CN115523855B - 一种疏浚泥浆絮凝团粒在线监测系统及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种疏浚泥浆絮凝团粒在线监测系统及监测方法，利用数值模拟进行泥浆过滤分离的过程仿真，在线监测装置实时监测泥浆絮凝团粒的状态，并将监测数据上传至云端存储平台，工作站通过调取云端参数调整仿真结果，将计算结果与限值进行对比分析，进而精确控制絮凝剂投放量，形成药剂定量投放、泥浆拌和、絮团监测、参数调整的循环体系，有效防止泥浆过滤过程中的淤堵；该方法解决了传统离线监测的工艺繁琐、絮团二次破坏、团粒性质数据不准确、参数反馈不及时等问题，并具有操作简单、灵敏度高、适用范围广等优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种疏浚泥浆絮凝团粒在线监测系统及监测方法，主要适用于疏浚泥浆、弃置泥浆、高含水率淤泥、污泥等。
背景技术
高含水率泥浆的脱水目前采用最广泛的为“过滤分离技术”，即将泥浆(固-液混合物)在“场效应”作用下(重力、机械力、离心力、大气压力等)，通过一定的过滤介质(筛、土工织物、膜等)，过滤过程中液体会被分离，固体被截留，从而达到分离脱水的效果。絮凝作用是指在泥浆中添加絮凝剂，泥浆中的多个小颗粒通过电性或架桥等作用形成絮团，絮团能减少过滤的堵塞，提高分离效果。所以絮凝作用是泥浆过滤分离的关键，针对絮凝过程中絮团性质的监测，对控制固液分离过程，优化絮凝剂及分离脱水工艺有着重要的意义。
泥浆浑浊且固体浓度高，絮团结构内部存在大量结合水，絮凝团粒存在粘结力小、结构强度低、受剪易破坏等特点。传统絮凝团粒监测方式主要采用：激光粒度仪、显微镜和扫描电镜、高清工业相机等，上述方法均需要对泥浆取样后再进行监测或观测，取样及搅拌过程会对一些脆弱的絮体团粒造成破坏，所以这些方法往往对絮体团粒测定的数据往往反应的是团粒遭受破坏的状态，对于结构疏松的絮体，团粒性质监测的准确性会出现较大的问题。因此怎样避免现有方法的缺陷，建立一种适用泥浆团粒性质监测的方法是极具意义的。
发明内容
针对现有泥浆絮团监测技术的不足，本发明提供一种疏浚泥浆絮凝团粒在线监测系统及监测方法，能够在不进行取样的情况下在线监测，解决了传统监测手段中絮团易破坏、监测数据不准确、结果反馈不及时等问题，并且操作工艺简单、数据处理快速，还能保证絮团分析的精准度。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种疏浚泥浆絮凝团粒在线监测系统，包括泥浆池、絮凝剂投放装置、在线监测装置、泥浆脱水系统、云端存储平台、数值模拟工作站；絮凝剂投放装置安装于泥浆池上，在线监测装置与泥浆池之间设有输送管和回流管，泥浆脱水系统分别与泥浆池管道连接；在线监测装置通过无线传输部件与云端存储平台连接，数值模拟工作站通过互联网调取云端存储平台数据；
在线监测装置包括预拌筒、磁力混合器、沉降分析柱、絮团尺寸及分布状态监测子系统A、絮团分形维数及孔隙率监测子系统B，泥浆含水率监测子系统C；预拌筒与沉降分析柱之间设有阀门，预拌筒上部连接输送管，沉降分析柱下部连接回流管，预拌筒内部设置磁力混合器，预拌筒外接泥浆含水率监测子系统C，沉降分析柱外接絮团尺寸及分布状态监测子系统A和絮团分形维数及孔隙率监测子系统B。
作为更进一步的优选方案，絮团尺寸及分布状态监测子系统A包含聚焦光束反射测量探头及颗粒分析软件，聚焦光束反射测量探头一端插置于沉降分析柱中，另一端连接颗粒分析软件，聚焦光束反射测量探头连接颗粒分析软件的一端低于另一端，聚焦光束反射测量探头与水平面的夹角为60～70°，其直径测量范围0.5μm～1000μm；所述颗粒分析软件将测量的弦长转化为颗粒直径，得到絮团尺寸及分布状态。
