CN112138858B - 一种渣土资源化利用系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种渣土资源化利用系统，该渣土资源化利用系统包括参数分析装置，用于分析目标场地的渣土样本，得到所述渣土样本的物理参数；渣土处理装置，用于对所述目标场地的渣土进行处理，以完成对所述渣土的资源化利用；中央控制装置，用于根据所述渣土样本的物理参数、所述目标场地的渣土日产生量和所述目标场地的场地信息，确定所述渣土处理装置的选型方案和场地布置方案，以指示用户根据所述选型方案和所述场地布置方案在所述目标场地安装所述渣土处理装置。通过本申请方案，可以在盾构施工过程中进行渣土资源化处理，并适应不同的渣土类型和场地大小，实现高效的渣土资源化处理。

Description

一种渣土资源化利用系统

技术领域

本申请属于工程设备技术领域，尤其涉及一种渣土资源化利用系统。

背景技术

在隧道、地铁盾构施工中，会产生大量的渣土。由于环保等级的日益提高和城市堆放空间的制约，渣土的资源化利用成为热点。当前，通常采用基于筛分和水利旋流的多级分离技术来实现渣土的资源化利用。

然而，由于在隧道挖掘的过程中会穿越不同地层，不同地层的渣土的类型不同，场地的大小也不同，采用现有的多级分离技术难以适应不同的地层和场地，造成渣土资源化处理的低效。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种渣土资源化利用系统，可在盾构施工过程中进行渣土资源化处理，并适应不同的渣土类型和场地大小，实现高效的渣土资源化处理。

本申请的第一方面提供了一种渣土资源化利用系统，包括：

参数分析装置，用于分析目标场地的渣土样本，得到上述渣土样本的物理参数；

渣土处理装置，用于对上述目标场地的渣土进行处理，以完成对上述渣土的资源化利用；

中央控制装置，用于根据上述渣土样本的物理参数、上述目标场地的渣土日产生量和上述目标场地的场地信息，确定上述渣土处理装置的选型方案和场地布置方案，以指示用户根据上述选型方案和上述场地布置方案在上述目标场地安装上述渣土处理装置。

本申请的第二方面提供了一种渣土资源化利用方法，包括：

分析目标场地的渣土样本，得到上述渣土样本的物理参数；

根据上述渣土样本的物理参数、上述目标场地的渣土日产生量和上述目标场地的场地信息，确定渣土处理装置的选型方案和场地布置方案，以指示用户根据上述选型方案和上述场地布置方案在上述目标场地安装上述渣土处理装置。

由上可见，本申请方案中的渣土资源化利用系统包括参数分析装置，用于分析目标场地的渣土样本，得到上述渣土样本的物理参数；渣土处理装置，用于对上述目标场地的渣土进行处理，以完成对上述渣土的资源化利用；中央控制装置，用于根据上述渣土样本的物理参数、上述目标场地的渣土日产生量和上述目标场地的场地信息，确定上述渣土处理装置的选型方案和场地布置方案，以指示用户根据上述选型方案和上述场地布置方案在上述目标场地安装上述渣土处理装置。本申请方案通过分析目标场地的渣土样本的物理参数、渣土日产生量和场地信息，确定能够适应目标场地的渣土类型和场地大小的渣土处理装置的选型方案和场地布置方案，然后根据该选型方案和场地布置方案在目标场地安装渣土处理装置，可以在盾构施工过程中进行渣土资源化处理，并适应不同的渣土类型和场地大小，实现高效的渣土资源化处理。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的渣土资源化利用系统的架构图；

图2是本申请实施例提供的参数分析装置的结构示例图；

图3是本申请实施例提供的筛分模块的结构示例图；

图4是本申请实施例提供的泥砂分离模块的结构示例图；

图5是本申请实施例提供的絮凝模块的结构示例图；

图6是本申请实施例提供的压滤模块的结构示例图；

图7是本申请实施例提供的一种场地布置方案的示例图；

图8是本申请实施例提供的另一种场地布置方案的示例图；

图9是本申请实施例提供的渣土资源化利用系统的示例图；

图10是本申请实施例提供的渣土资源化利用方法的实现流程示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

为了说明本申请上述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本申请实施例提出了一种渣土资源化利用系统，下面对该渣土资源化利用系统的构成进行解释及说明，请参阅图1，图1示出了该渣土资源化利用系统1的架构图：

渣土资源化利用系统系统1具体由参数分析装置11、渣土处理装置12及中央控制装置13所构成。其中，参数分析装置11和渣土处理装置12均与中央控制装置13连接，使得中央控制装置13可以分别与参数分析装置11和渣土处理装置12信息交互。可选地，上述连接可以是无线连接，也可以是有线连接，此处不对参数分析装置11与中央控制装置13的连接方式，以及渣土处理装置12与中央控制装置13的连接方式作出限定。

具体地，参数分析装置11，用于分析目标场地的渣土样本，得到渣土样本的物理参数；

渣土处理装置12，用于对目标场地的渣土进行处理，以完成对渣土的资源化利用；

中央控制装置13，用于根据渣土样本的物理参数、目标场地的渣土日产生量和目标场地的场地信息，确定渣土处理装置的选型方案和场地布置方案。

在本申请实施例中，目标场地可以是隧道或地铁的盾构施工过程中可用于渣土资源化处理的任意一个场地，也即是说，可以将当前盾构施工现场中可用于渣土资源化处理的场地确定为目标场地。在使用本申请实施例中的渣土资源化利用系统之前，首先需要在目标场地上安装好参数分析装置11和中央控制装置13，然后从目标场地的渣土中取少量渣土作为渣土样本，比如，可以取5-10公斤的渣土作为渣土样本。在获取渣土样本之后，可以通过参数分析装置11分析渣土样本，从而得到渣土样本的物理参数，物理参数可以包括但不限于渣土样本的类型(如风化含粒砂岩型)、渣土样本的粒径分布、渣土样本中粗骨粒的含量和渣土样本中细颗粒的含量。

