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摘要：城镇污水处理厂的出水口采样是污水出水达标排放的重要环节，水池的洁净程度直接影响出水水质，也决定了是否达到排放标准。由于水质和水温的原因，出水池经常会附着许多藻类和悬浮物，直接影响出水水质和美观度。人工清理多手持传统工具清理，效率低，费用高，安全隐患大，难把握清理的程度。根据污水厂实际运行情况设计一种自动化智能机器人替代人工清理工作。并以“滨州市北海新区起步区污水处理厂”为例，介绍了自动化清理机器人系统在污水处理厂出水池清理中的实际应用情况。
关键词：污水处厂;水池;机器人;自动化;
1、城市污水厂出水口现状分析
在城市污水厂出水口采样实验室分析中标明，出水达标与出水口池壁水藻及附着沉积物有关系，桑浪涛[1]通过管道模拟装置研究了不同流速下污水中TCOD、TN、TP 及沉积物厚度的变化规律袁结果表明，随着管道流速的增加，水流携带能力增强即冲刷强度增大袁污水中污染物的浓度升高，沉积物厚度减小。Bertrand-Krajewski[2]的研究认为排水系统中沉积污染物的再悬浮对径流中SS和COD的贡献均为60%。池壁水藻越多，沉积物越多，因水量波动引起排水系统中水藻和沉积物悬浮在水中，此时自动取样设备在抽取水样进行数据分析，会造成暂时性数据超标。
现有的处理方式多是巡检人员进入水槽内人工清理，清理时多手持传统工具清理，这种人工清理方式不仅效率低，费用高，难把握清理的程度，同时也带来了清理过程中意外落水溺亡的安全隐患。李滨[3]智能机器人系统可以代替人工，实现全自动智能运行，有效降低劳动强度，提高巡检和管理的自动化与智能化水平。根据污水厂运行的实际情况，可设计采用自动化智能机器人替代人工清理工作，以达到安全、节能的目的。
2、自动化智能机器人的设计思路
2.1自动化智能机器人的基本构造
机器人包括本体、控制单元、能源单元、清理单元、行走单元和行走定位单元。
2.2机器人本体
本体包括安装板和防雨罩，防雨罩可开合设置在安装板上方，安装板加工有贯通的开口，控制单元包括控制器，控制器设置在安装板上侧，能源单元包括太阳能板和蓄电池，清理单元包括毛刷组件、毛刷随动和驱动单元，两个行走单元沿X轴对称设置在清理单元两侧，两个行走定位单元沿X轴对称设置在清理单元两侧，行走单元包括两个行走组件，两个行走组件沿Y轴对称设置在清理单元两侧，行走组件包括驱动器、驱动轮和从动轮。
2.3控制单元
控制器具有自动和远程控制两种功能，可通过遥控器调节行进速度、方向和暂停，能控制实现自动启停、远程控制行进速度、方向、暂停功能。
2.4能源单元
能源单元包括太阳能板和可充电蓄电池，采用光伏发电和接触式充电相结合的方式，通过光伏发电提供能源供给，如无光照则采用220V电源充电。
2.5清理单元
清理单元包括毛刷组件、带动毛刷四向移动的毛刷随动单元和带动毛刷旋转的毛刷驱动单元。
2.6行走和定位单元
两个行走单元沿污水出水池上边沿行走，两个行走单元沿X轴对称设置在清理单元两侧，行走单元包括两个行走组件，两个行走组件沿Y轴对称设置在清理单元两侧，行走组件包括驱动器、驱动轮和从动轮，驱动器包括直流减速电机、皮带轮和传动带，直流减速电机带动皮带轮通过传动带连接从动轮和驱动轮，直流减速电机和皮带轮安装在安装板上侧，传动带穿过开口连接从动轮，从动轮和驱动轮均安装在安装板下侧;两个行走定位单元保证本实用新型沿污水出水池上边沿行走时不发生路线偏移，在两个行走定位单元沿X轴对称设置在清理單元两侧，行走定位单元包括两个行走定位组件，两个行走定位组件沿Y轴对称设置在清理单元两侧。
