12内污染底泥的污染物浓度的步骤S1中，包括：

在挖掘装置10的排泥管12一侧布置第二传感器24；

利用所述第二传感器24实时监测所述污染底泥中COD浓度。

该河湖泊涌污染底泥处理在线监测与智能辨识方法通过所述第二传感器24实时监测所述污染底泥的COD浓度，并根据所监测的COD浓度与预设COD浓度进行比较，如果所监测的COD浓度低于预设COD浓度时，则降低挖泥深度，反则，继续挖掘。通过设置所述第二传感器24不仅实现COD浓度的实时监测，而且还可以实现对挖泥深度的实时控制，减少对河湖泊涌内底泥和水体的二次污染。

请参照图1和图2，进一步地，在所述实时检测河湖泊涌中采挖至排泥管12内污染底泥的污染物浓度的步骤S1中，包括：

在挖掘装置10的排泥管12一侧布置第三传感器26；

利用所述第三传感器26实时监测所述污染底泥中重金属浓度。

该河湖泊涌污染底泥处理在线监测与智能辨识方法通过所述第三传感器26实时监测所述污染底泥的重金属浓度，并根据所监测的重金属浓度与预设重金属浓度进行比较，如果所监测的重金属浓度低于预设重金属浓度时，则降低挖泥深度，反则，继续挖掘。通过设置所述第三传感器26不仅实现重金属浓度的实时监测，而且还可以实现对挖泥深度的实时控制，减少对河湖泊涌内底泥和水体的二次污染。

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。