在分析得到渣土样本的物理参数后，参数分析装置11会将渣土样的物理参数上传至中央控制装置13，由中央控制装置13根据渣土样本的物理参数、目标场地的渣土日产生量和目标场地的场地信息，确定渣土处理装置12的选型方案、场地布置方案和渣土处理装置的运行参数。其中，渣土日产生量即为在目标场地进行盾构施工一天所产生的渣土的量，该渣土日产生量可以根据用户输入的施工进度相关参数计算得到，例如，用户输入盾构机的开挖直径为6.98米，日掘进16环，每环的长度为1.5米，膨胀系数为1.5，则可以计算得到渣土日产生量为920立方米；又例如，用户输入盾构机的开挖直径为8.83米，日掘进12环，每环的长度为1.5米，膨胀系数为1.5，则可以计算得到渣土日产生量为1102立方米。其中，场地信息可以包括但不限于目标场地的场地面积和场地形状。

根据渣土日产生量可以计算出渣土处理装置12所需的处理能力，例如，渣土日产生量为920立方米，则渣土处理装置12的最小日处理能力可以大于渣土日产生量，比如最小日处理能力为1376立方米，根据预设的每日工作时长(如16小时)和预设的能力裕度(如20％)，即可计算出渣土处理装置12所需的处理能力为110立方米/小时。又例如，渣土日产生量为1102立方米，则渣土处理装置12的最小日处理能力可以大于渣土日产生量，比如最小日处理能力为1652立方米，根据预设的每日工作时长(如16小时)和预设的能力裕度(如20％)，即可计算出渣土处理装置12所需的处理能力为130立方米/小时。

其中，场地信息可以由用户在目标场地实地测量后输入到中央控制装置13中，也可以是中央控制装置13现场采集目标场地的图像，通过分析目标场地的图像得到，此处不对场地信息的获取方式作限定。中央控制装置13根据渣土样本的物理参数、渣土处理装置12所需的处理能力和目标场地的场地信息，即可确定选型方案和场地布置方案，该选型方案指示了应该选择什么类型的渣土处理装置12，所选的渣土处理装置12的处理能力应该不小于渣土处理装置12所需的处理能力，该场地布置方案指示了如何在目标场地中布置渣土处理装置12。例如，假设根据渣土样本的物理参数得到渣土的类型为风化含粒砂岩型，则可以确定选型方案为：渣土处理装置12包括筛分模块、泥砂分离模块、絮凝模块和压滤模块；根据场地信息得到目标场地的空间过于狭小，则可以确定场地布置方案为：将筛分模块、泥砂分离模块、絮凝模块按从上到下的顺序，分三层立体布置。又例如，假设根据渣土样本的物理参数得到渣土的类型为中风化角岩，由于中风化角岩的含泥量低，对压滤模块的处理能力要求低，则可以确定选型方案为：渣土处理装置12包括两个压滤模块即可；根据场地信息得到目标场地的空间的形状为长条形且该空间的大小大于预设的空间阈值，则可以确定场地布置方案为：将渣土处理装置12的各个模块在目标场地内横向并列布置。

在确定了选型方案和场地布置方案后，中央控制装置13可以将选型方案和场地布置方案输出到中央控制装置13自带的屏幕上进行展示，从而使得用户根据该选型方案和场地布置方案在目标场地中安装渣土处理装置12。可选地，选型方案和场地布置方案可以通过布置图的方式展示，该布置图可以体现选型方案和场地布置方案。在目标场地中安装完成渣土处理装置12后，即可将目标场地的渣土输送到渣土处理装置12中进行处理，以完成对目标场地的渣土的资源化利用，其中，资源化利用指的是将物理性质差的渣土转换为有用的粗骨料、细颗粒和泥饼。在用户根据选型方案和场地布置方案安装完成渣土处理装置12后，渣土处理装置12会将其运行参数反馈至中央控制装置13，使得中央控制装置13根据接收到的运行参数控制渣土处理装置12的运行。

可选地，上述参数分析装置11可以包括：

图像分析模块，用于采集渣土样本的图像，对图像进行分析，得到渣土样本的类型；

粗骨料分析模块，用于对渣土样本进行至少两级筛分，得到渣土样本中不同粒径的粗骨料，对粗骨料进行分析，得到粗骨料的粒径分布曲线；

细颗粒分析模块，用于对渣土样本中的细颗粒进行分析，得到细颗粒的粒径。

在本申请实施例中，通过参数分析装置11可以得到渣土样本的类型、粗骨料的粒径分布曲线和细颗粒的粒径，其中，细颗粒为渣土样本中除粗骨料之外的颗粒。具体地，可以通过图像分析模块采集并存储渣土样本的图像，然后通过人工智能的方式分析图像，从而得到渣土样本的类型，该渣土样本的类型即可代表目标场地的渣土的类型。为了得到粗骨料的粒径分布曲线和细颗粒的粒径，需要先通过粗骨料分析模块中设置的小型振动筛对渣土样本进行至少两级筛分，即该小型振动筛包括至少两级筛网，将渣土样本中的粗骨料和细颗粒分离。其中，粗骨料即为小型振动筛上方的骨料，细颗粒即为小型振动筛下方的颗粒。小型振动筛的筛孔的孔径可以根据工程需要进行调整。对于分离得到的粗骨料，可以通过粗骨料分析模块进行分析，得到粗骨料的粒径分布，并根据该粒径分布生成粒径分布曲线；对于分离得到的细颗粒，可以通过细颗粒分析模块进行分析，得到细颗粒的粒径。