3自动化机器人工作过程
使用时，本实用新型整体放置在污水出水口上方，两个行走单元通过四个驱动轮沿污水出水池上边沿行走，两个行走定位单元通过四个定位轮沿污水出水池侧壁行走，毛刷随两个行走单元共同移动，能够清理整个污水出水池底和壁，毛刷通过十字直线运动模组实现自动升降和左右移动功能，可清理出水池底面和侧壁，工作时十字直线运动模组将毛刷伸入水池底部，带动毛刷左右移动，停止时十字直线运动模组将毛刷升起，不影响水流流速，毛刷能够随毛刷驱动减速电机带动转动，清理比较彻底。
4、特点和结论
采用上述结构的机器人，能够清理出水池每个面，以达到完全替代人工清理的方式，节省了人力，消除了人员清理水池溺水的安全隐患;毛刷部分通过十字直线运动模组实现自动升降和左右移动功能，机器人启动时可将毛刷部分伸入水池底部，停止工作时可将毛刷部分升起，不影响水流流速;毛刷有刷底面和侧壁的刷体并且能够转动，清理彻底、干净;通过太阳能板为其提供能源供给，倡导可持续发展理念和可再生能源发电技术;为能在无光照条件下运行，特采用光伏发电和接触式充电相结合的方式。
在自动化技术日新月异发展的今天，自动化运行模式正在悄然进入污水厂的日常运行中，机器人虽然不能替代人类全部的工作，但是在危险、繁重的极端模式下的工作环境，势必需要机器的替代。
参考文献
[1]桑浪涛，石烜，张彤，付博文，金鹏康.城市污水管网中污染物冲刷与沉积规律[J].环境科学，2017，38（05）：1965-1971.
[2]Bertrand-Krajewski J L，Bardin J P，Gibello C.Long term monitoring of sewer sediment accumulation and flushing experiments in a man-entry sewer [J].Water Science & Technology，2006，54（6-7）：109-117
[3]李滨.智能巡检机器人系统在地下式污水处理厂的运用[J].自动化应用，2020（04）：77-79+82.
关键词：污水处厂;水池;机器人;自动化;
1、城市污水厂出水口现状分析
在城市污水厂出水口采样实验室分析中标明，出水达标与出水口池壁水藻及附着沉积物有关系，桑浪涛[1]通过管道模拟装置研究了不同流速下污水中TCOD、TN、TP 及沉积物厚度的变化规律袁结果表明，随着管道流速的增加，水流携带能力增强即冲刷强度增大袁污水中污染物的浓度升高，沉积物厚度减小。Bertrand-Krajewski[2]的研究认为排水系统中沉积污染物的再悬浮对径流中SS和COD的贡献均为60%。池壁水藻越多，沉积物越多，因水量波动引起排水系统中水藻和沉积物悬浮在水中，此时自动取样设备在抽取水样进行数据分析，会造成暂时性数据超标。
现有的处理方式多是巡检人员进入水槽内人工清理，清理时多手持传统工具清理，这种人工清理方式不仅效率低，费用高，难把握清理的程度，同时也带来了清理过程中意外落水溺亡的安全隐患。李滨[3]智能机器人系统可以代替人工，实现全自动智能运行，有效降低劳动强度，提高巡检和管理的自动化与智能化水平。根据污水厂运行的实际情况，可设计采用自动化智能机器人替代人工清理工作，以达到安全、节能的目的。
2、自动化智能机器人的设计思路
2.1自动化智能机器人的基本构造
机器人包括本体、控制单元、能源单元、清理单元、行走单元和行走定位单元。
2.2机器人本体