作为更进一步的优选方案，絮团分形维数及孔隙率监测子系统B包含颗粒录像显微镜探头及图像处理软件，颗粒录像显微镜探头一端插置于沉降分析柱中，另一端连接图像处理软件，颗粒录像显微镜探头连接图像处理软件的一端低于另一端，颗粒录像显微镜探头与水平面的夹角为60～70°，其拍摄颗粒直径范围1μm～5000μm；所述图像处理软件将拍摄后的高清颗粒图像进行二值化处理，得到絮团的当量孔隙率与分形维数。
作为更进一步的优选方案，预拌筒与沉降分析柱之间设有阀门B，输送管上设有阀门A，回流管上设有阀门C。
作为更进一步的优选方案，沉降分析柱为圆柱形，材料为透明玻璃或塑料材质，沉降分析柱直径为20～40mm，长度为200～300mm。
作为更进一步的优选方案，絮凝剂投放装置包含絮凝剂储罐和进料控制器，所述进料控制器可自动计算絮凝剂占比，并控制投放量。
作为更进一步的优选方案，泥浆池内设有强制搅拌器。
作为更进一步的优选方案，回流管中设置有蠕动泵，所述泥浆脱水系统与泥浆池之间的管道中设置有进料泵。
作为更进一步的优选方案，泥浆脱水系统中具有过滤介质，用于分离泥浆颗粒与水分的土工膜或其它介质。
一种疏浚泥浆絮凝团粒在线监测系统的监测方法，包括如下步骤：
第一步：疏浚泥浆进入泥浆池：(取样化验获得参数)
关闭所有阀门，通过强制搅拌器将泥浆调理、均化，获取泥浆初始理化参数，参数包括泥浆含水率、密度、初始中值粒径d50，PH值；
第二步：数值模拟：
S1：通过LBM-DEM-DLVO数值模拟的方法，在工作站建立二维过滤分离模型(模型可采用已有的开源软件或算法建立，如PFC离散元程序)；初始状态颗粒间作用力考虑范德华力FV、静电斥力FE，添加絮凝剂后考虑架桥力FB；过滤介质简化为不透水圆形阵列排布的多孔介质面；在二维计算模型中，将泥浆颗粒简化为圆形，颗粒直径统一设置为初始中值粒径d50，圆形颗粒外侧0.2倍d50区域设置为可流通液体的材料，并且满足离散元颗粒的基本设定。
S2：定义模型中过滤液流速、过滤介质孔隙参数，观测泥浆过滤分离的微观过程，获取初始中值粒径d50下的脱水效果指标，包含三类①过滤前：泥浆含水率ωj、含固率Pj，②过滤过程中：过滤效率Fe、淤堵程度Si，③过滤后：泥饼含固率Pb；
第三步：絮凝剂投放：
将单一或复合絮凝剂装入絮凝剂储罐，通过储罐将絮凝剂投放至泥浆池中，并通过进料控制器精确掌握絮凝剂投放量，采用强制搅拌器将泥浆与絮凝剂充分混合均匀；
第四步：絮凝团粒在线监测：
S1：打开阀门A，泥浆在重力作用下通过输送管流入预拌筒，开启磁力混合器，泥浆内部产生涡流，泥浆流速不宜过快，当泥浆面高于预拌筒高度2/3时，关闭阀门A，停止泥浆继续流入；
S2：关闭磁力混合器，打开阀门B，泥浆匀速流入透明沉降分析柱，当泥浆充满沉降分析柱后，关闭阀门B，打开监测子系统A与监测子系统B开关，开始实时监测；
S3：取少量预拌筒内残留泥浆，放置于子系统C内，通过快速烘干法，迅速得到絮凝泥浆含水率ωj、含固率Pj，将数据上传在线存储平台；
S4：观测泥浆在沉降分析柱内自重浓缩效率Se，并按一定频率对泥水分界面进行读数，将自重浓缩效率数据上传至在线存储平台；
S5：子系统A测量探头采集弦长数据，颗粒分析软件将弦长转化颗粒直径数据，分别得到粒径参数davg、dmax、dmin、d10、d30、d50、d70，并根据粒径参数换算团粒完整度In，将粒径参数、团粒完整度数据上传至在线存储平台；
S6：子系统B微镜探头采集图像数据，图像处理软按一定阈值将图像进行二值化处理，分别得到当量孔隙率nd、分形维数Df，将当量孔隙率、分形维数数据上传至在线存储平台；
S7：沉降分析柱内泥浆稳定3～5分钟后停止监测；
S8：打开阀门C与蠕动泵，泥浆通过回流管进入泥浆池，关闭所有阀门；