可选地，参数分析装置11还可以包括：

含水率测试器，用于测试渣土样本的含水率；

称重传感器，用于在渣土样本进入粗骨料分析模块时，对渣土样本进行称重，得到样本称重重量，在粗骨料分析模块对渣土样本进行至少两级筛分后，对各个粒径下的粗骨料进行称重，得到各个粒径下的粗骨料的重量；

上述粗骨料分析模块，具体用于根据各个粒径下的粗骨料的重量、所述渣土样本的含水率和所述样本称重重量计算得到所述粗骨料的粒径分布和所述细颗粒的重量。

在本申请实施例中，含水率测试器首先测定渣土样本的含水率。称重传感器设置在小型振动筛每一级筛网下方，在渣土样本进入小型振动筛时，可以使用称重传感器对渣土样本进行称重，得到样本称重重量。接着，在粗骨料分析模块渣土样本进行至少两级筛分后，小型振动筛上的骨料即为粗骨料，通过工业气对粗骨料进行烘干，通过每一级筛网下方的称重传感器对烘干后的粗骨料进行称重，得到各个粒径下的粗骨料的重量。粗骨料分析模块将样本称重重量减去样本称重重量与渣土样本的含水率的乘积，得到干燥的渣土样本的重量，再将干燥的渣土样本的重量减去粗骨料的重量，即可得到细颗粒的重量，根据各个粒径下的粗骨料的重量，可以得到粗骨料的粒径分布，并根据粗骨料的粒径分布生成粗骨料的粒径分布曲线。同时，细颗粒分析模块根据测得的细颗粒的粒径，可以得到细颗粒的粒径分布曲线。参数分析装置11可以将粗骨料的粒径分布曲线反馈至中央控制装置13，中央控制装置13可以根据粗骨料的粒径分布曲线确定渣土处理装置12的运行参数，比如筛分模块中的小型振动筛的筛网的孔径。

请参考图2，图2作为参数分析装置11的一个示例。其中，渣土样本通过连续皮带输送至小型振动筛，在输送过程中，可以通过图像分析模块采集渣土样本的图像，分析该图像得到渣土样本的类型，同时，可以将连续皮带上的渣土样本的一部分输送至含水率测试器，由含水率测试器测定渣土样本的含水率。连续皮带上的渣土样本的另一部分被输送至小型振动筛，由小型振动筛下方的称重传感器对渣土样本进行称重，得到样本称重重量。接着，在粗骨料分析模块对渣土样本进行三级筛分后，小型振动筛上每一层筛网上的骨料即为粗骨料，可以通过每一层筛网底部的称重传感器对该层筛网上的粗骨料进行称重，得到该层筛网上的粗骨料的重量。其中，小型振动筛具有三层筛网，不同筛网的筛孔的孔径不同，从而可以将渣土样本中的各个粒径下的骨料分离。每层筛网的下方均安装有称重传感器(图中未示出)，可以对粗骨料(由于有三层筛网，因此可以把三层筛网上的骨料均称作粗骨料)进行称重，得到粗骨料的重量，在小型振动筛的下方设置有一容器，用于盛装细颗粒和水，该容器与细颗粒分析模块相连。细颗粒分析模块通过激光粒度仪对细颗粒的粒径进行分析，得到细颗粒的粒径分布曲线。在小型振动筛的上方，设置有喷淋装置，该喷淋装置可以在进行筛分的过程中通过喷淋水冲洗小型振动筛的筛网，喷淋水的流量可以通过流量计控制；在小型振动筛的上方，还设置有吹风装置，该吹风装置可以通过工业气干燥筛网上的粗骨料。

可选地，渣土处理装置12包括：

筛分模块，用于在渣土处理装置安装完成后，对渣土进行筛分，得到粗骨料和泥砂混合物；

泥砂分离模块，用于将筛分模块排出的泥砂混合物中的泥浆和细砂分离；

絮凝模块，用于将泥砂分离模块排出的泥浆进行絮凝沉淀，得到絮凝沉淀物；

压滤模块，用于将絮凝模块排出的絮凝沉淀物进行压滤，得到泥饼。

在本申请实施例中，在渣土处理装置12安装完成后，即可使用渣土处理装置12对目标场地的渣土进行处理，处理过程如下：渣土进入筛分模块，由筛分模块对渣土进行筛分，得到粗骨料和泥砂混合物；筛分模块产生的泥砂混合物会通过筛分模块与泥砂分离模块之间的管道进入到泥砂分离模块，由泥砂分离模块将泥砂混合物中的泥浆和细砂分离；分离得到的泥浆会通过泥砂分离模块与絮凝摸块之间的管道进入到絮凝模块，由絮凝模块将泥浆絮凝沉淀，得到絮凝沉淀物；该絮凝沉淀物会通过絮凝模块与压滤模块之间的管道进入到压滤模块中，由压滤模块将絮凝沉淀物进行压滤，得到泥饼。可选地，管道可以是两端为法兰的高韧性软管。

可选地，筛分模块可以包括：

振动筛，用于对渣土进行筛分，得到粗骨料和泥砂混合物；

高压水幕设备，用于向振动筛喷射高压水幕；

第一图像处理设备，用于对振动筛进行摄像，得到第一实时画面，并对第一实时画面进行图像识别，得到振动筛的堵塞情况，并将振动筛的堵塞情况反馈至中央控制装置；

调理器，用于向高压水幕中掺入调理剂，以消除堵塞现象，高压水幕中掺入的调理剂的用量由中央控制装置根据振动筛的堵塞情况进行调节。

在本申请实施例中，振动筛属于大型振动筛，可以对渣土进行筛分，得到粗骨料和泥砂混合物，高压水幕设备可以向振动筛喷射高压水幕。由于渣土可能具有黏性，容易将振动筛的筛网堵塞，因此，可以在筛分模块中设置第一图像处理设备，通过该第一图像处理设备对振动筛进行摄像，摄像得到的实时画面记作第一实时画面，通过人工智能的方式对第一实时画面进行图像识别，可以得到振动筛的堵塞情况。如果第一图像处理设备检测到振动筛发生了堵塞现象，则中央控制装置13可以将调理器向高压水幕中掺入的调理剂的用量加大，该调理剂可以消除渣土的黏性，从而消除振动筛的堵塞现象。