本体包括安装板和防雨罩，防雨罩可开合设置在安装板上方，安装板加工有贯通的开口，控制单元包括控制器，控制器设置在安装板上侧，能源单元包括太阳能板和蓄电池，清理单元包括毛刷组件、毛刷随动和驱动单元，两个行走单元沿X轴对称设置在清理单元两侧，两个行走定位单元沿X轴对称设置在清理单元两侧，行走单元包括两个行走组件，两个行走组件沿Y轴对称设置在清理单元两侧，行走组件包括驱动器、驱动轮和从动轮。
2.3控制单元
控制器具有自动和远程控制两种功能，可通过遥控器调节行进速度、方向和暂停，能控制实现自动启停、远程控制行进速度、方向、暂停功能。
2.4能源单元
能源单元包括太阳能板和可充电蓄电池，采用光伏发电和接触式充电相结合的方式，通过光伏发电提供能源供给，如无光照则采用220V电源充电。
2.5清理单元
清理单元包括毛刷组件、带动毛刷四向移动的毛刷随动单元和带动毛刷旋转的毛刷驱动单元。
2.6行走和定位单元
两个行走单元沿污水出水池上边沿行走，两个行走单元沿X轴对称设置在清理单元两侧，行走单元包括两个行走组件，两个行走组件沿Y轴对称设置在清理单元两侧，行走组件包括驱动器、驱动轮和从动轮，驱动器包括直流减速电机、皮带轮和传动带，直流减速电机带动皮带轮通过传动带连接从动轮和驱动轮，直流减速电机和皮带轮安装在安装板上侧，传动带穿过开口连接从动轮，从动轮和驱动轮均安装在安装板下侧;两个行走定位单元保证本实用新型沿污水出水池上边沿行走时不发生路线偏移，在两个行走定位单元沿X轴对称设置在清理單元两侧，行走定位单元包括两个行走定位组件，两个行走定位组件沿Y轴对称设置在清理单元两侧。
3自动化机器人工作过程
使用时，本实用新型整体放置在污水出水口上方，两个行走单元通过四个驱动轮沿污水出水池上边沿行走，两个行走定位单元通过四个定位轮沿污水出水池侧壁行走，毛刷随两个行走单元共同移动，能够清理整个污水出水池底和壁，毛刷通过十字直线运动模组实现自动升降和左右移动功能，可清理出水池底面和侧壁，工作时十字直线运动模组将毛刷伸入水池底部，带动毛刷左右移动，停止时十字直线运动模组将毛刷升起，不影响水流流速，毛刷能够随毛刷驱动减速电机带动转动，清理比较彻底。
4、特点和结论
采用上述结构的机器人，能够清理出水池每个面，以达到完全替代人工清理的方式，节省了人力，消除了人员清理水池溺水的安全隐患;毛刷部分通过十字直线运动模组实现自动升降和左右移动功能，机器人启动时可将毛刷部分伸入水池底部，停止工作时可将毛刷部分升起，不影响水流流速;毛刷有刷底面和侧壁的刷体并且能够转动，清理彻底、干净;通过太阳能板为其提供能源供给，倡导可持续发展理念和可再生能源发电技术;为能在无光照条件下运行，特采用光伏发电和接触式充电相结合的方式。
在自动化技术日新月异发展的今天，自动化运行模式正在悄然进入污水厂的日常运行中，机器人虽然不能替代人类全部的工作，但是在危险、繁重的极端模式下的工作环境，势必需要机器的替代。
参考文献
[1]桑浪涛，石烜，张彤，付博文，金鹏康.城市污水管网中污染物冲刷与沉积规律[J].环境科学，2017，38（05）：1965-1971.
[2]Bertrand-Krajewski J L，Bardin J P，Gibello C.Long term monitoring of sewer sediment accumulation and flushing experiments in a man-entry sewer [J].Water Science & Technology，2006，54（6-7）：109-117
[3]李滨.智能巡检机器人系统在地下式污水处理厂的运用[J].自动化应用，2020（04）：77-79+82.