第五步：在线存储平台数据提取：
工作站从在线存储平台提取含水率ωj、含固率Pj、自重浓缩效率Se、粒径参数、团粒完整度In，当量孔隙率nd，分形维数Df；
第六步：调整数值模拟结果：
根据实测粒径参数，重新计算颗粒间作用合力F＝FV+FE+FB，FV为范德华力、FE为静电斥力，FB为架桥力；
根据调整后的颗粒间作用合力F、实测含水率ωj、实测含固率Pj、实测分形维数Df，按照第二步方法调整数值模拟结果，根据模拟结果得到过滤前、后固体面积，并重新计算絮凝后泥饼含固率Pb，过滤效率Fe，淤堵程度Si；将泥浆类型、絮凝剂种类及监测参数上传至云端，形成絮凝效果大数据库；
第七步：判别结果：
当计算过滤效果参数优于其临界值时，即Pb≥[Pb]、Fe≥[Fe]、Si≥[Si]、Se≥[Se]、In≥[In]，进入下一步泥浆脱水，并根据计算结果，选取合适泥浆脱水工艺装备，包含脱水设备处理流量、过滤介质、机械压力；
当不满足上述条件，需则重复第三步～第六步；
第八步：泥浆脱水：
通过进料泵泵送至泥浆脱水系统，形成泥饼，进行资源化利用，对过滤后的余水进行观测，评价固体颗粒流失率。
与现有技术相比，本发明通过将泥浆池、絮凝剂投放装置、在线监测装置、泥浆脱水系统、云端存储平台及数值模拟工作站合并连接，形成药剂定量投放、泥浆拌和、絮团监测、参数调整的循环体系，有效解决了传统监测过程中取样易扰动、絮团遭破坏、数据处理不及时等监测问题，使用本发明可节省大量工序切换时间，实现连续、循环的在线实时监测，降低后端泥浆脱水工艺的堵塞概率，增强泥浆脱水处理效率。
本发明中的聚焦光束反射测量与颗粒录像显微镜探头，每2～5s采集一次数据，每次可采集上万组弦长，采集的絮团直径范围广；颗粒分析及图像处理软件可采用编程手段，快速得到最大稳定絮团直径、平均絮团直径、当量孔隙率及分形维数等参数，实现大批量、自动化及高精度的数据处理。
本发明中的数值模拟计算方法能够表征流体穿过过滤介质(多孔介质流-LBM)及泥浆跟随水流运动的过程(颗粒流-DEM)，并且将LBM-DEM与DLVO法耦合，考虑颗粒间的范德华力、静电斥力及架桥力，该方法可以准确模拟颗粒在过滤介质中的微观过程，分析不同絮凝剂对过滤效果的影响，评估粒径参数是否达到最佳脱水范围内，有效防止泥浆脱水过程中的淤堵问题。
本发明中的沉降分析柱为透明材质，可随时观察泥浆沉降状态，上、下两头设置阀门，絮凝泥浆进入沉降分析柱后一般在5～10分钟达到稳定状态，监测探头插入沉降分析柱内实时监测絮团状态，预估沉降速率。
本发明中的絮凝投放装置，可根据在线监测的絮团性质，通过调节进料控制器，把控絮凝剂投放量，实时调整絮凝方案，达到最佳絮凝效果。
附图说明
图1为本发明所述的疏浚泥浆絮凝团粒在线监测系统；
图2为本发明所述的絮凝剂投放装置及泥浆池；
图3为本发明所述的絮团分形维数及孔隙率监测子系统B；
图4为本发明所述的絮团尺寸及分布状态监测子系统A；
图5为在线监测的方法流程图；
1-泥浆池；2-絮凝剂投放装置；3-在线监测装置；4-泥浆脱水系统；5-输送管；6-回流管；7-蠕动泵；8-进料泵；9-脱水泥饼；10-云端存储平台；11-数值模拟工作站；101-强制搅拌器；201-絮凝剂储罐；202-进料控制器；301-预拌筒；302-磁力混合器；303-沉降分析柱；304-阀门A；305-阀门B；306-阀门C；307-絮团尺寸及分布状态监测子系统A；308-絮团分形维数及孔隙率监测子系统B；309-颗粒录像显微镜探头；310-图像处理软件；311-聚焦光束反射测量探头；312-颗粒分析软件；313-泥浆含水率监测子系统C。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