可选地，第一图像处理设备还用于分析第一实时画面得到振动筛下方的泥砂混合物的泡沫量。具体地，振动筛的下方有一管道口，振动筛筛下的泥砂混合物会通过该管道口排出筛分模块。由于在该管道口处的泥砂混合物中可能会出现泡沫，当分析第一实时画面得知泡沫量达到预设的泡沫量阈值时，中央控制装置13可以通过消泡器向振动筛下方的泥砂混合物添加消泡剂，该消泡剂可以消除泡沫，且消泡剂的用量可以由中央控制装置13进行控制。

请参考图3，图3作为筛分模块的一个示例，该筛分模块包括两个振动筛，即振动筛1和振动筛2，以及两个第一图像处理设备，即第一图像处理设备1和第一图像处理设备2。图3中的筛分模块的工作原理如下：渣土通过皮带运输机运送至溜槽1，并经过溜槽1进入螺旋分料器。螺旋分料器将渣土分为两份，其中一份进入到振动筛1，另一份进入到振动筛2。振动筛采用三轴强迫同步振动方式，可以实现圆振动、直线振动或椭圆振动的转换，振动筛的激振力、振幅以及频率均可由中央控制装置13进行调节。第一图像处理设备1可以对振动筛1进行摄像，得到第一实时画面，并分析该第一实时画面得到振动筛1的堵塞情况。当第一图像处理设备1检测到振动筛1发生了堵塞现象时，可以向中央控制装置13发送第一预警信息，中央控制装置13接收到第一预警信息后，即可将调理器向高压水幕中掺入的调理剂的用量加大，以消除堵塞现象。其中，调理剂的用量可以由中央控制装置13进行控制，具体地，中央控制装置13可以通过流量计、电磁球阀等器件来控制从进水法兰1进入的水的压力和调理剂的掺入量，从而使调理剂能够更好地消除堵塞现象。在筛分完毕后，振动筛1筛分出的粗骨料会从溜槽2排出筛分模块，而振动筛1下方的泥砂混合物则会在渣浆泵(图中未示出)的驱动下从管道排出至泥砂分离模块。当第一图像处理设备1分析第一实时画面得知泡沫量达到预设的泡沫量阈值时，可以向中央控制装置13发送第二预警信息，中央控制装置13接收到第二预警信息后，即可控制消泡器向尚未排出筛分模块的泥砂混合物添加消泡剂，以消除泡沫。

可选地，泥砂分离模块可以包括：

旋流器，用于将筛分模块排出的泥砂混合物中的泥浆和细砂分离；

第一压力传感器，用于监测旋流器的入口处的泥浆压力，并将泥浆压力反馈至中央控制装置，由中央控制装置根据泥浆压力控制旋流器的入口处的泥浆泵的转速；

叶轮洗砂机，用于对细砂进行洗砂处理；

速度传感器，用于检测洗砂机的叶轮的转速，得到转速值，并将转速值反馈至中央控制装置，由中央控制装置根据转速值调整叶轮的转速；

脱水筛，用于对洗砂处理后的细砂进行振动脱水；

泥浆池，用于盛装从细砂中分离出的泥浆；

清水浊度测试仪，用于探测泥浆池中的水体的浊度，并将浊度反馈至中央控制装置，由中央控制装置根据浊度得到细砂的含泥量。

在本申请实施例中，筛分模块排出的泥砂混合物经过旋流器，会被分离为泥浆和细砂。在旋流器的入口处，可以设置一个第一压力传感器，该第一压力传感器可以监测旋流器入口处的泥浆压力，并实时将该入口处的泥浆压力反馈至中央控制装置13。中央控制装置13在接收到将该入口处的泥浆压力时，可以根据将该入口处的泥浆压力控制旋流器的入口处的泥浆泵的转速，从而使旋流器的泥砂分离效果提升。旋流器分离出泥浆和细砂后，泥浆会通过管道排出泥砂分离模块，进入到絮凝模块，细砂则进入到叶轮洗砂机，由叶轮洗砂机对细砂进行洗砂处理，洗砂处理后的细砂由脱水筛振动脱水，得到脱水细砂，该脱水细砂会被排出至泥砂分离模块之外。需要说明的是，由于分离得到的细砂之中可能依然混杂有泥浆，因此，对细砂进行洗砂处理后，从细砂中分离出的泥浆同样会通过管道排出泥砂分离模块，进入到絮凝模块，使得泥浆和细砂分离更彻底。叶轮洗砂机中设置有速度传感器，速度传感器用于监测叶轮洗砂机的叶轮的转速，并将监测到的转速值反馈至中央控制装置13，使得中央控制装置13可以根据监测到的转速值对叶轮的转速进行调整，提升叶轮洗砂机的洗砂效果。从细砂中分离出的泥浆可以用泥浆池盛装，该泥浆池中的水体的浊度可以用清水浊度测试仪进行探测，探测到的浊度会上传至中央控制装置13，由中央控制装置13根据该浊度计算细砂的含泥量，进而判断该细砂的含泥量是否超标。

