中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團企業(yè)。
一、項目概述
1.1 項目背景
當(dāng)前水處理過程中，絮凝劑（PAC/PAM 二合一粉料）的倉儲、搬運、制備、投加等環(huán)節(jié)需人工全程參與，存在灑料、揚塵問題，導(dǎo)致作業(yè)人員皮膚接觸過敏、呼吸障礙等職業(yè)健康風(fēng)險，同時勞動強度大、管理效率低。為解決上述痛點，需建設(shè)數(shù)字化智能加藥系統(tǒng)，實現(xiàn)全流程自動化與智能化管理。
1.2 項目目標(biāo)
? 安全升級：人員無需接觸藥劑，徹底規(guī)避職業(yè)健康危害，降低安全隱患。
? 效率提升：實現(xiàn)藥劑倉儲、搬運、制備、投加全流程自動化，減輕勞動強度，降低用工與管理成本。
? 智能管控：通過數(shù)字孿生、云服務(wù)、AI 算法，實現(xiàn)遠程可視化管理、故障預(yù)警與自適應(yīng)調(diào)節(jié)，提升礦井水處理管理水平。
二、核心技術(shù)要求與性能指標(biāo)
2.1 核心研究目標(biāo)
2.2 關(guān)鍵性能指標(biāo)
? 水處理量：滿足需求；
? 藥劑倉儲量：PAC/PAM 全自動倉儲量≥25 噸；
? 安裝限制：設(shè)備總安裝空間不超過現(xiàn)址規(guī)定范圍；
? 系統(tǒng)兼容：與現(xiàn)有加藥設(shè)備管路自由切換，新舊系統(tǒng)可備份聯(lián)動。
三、系統(tǒng)總體架構(gòu)與子模塊設(shè)計
本系統(tǒng)由5大核心子模塊與1套集成監(jiān)控體系構(gòu)成，各模塊協(xié)同運行，實現(xiàn)全流程自動化與智能化，具體設(shè)計如下：
3.1 投料機器人子模塊
3.1.1 核心功能
接收藥液制備子模塊的投料請求，自動完成供料臺料袋抓取、搬運、破袋投料、廢袋回收全流程，2套藥液制備子模塊共用1套該模塊。
3.1.2 關(guān)鍵組成與參數(shù)
3.2 藥液制備加注子模塊
3.2.1 核心功能
實現(xiàn)絮凝劑藥液自動制備、智能加注，支持故障自診斷與管路重構(gòu)，保障加藥不間斷。
3.2.2 關(guān)鍵組成與參數(shù)
3.3 智能料倉子模塊
3.3.1 核心功能
完成 PAC/PAM 料袋自動入庫、存儲、出庫供料、托盤循環(huán)回收，實現(xiàn) “先入先出” 管理，避免藥劑板結(jié)失效。
3.3.2 關(guān)鍵組成與參數(shù)
3.4 系統(tǒng)集成及監(jiān)控模塊
3.4.1 核心功能
實現(xiàn)各子模塊協(xié)同調(diào)度、安全監(jiān)控、遠程管控，構(gòu)建 “現(xiàn)場 + 中控 + 遠程” 三級監(jiān)控體系。
3.4.2 關(guān)鍵組成與參數(shù)
3.5 智能化運行與健康管理模塊
3.5.1 核心功能
通過傳感器采集數(shù)據(jù)，結(jié)合 AI 算法實現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)警、維保管理、數(shù)字孿生可視化。
3.5.2 關(guān)鍵組成與參數(shù)
四、安全設(shè)計方案
4.1 物理防護
? 圍欄防護：非人員區(qū)域設(shè)機械圍欄（穩(wěn)定可靠，關(guān)鍵開關(guān)與設(shè)備連鎖）+ 電子圍欄（失效檢測顯示，完好 / 故障直觀可見）；
? 傳動防護：帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動等部位設(shè)防護罩，機械臂設(shè)剎車裝置（斷電防被動運行）；
? 電氣防護：電氣設(shè)備外殼防護等級≥IP55，泵站開關(guān) / 電控箱帶機械閉鎖與上鎖功能，地面設(shè)溢水自動斷電裝置。
4.2 智能監(jiān)控防護
? 視覺檢測：投料機器人作業(yè)空間、料倉移動平臺全覆蓋智能視覺，異常侵入（人員 / 異物）時暫停設(shè)備并報警；
? 連鎖控制：上位機與電子圍欄、危險設(shè)備電子連鎖，安全不達標(biāo)時系統(tǒng)無法啟動；
? 模塊互鎖：各子模塊軟件互鎖，任一模塊異常時，協(xié)同模塊禁止啟動并報警。
4.3 報警機制
采用聲、光、語音多形式報警，覆蓋設(shè)備故障、安全侵入、庫存不足等場景，確保異常及時響應(yīng)。
五、項目實施計劃
項目總周期12 個月，分 6 個階段推進：
六、成果交付與驗收標(biāo)準(zhǔn)
6.1 成果交付清單
6.2 驗收標(biāo)準(zhǔn)
? 性能達標(biāo)：藥劑倉儲≥25 噸，投料排空率≥98%，管路故障不停機；
? 安全達標(biāo)：無人員接觸藥劑，智能防護無漏報，電氣防護≥IP55；
? 智能達標(biāo)：遠程控制響應(yīng)正常，故障預(yù)警準(zhǔn)確率≥95%，數(shù)字孿生可視化無盲區(qū)；
? 資料完整：交付資料齊全，備件手冊明確配件品牌 / 型號。
七、經(jīng)濟效益與創(chuàng)新點
7.1 經(jīng)濟效益
? 降本：全自動化減少人工成本，“先入先出” 避免藥劑板結(jié)浪費，智能加藥減少藥耗，降低管理與維護成本；
? 增效：故障不停機提升水處理效率，遠程管理減少現(xiàn)場值守，維保指導(dǎo)縮短故障處理時間；
? 提質(zhì)：避免人工操作誤差，出水濁度穩(wěn)定達標(biāo)，無二次污染。
7.2 創(chuàng)新點
1.智能料倉 “先入先出” 管理，解決藥劑板結(jié)失效問題；
2.投料機器人 + 3D 視覺全自動化，徹底替代人工投料；
3.加藥管路智能重構(gòu)技術(shù)，保障 “故障不停機”；
4.多參數(shù)融合的智能加藥調(diào)節(jié)，實現(xiàn)藥耗最優(yōu)；
5.數(shù)字孿生 + 遠程 Web 服務(wù)，實現(xiàn)全生命周期可視化管理。
八、知識產(chǎn)權(quán)與服務(wù)保障
8.1 知識產(chǎn)權(quán)歸屬
本項目形成的專利、技術(shù)秘密等知識產(chǎn)權(quán)歸神東煤炭集團與研發(fā)廠家共同所有，研究人員發(fā)表論文需經(jīng)集團許可。
8.2 服務(wù)保障
? 故障響應(yīng)：設(shè)備故障后 24 小時內(nèi)到場處理；
? 配件保障：備件手冊明確配件信息，支持快速采購；
? 培訓(xùn)保障：免費現(xiàn)場培訓(xùn)，確保礦方人員獨立操作。