图1所示，疏浚泥浆絮凝团粒在线监测系统包括：泥浆池1、絮凝剂投放装置2、在线监测装置3、泥浆脱水系统4；絮凝剂投放装置2通过进料控制器202接入泥浆池1，在线监测装置3通过两根管道与泥浆池1连接，泥浆脱水系统4通过进料泵8与泥浆池1连接；形成药剂定量投放、泥浆拌和、絮团演化实时监测的循环体系，泥浆絮团性质达到一定要求后，泵送至泥浆脱水系统4，脱水后形成含固率较高的泥饼，实现泥浆的减量化处理。
如图1所示，在线监测装置3包括预拌筒301、磁力混合器302、沉降分析柱303、阀门A304、阀门B305、阀门C306、絮团尺寸及分布状态监测子系统A307、絮团分形维数及孔隙率监测子系统B308，泥浆含水率监测子系统C313，所述磁力混合器302设置于预拌筒301内部，磁力搅拌器使泥浆产生涡流，可防止泥浆沉淀，并且降低作用于大絮团的剪切力，避免絮团破坏，预拌筒301通过阀门A304与输送管5连接，通过阀门B305与沉降分析柱303顶端连接，沉降分析柱303底部通过阀门C306与回流管6连接，分析沉降柱为透明材质，上、下设置两个阀门，可实时观察沉降过程，控制沉降速率，沉降分析柱303下方安装有子系统A与子系统B,预拌筒301与子系统C相连接，子系统C带有快速烘干功能，能实时测量泥浆含水率。
如图4所示，絮团尺寸及分布状态监测子系统A307，包含聚焦光束反射测量探头311及颗粒分析软件312，聚焦光束反射测量探头311内部设有激光光源及监测光纤，测量的弦长即为颗粒直径，直径测量范围0.5μm～1000μm，每2～5s采集一次数据，每次可采集上万组弦长，探头以60～70°角度插入沉降柱下端，距沉降柱离底部50～100mm；颗粒分析软件312将探头采集的弦长信息转换为团粒尺寸及分布信息，得到不同尺寸分布区间的最大稳定絮团直径dmax及平均絮团直径davg，平均絮团直径计算公式如下：
式中：davg为平均絮团直径，i为尺寸分布区间，d为第i区间的颗粒直径，n为第i区间的颗粒数量。
如图3所示，絮团分形维数及孔隙率监测子系统B308，包含颗粒录像显微镜探头309及图像处理软件310，颗粒录像显微镜探头309具有自动照明及在线获取高清颗粒图像的功能，拍摄颗粒直径范围1μm～5000μm，每2～5s拍摄一组图像，探头以60～70°角度插入沉降分析柱303下端；图像处理软件310将拍摄后的高清颗粒图像进行二值化处理，可采用Matlab、Image J编程等处理手段，主要程序包括：灰度化处理、图像二值化、计算面积及数量，得到当量孔隙率、分形维数。当量孔隙率为孔隙点像素面积和图像像素面积的比值，分形维数计算可采用盒维数法计算，计算公式如下：
式中：Df为分形维数，r为盒子边长，N(r)为盒子数量。
如图2所示，絮凝剂投放装置2包含絮凝剂储罐201、进料控制器202，根据在线监测装置3的絮团性质，进料控制器202可把控絮凝剂投放量，实时调整絮凝方案，达到最佳絮凝效果。泥浆池1内部设置有机械搅拌装置，可完成絮凝剂与泥浆的快速混合，泥浆池1一侧与在线监测装置3通过输送管5和回流管6连接，回流管6中间设置蠕动泵7，泥浆池1另一侧与泥浆脱水系统4连接，在絮团监测数据达标后，泥浆泵送至脱水系统。
如图5所示，用于疏浚泥浆絮凝团粒在线监测的方法，包括如下步骤：
第一步：疏浚泥浆进入泥浆池1：
关闭系统中所有阀门，将工程中疏浚废弃泥浆泵送进入泥浆池1，剔除大颗粒杂质及植物根系，视初始含水量情况，加适当清水，启动强制搅拌器101，使泥浆调理、均化，开展初始泥浆试验，获取泥浆初始理化参数；
第二步：数值模拟：