请参考图4，图4作为泥砂分离模块的一个示例，图4所示的泥砂分离模块包括两台叶轮洗砂机，即叶轮洗砂机1和叶轮洗砂机2。泥砂混合物在进入旋流器后，被分离为泥浆和细砂。泥浆通过管道排出泥砂分离模块，进入絮凝模块。细砂从旋流器的下方出口流出，进入叶轮洗砂机1，并依次通过叶轮洗砂机2和脱水筛，最终从溜槽4排出泥砂分离模块。其中，第一压力传感器可以监测旋流器入口处的泥浆压力，并实时将该入口处的泥浆压力反馈至中央控制装置13。中央控制装置13在接收到将该入口处的泥浆压力时，可以根据将该入口处的泥浆压力控制旋流器的入口处的泥浆泵的转速。叶轮洗砂机1和叶轮洗砂机2中均设置有速度传感器(图中仅示出一个)，速度传感器用于监测叶轮洗砂机的叶轮的转速，并将监测到的转速值反馈至中央控制装置13，使得中央控制装置13可以根据监测到的转速值对叶轮的转速进行调整，提升叶轮洗砂机的洗砂效果。其中，从进水法兰3进入的喷淋水会喷淋在叶轮洗砂机1上，以对叶轮洗砂机1中的细砂进行冲洗，从进水法兰4进入的喷淋水会喷淋在叶轮洗砂机2上，以对叶轮洗砂机2中的细砂进行冲洗。在脱水筛的下方，还设置有以泥浆池，细砂经过洗砂处理后分离出的泥浆将会进入该泥浆池。该泥浆池连接有一清水浊度测试仪，该清水浊度测试仪可以探测泥浆池中的水体的浊度，并将该浊度上传至中央控制装置13，由中央控制装置13根据该浊度计算细砂的含泥量，进而判断该细砂的含泥量是否超标。

可选地，絮凝模块可以包括：

絮凝池，用于盛装泥砂分离模块排出的泥浆；

加药器，用于向絮凝池中添加絮凝剂。

在本申请实施例中，从泥砂分离模块中排出的泥浆会进入絮凝池中，然后中央控制装置13可以控制加药器向絮凝池中添加絮凝剂。絮凝剂与泥浆充分混合后，会形成絮凝沉淀物。絮凝沉淀物会从絮凝池底部的管道流出絮凝模块，进入到压滤模块。

可选地，絮凝模块还可以包括：

液位计，用于监测絮凝池的液位；

第二图像处理设备，用于对絮凝池内的水面和泥面进行摄像，得到第二实时画面，并将第二实时画面传输至中央控制装置，由中央控制装置的屏幕显示第二实时画面。

在本申请实施例中，可以在絮凝池的内部设置一液位计，该液位计用于监测絮凝池的液位，并将测得的液位信息反馈至中央控制装置13，由中央控制装置13对絮凝池的液位进行控制，保证絮凝模块能够安全工作。为了让用户能够方便观察絮凝池内的水面和泥面，还可以设置一个第二监控器，该第二监控器可以对絮凝池内的水面和泥面进行摄像，得到第二实时画面。第二监控器可以将该第二实时画面上传至中央控制装置13，由中央控制装置13的屏幕显示该第二实时画面。

请参考图5，图5作为絮凝模块的一个示例，图5中的絮凝模块包括三个絮凝池，即絮凝池1、絮凝池2及絮凝池3。从泥砂分离模块中排出的泥浆会经过溢流罐进入絮凝池1中，中央控制装置13控制加药器向絮凝池1中加入絮凝剂，得到絮凝沉淀物。絮凝池1底层的絮凝沉淀物可以从絮凝池1底部的管道排出絮凝模块，絮凝池1上层的液体则可以从絮凝池1的侧壁的管道进入絮凝池2。在絮凝池2中，液体中的絮凝沉淀物会沉淀到絮凝池2的底部，并通过絮凝池2底部的管道排出絮凝模块，而絮凝池2上层的液体则可以从絮凝池2的侧壁的管道进入絮凝池3。最后，絮凝池3上层的清水会在清水泵的驱动下流入筛分模块中，具体地，该清水会经过进水法兰1和进水法兰2，流向第二振动筛，实现清水的循环利用。为了对絮凝池的液面进行控制，还可以在每个絮凝池的内部均设置液位计(图中仅示出一个)，该液位计可以监测絮凝池中液面的位置。进一步地，每个絮凝池的外壁上还设置有一条竖向的不粘玻璃(图中仅示出一个)，可以方便用户观察絮凝池中的水面和泥面。

可选地，压滤模块可以包括：

压滤机，用于将絮凝模块排出的絮凝沉淀物进行压滤，得到泥饼；

第二压力传感器，用于监测压滤机内部的泥浆压力，得到压力测量值，将压力测量值反馈至中央控制装置，由中央控制装置根据压力测量值调节压滤机内部的泥浆压力；

含水率传感器，用于监测压滤机内部的泥浆含水率，将泥浆含水率反馈至中央控制装置，由中央控制装置根据泥浆含水率调整压滤时间。

在本申请实施例中，絮凝模块排出的絮凝沉淀物会进入压滤机，由压滤机对絮凝沉淀物进行压滤，排出絮凝沉淀物中的水分，形成泥饼。在压滤过程中，第二压力传感器可以检测压滤机内部的泥浆压力，得到压力测量值，并将该压力测量值反馈至中央控制装置13。中央控制装置13可以根据该压力测量值调节压滤机内部的泥浆压力，提升压滤效果。在压滤过程中，含水率传感器可以检测压滤机内部的泥浆含水率，并将该泥浆含水率反馈至中央控制装置13。中央控制装置13可以根据该泥浆含水率调整压滤时间，例如，若泥浆含水率大于预设的含水率阈值，则中央控制装置13可以将压滤时间调长，使得压滤更充分，减少泥饼中含有的水分。

请参考图6，图6作为压滤模块的一个示例。其中，絮凝模块排出的絮凝沉淀物会经过焊接法兰6进入压滤机，由压滤机对絮凝沉淀物进行压滤，在压滤过程中，第二压力传感器可以检测压滤机内部的泥浆压力，得到压力测量值，并将该压力测量值反馈至中央控制装置13；含水率传感器可以检测压滤机内部的泥浆含水率，并将该泥浆含水率反馈至中央控制装置13。压滤机对絮凝沉淀物进行压滤后，得到泥饼和清水，其中，压滤结束后，打开压滤机滤板，泥饼会掉落在皮带机上，由皮带机将泥饼运输至泥饼收集处，清水会被排出压滤模块，并经由管道流向泥砂分离模块。具体地，清水会经过进水法兰3和进水法兰4，对叶轮洗砂机进行冲洗。

为了便于理解，请参考图7，图7示出了一种场地布置方案，该场地布置方案适用于空间狭小的目标场地。其中，筛分模块、泥砂分离模块和絮凝模块按照从上到下的顺序分三层立体布置，压滤模块与絮凝模块水平横向布置，中央控制装置13可以分别与参数分析装置11、筛分模块、泥砂分离模块、絮凝模块和压滤模块进行信息交互，筛分模块、泥砂分离模块、絮凝模块和压滤模块均可以向中央控制装置13上传自身的运行参数。

为了便于理解，请参考图8，图8示出了一种场地布置方案，该场地布置方案适用于条形空间的目标场地。其中，筛分模块、泥砂分离模块、絮凝模块和压滤模块按照从左到右的顺序横向布置，中央控制装置13可以分别与参数分析装置11、筛分模块、泥砂分离模块、絮凝模块和压力模块进行信息交互，筛分模块、泥砂分离模块、絮凝模块和压滤模块均可以向中央控制装置13上传自身的运行参数。

为了便于理解，请参考图9，图9示出了一种渣土资源化利用系统的示例图。该渣土资源化利用系统具体由参数分析装置11、中央控制装置13、筛分模块、泥砂分离模块、絮凝模块和压滤模块所构成，其中，中央控制装置13具有屏幕。参数分析装置11、筛分模块、泥砂分离模块、絮凝模块和压滤模块均与中央控制装置13连接，使得中央控制装置13可以分别与参数分析装置11、筛分模块、泥砂分离模块、絮凝模块和压滤模块信息交互。可选地，上述连接可以是无线连接，也可以是有线连接，此处不对参数分析装置11与中央控制装置13的连接方式，以及筛分模块、泥砂分离模块、絮凝模块和压滤模块与中央控制装置13的连接方式作出限定。

可选地，本申请实施例中还为不同处理能力的渣土处理装置12提供了不同规格的集装箱，渣土处理装置12的各模块均布置于相应规格的集装箱之内。当渣土处理装置12在集装箱内工作时，集装箱可以隔绝渣土处理装置12发出的噪音。具体地，可以将集装箱分为大、中和小三种规格，将渣土处理装置12的处理能力分为强、中、弱三种，规格为大的集装箱的内部空间大于规格为中的集装箱的内部空间，规格为中的集装箱的内部空间大于规格为小的集装箱的内部空间。由于处理能力越强的渣土处理装置12对应的体型越大，因此可以使规格为大的集装箱放置处理能力为强的渣土处理装置12，规格为中的集装箱放置处理能力为中的渣土处理装置12，规格为小的集装箱放置处理能力为弱的渣土处理装置12。根据场地布置方案和选型方案，中央控制装置13可以计算出渣土处理装置12的所需处理能力，根据渣土处理装置12的所需处理能力即可确定集装箱的目标规格。例如，渣土处理装置12的所需处理能力为强，则可以向用户推荐规格为大的集装箱，该规格为大的集装箱内放置有处理能力为强的渣土处理装置12。可选地，集装箱的四周可以设置榫卯和锁定结构，以满足集装箱进行立体叠加的需求；集装箱的四周可以经过结构加固，以满足强度的要求。

由上可见，本申请方案中的渣土资源化利用系统包括参数分析装置，用于分析目标场地的渣土样本，得到上述渣土样本的物理参数；渣土处理装置，用于对上述目标场地的渣土进行处理，以完成对上述渣土的资源化利用；中央控制装置，用于根据上述渣土样本的物理参数、上述目标场地的渣土日产生量和上述目标场地的场地信息，确定上述渣土处理装置的选型方案和场地布置方案，以指示用户根据上述选型方案和上述场地布置方案在上述目标场地安装上述渣土处理装置。本申请方案通过分析目标场地的渣土样本的物理参数、渣土日产生量和场地信息，确定能够适应目标场地的渣土类型和场地大小的渣土处理装置的选型方案和场地布置方案，然后根据该选型方案和场地布置方案在目标场地安装渣土处理装置，可以在盾构施工过程中进行渣土资源化处理，并适应不同的渣土类型和场地大小，实现高效的渣土资源化处理。

下面对本申请实施例提供的一种渣土资源化利用方法进行描述，该渣土资源化利用方法应用于上文提出的渣土资源化利用系统中，请参阅图9，本申请实施例中的渣土资源化利用方法包括：

步骤1001，分析目标场地的渣土样本，得到渣土样本的物理参数；

在本申请实施例中，目标场地可以是隧道或地铁的盾构施工过程中可用于渣土资源化处理的任意一个场地，也即是说，可以将当前盾构施工现场中可用于渣土资源化处理的场地确定为目标场地。在使用本申请实施例中的渣土资源化利用系统之前，首先需要在目标场地上安装好参数分析装置11和中央控制装置13，然后从目标场地的渣土中取少量渣土作为渣土样本，比如，可以取5-10公斤的渣土作为渣土样本。在获取渣土样本之后，可以通过参数分析装置11分析渣土样本，从而得到渣土样本的物理参数，物理参数可以包括但不限于渣土样本的类型(如风化含粒砂岩型)、渣土样本的粒径分布、渣土样本中粗骨粒的含量和渣土样本中细颗粒的含量。

步骤1002，根据渣土样本的物理参数、目标场地的渣土日产生量和目标场地的场地信息，确定渣土处理装置的选型方案和场地布置方案。

在本申请实施例中，在分析得到渣土样本的物理参数后，参数分析装置11会将渣土样的物理参数上传至中央控制装置13，由中央控制装置13根据渣土样本的物理参数、目标场地的渣土日产生量和目标场地的场地信息，确定渣土处理装置12的选型方案、场地布置方案和渣土处理装置的运行参数。其中，渣土日产生量即为在目标场地进行盾构施工一天所产生的渣土的量，该渣土日产生量可以根据用户输入的施工进度相关参数计算得到，例如，用户输入盾构机的开挖直径为6.98米，日掘进16环，每环的长度为1.5米，膨胀系数为1.5，则可以计算得到渣土日产生量为920立方米；又例如，用户输入盾构机的开挖直径为8.83米，日掘进12环，每环的长度为1.5米，膨胀系数为1.5，则可以计算得到渣土日产生量为1102立方米。其中，场地信息可以包括但不限于目标场地的场地面积和场地形状。

根据渣土日产生量可以计算出渣土处理装置12所需的处理能力，例如，渣土日产生量为920立方米，则渣土处理装置12的最小日处理能力可以大于渣土日产生量，比如最小日处理能力为1376立方米，根据预设的每日工作时长(如16小时)和预设的能力裕度(如20％)，即可计算出渣土处理装置12所需的处理能力为110立方米/小时。又例如，渣土日产生量为1102立方米，则渣土处理装置12的最小日处理能力可以大于渣土日产生量，比如最小日处理能力为1652立方米，根据预设的每日工作时长(如16小时)和预设的能力裕度(如20％)，即可计算出渣土处理装置12所需的处理能力为130立方米/小时。

其中，场地信息可以由用户在目标场地实地测量后输入到中央控制装置13中，也可以由中央控制装置13现场采集目标场地的图像，通过分析目标场地的图像得到，此处不对场地信息的获取方式作限定。中央控制装置13根据渣土样本的物理参数、渣土处理装置12所需的处理能力和目标场地的场地信息，即可确定选型方案和场地布置方案，该选型方案指示了应该选择什么类型的渣土处理装置12，所选的渣土处理装置12的处理能力应该不小于渣土处理装置12所需的处理能力，该场地布置方案指示了如何在目标场地中布置渣土处理装置12。例如，假设根据渣土样本的物理参数得到渣土的类型为风化含粒砂岩型，则可以确定选型方案为：渣土处理装置12包括筛分模块、泥砂分离模块、絮凝模块和压滤模块；根据场地信息得到目标场地的空间过于狭小，则可以确定场地布置方案为：将筛分模块、泥砂分离模块、絮凝模块按从上到下的顺序，分三层立体布置。又例如，假设根据渣土样本的物理参数得到渣土的类型为中风化角岩型，由于中风化角岩的含泥量低，对压滤模块的处理能力要求低，则可以确定选型方案为：渣土处理装置12包括两个压滤模块即可；根据场地信息得到目标场地的空间的形状为长条形且该空间的大小大于预设的空间阈值，则可以确定场地布置方案为：将渣土处理装置12的各个模块在目标场地内横向并列布置。

在确定了选型方案和场地布置方案后，中央控制装置13可以将选型方案和场地布置方案输出到中央控制装置13自带的屏幕上进行展示，从而使得用户根据该选型方案和场地布置方案在目标场地中安装渣土处理装置12。可选地，选型方案和场地布置方案可以通过布置图的方式展示，该布置图可以体现选型方案和场地布置方案。在目标场地中安装完成渣土处理装置12后，即可将目标场地的渣土输送到渣土处理装置12中进行处理，以完成对目标场地的渣土的资源化利用，其中，资源化利用指的是将物理性质差的渣土转换为有用的粗骨料、细砂和泥饼。在渣土处理装置12的运行过程中，渣土处理装置12会将其运行参数反馈至中央控制装置13，使得中央控制装置13根据接收到的运行参数控制渣土处理装置12的运行。

由上可见，本申请方案中的渣土资源化利用系统包括参数分析装置，用于分析目标场地的渣土样本，得到上述渣土样本的物理参数；渣土处理装置，用于对上述目标场地的渣土进行处理，以完成对上述渣土的资源化利用；中央控制装置，用于根据上述渣土样本的物理参数、上述目标场地的渣土日产生量和上述目标场地的场地信息，确定上述渣土处理装置的选型方案和场地布置方案，以指示用户根据上述选型方案和上述场地布置方案在上述目标场地安装上述渣土处理装置。本申请方案通过分析目标场地的渣土样本的物理参数、渣土日产生量和场地信息，确定能够适应目标场地的渣土类型和场地大小的渣土处理装置的选型方案和场地布置方案，然后根据该选型方案和场地布置方案在目标场地安装渣土处理装置，可以在盾构施工过程中进行渣土资源化处理，并适应不同的渣土类型和场地大小，实现高效的渣土资源化处理。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及方法步骤，能够以电子硬件、或者外部设备软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种渣土资源化利用系统，其特征在于，包括：

参数分析装置，用于分析目标场地的渣土样本，得到所述渣土样本的物理参数，所述参数分析装置包括：图像分析模块，用于采集所述渣土样本的图像，对所述图像进行分析，得到所述渣土样本的类型；粗骨料分析模块，用于对所述渣土样本进行至少两级筛分，得到所述渣土样本中不同粒径的粗骨料，对所述粗骨料进行分析，得到所述粗骨料的粒径分布曲线；细颗粒分析模块，用于对所述渣土样本中的细颗粒进行分析，得到所述细颗粒的粒径，所述细颗粒为所述渣土样本中除所述粗骨料之外的颗粒；

渣土处理装置，用于对所述目标场地的渣土进行处理，以完成对所述渣土的资源化利用；

中央控制装置，用于根据所述渣土样本的物理参数、所述目标场地的渣土日产生量和所述目标场地的场地信息，确定所述渣土处理装置的选型方案和场地布置方案，以指示用户根据所述选型方案和所述场地布置方案在所述目标场地安装所述渣土处理装置。

2.根据权利要求1所述的渣土资源化利用系统，其特征在于，参数分析装置还包括：

含水率测试器，用于测试所述渣土试样的含水率；

称重传感器，用于在所述渣土样本进入所述粗骨料分析模块时，对所述渣土样本进行称重，得到样本称重重量，在所述粗骨料分析模块对所述渣土样本进行至少两级筛分后，对各个粒径下的粗骨料进行称重，得到各个粒径下的粗骨料的重量；

所述粗骨料分析模块，具体用于根据各个粒径下的粗骨料的重量、所述渣土样本的含水率和所述样本称重重量计算得到所述粗骨料的粒径分布和所述细颗粒的重量。

3.根据权利要求1所述的渣土资源化利用系统，其特征在于，所述渣土处理装置包括：

筛分模块，用于在所述渣土处理装置安装完成后，对所述渣土进行筛分，得到粗骨料和泥砂混合物；

泥砂分离模块，用于将所述筛分模块排出的所述泥砂混合物中的泥浆和细砂分离；

絮凝模块，用于将所述泥砂分离模块排出的所述泥浆进行絮凝沉淀，得到絮凝沉淀物；

压滤模块，用于将所述絮凝模块排出的絮凝沉淀物进行压滤，得到泥饼。

4.根据权利要求3所述的渣土资源化利用系统，其特征在于，所述筛分模块包括：

振动筛，用于对所述渣土进行筛分，得到所述粗骨料和所述泥砂混合物；

高压水幕设备，用于向所述振动筛喷射高压水幕；

第一图像处理设备，用于对所述振动筛进行摄像，得到第一实时画面，并对所述第一实时画面进行图像识别，得到所述振动筛的堵塞情况，并将所述振动筛的堵塞情况反馈至所述中央控制装置；

调理器，用于向所述高压水幕中掺入调理剂，以消除堵塞现象，所述高压水幕中掺入的调理剂的用量由所述中央控制装置根据所述振动筛的堵塞情况进行调节。

5.根据权利要求4所述的渣土资源化利用系统，其特征在于，所述第一图像处理设备，还用于分析所述第一实时画面得到所述振动筛下方的泥砂混合物的泡沫量；

所述筛分模块还包括：

消泡器，用于当所述泡沫量达到预设的泡沫量阈值时，向所述振动筛下方的泥砂混合物添加消泡剂，所述消泡剂用于消除泡沫。

6.根据权利要求3所述的渣土资源化利用系统，其特征在于，所述泥砂分离模块包括：

旋流器，用于将所述筛分模块排出的所述泥砂混合物中的泥浆和细砂分离；

第一压力传感器，用于监测所述旋流器的入口处的泥浆压力，并将所述泥浆压力反馈至所述中央控制装置，由所述中央控制装置根据所述泥浆压力控制所述旋流器的入口处的泥浆泵的转速；

叶轮洗砂机，用于对所述细砂进行洗砂处理；

速度传感器，用于检测所述洗砂机的叶轮的转速，得到转速值，并将所述转速值反馈至所述中央控制装置，由所述中央控制装置根据所述转速值调整所述叶轮的转速；

脱水筛，用于对洗砂处理后的细砂进行振动脱水；

泥浆池，用于盛装从所述细砂中分离出的泥浆；

清水浊度测试仪，用于探测所述泥浆池中水体的浊度，并将所述浊度反馈至所述中央控制装置，由所述中央控制装置根据所述浊度得到所述细砂的含泥量。

7.根据权利要求3所述的渣土资源化利用系统，其特征在于，所述絮凝模块包括：

絮凝池，用于盛装所述泥砂分离模块排出的所述泥浆；

加药器，用于向所述絮凝池中添加絮凝剂，所述絮凝剂用于与所述泥浆混合并絮凝沉淀，得到絮凝沉淀物。

8.根据权利要求7所述的渣土资源化利用系统，其特征在于，所述絮凝模块还包括：

液位计，用于监测所述絮凝池的液位；

第二图像处理设备，用于对所述絮凝池内的水面和泥面进行摄像，得到第二实时画面，并将所述第二实时画面传输至所述中央控制装置，由所述中央控制装置的屏幕显示所述第二实时画面。

9.根据权利要求3所述的渣土资源化利用系统，其特征在于，所述压滤模块包括：

压滤机，用于将所述絮凝模块排出的絮凝沉淀物进行压滤，得到所述泥饼；

第二压力传感器，用于监测所述压滤机内部的泥浆压力，得到压力测量值，将所述压力测量值反馈至所述中央控制装置，由所述中央控制装置根据所述压力测量值调节所述压滤机内部的泥浆压力；

含水率传感器，用于监测所述压滤机内部的泥浆含水率，将所述泥浆含水率反馈至所述中央控制装置，由所述中央控制装置根据所述泥浆含水率调整压滤时间。

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