S1：通过LBM-DEM-DLVO数值模拟的方法，在工作站建立二维过滤分离模型(模型可采用已有的开源软件或算法建立，如PFC离散元程序)；初始状态颗粒间作用力考虑范德华力FV、静电斥力FE，添加絮凝剂后考虑架桥力FB；过滤介质(过滤介质为泥浆脱水设备中的固定装置，分离泥浆颗粒与水分的土工膜或其他介质)简化为不透水圆形阵列排布的多孔介质面；在二维计算模型中，将泥浆颗粒简化为圆形，颗粒直径统一设置为初始中值粒径d50，圆形颗粒外侧0.2倍d50区域设置为可流通液体的材料，并且满足离散元颗粒的基本设定。
S2：定义模型中过滤液流速、过滤介质孔隙参数，观测泥浆过滤分离的微观过程，获取初始中值粒径d50下的脱水效果指标，包含三类①过滤前：泥浆含水率ωj、含固率Pj，②过滤过程中：过滤效率Fe、淤堵程度Si，③过滤后：泥饼含固率Pb；
第三步：絮凝剂投放：
在絮凝剂储罐201中加入絮凝剂，启动进料控制器202，将絮凝剂投放至泥浆池1中，并通过进料控制器202准备掌握絮凝剂投放量，继续启动强制搅拌器101，使泥浆与絮凝剂充分混合均匀
第四步：絮凝团粒在线监测：
S1：打开阀门A304，泥浆在重力作用下通过输送管5流入预拌筒301，开启磁力混合器302，泥浆内部产生涡流，泥浆流速不宜过快，当泥浆面高于预拌筒301高度2/3时，关闭阀门A304，停止泥浆继续流入；
S2：关闭磁力混合器302，打开阀门B305，泥浆匀速流入透明沉降分析柱303，当泥浆充满沉降分析柱303后，关闭阀门B305，打开监测子系统A与监测子系统B开关，开始实时监测；
S3：取少量预拌筒301内残留泥浆，放置于子系统C内，通过快速烘干法，迅速得到絮凝泥浆含水率ωj、含固率Pj，将数据上传在线存储平台；
S4：观测泥浆在沉降分析柱303内自重浓缩效率Se，并按一定频率对泥水分界面进行读数，将自重浓缩效率数据上传至在线存储平台；
S5：子系统A测量探头采集弦长数据，颗粒分析软件312将弦长转化颗粒直径数据，分别得到粒径参数davg、dmax、dmin、d10、d30、d50、d70，并根据粒径参数换算团粒完整度In，计算公式如下，将粒径参数、团粒完整度数据上传至在线存储平台；
式中：In为团粒完整度，d50为初始状态下的中值粒径，d50'为实测中值粒径；
S6：子系统B微镜探头采集图像数据，图像处理软件310按一定阈值将图像进行二值化处理，分别得到当量孔隙率nd、分形维数Df，将当量孔隙率、分形维数数据上传至在线存储平台；
S7：沉降分析柱303内泥浆稳定3～5分钟后停止监测；
S8：打开阀门C306与蠕动泵7，泥浆通过回流管6进入泥浆池1，关闭所有阀门；
第五步：在线存储平台数据提取：
工作站从在线存储平台提取含水率ωj、含固率Pj、自重浓缩效率Se、粒径参数、团粒完整度In，当量孔隙率nd，分形维数Df；
第六步：调整数值模拟结果：
根据实测粒径参数，重新计算颗粒间作用合力F，计算方法如下：
F＝FV+FE+FB
式中：F为颗粒间相互作用合力，FV为范德华力、FE为静电斥力，FB为架桥力，d50'为实测中值粒径，以下参数均取常数带入至数值模型中，A为哈梅克常数，D为两个圆球的表面间距，κ-1为德拜长度，Z为相互作用常数，β有效架桥率，ε是絮凝剂分子链每个结合段的能量；s是絮凝剂吸附点之间的平均距离；Lc是絮凝剂分子链的长度；l是絮凝剂分子链每个结合段的长度；
根据调整后的颗粒间作用合力F、实测含水率ωj、实测含固率Pj、实测分形维数Df，按照第二步方法调整数值模拟结果，根据模拟结果得到过滤前、后固体面积，并重新计算絮凝后泥饼含固率Pb，过滤效率Fe，淤堵程度Si：将泥浆类型、絮凝剂种类及监测参数上传至云端，形成絮凝效果大数据库；
式中：Pb为泥饼含固率，Sb为二维模型中多孔介质前固体面积，S为二维模型中多孔介质总面积；
式中：Fe为过滤效率，Pb为泥饼含固率，Pj为泥浆含固率；
Si为淤堵程度，Df为分形维数，
第七步：判别结果：
当计算过滤效果参数优于其临界值时，即Pb≥[Pb]、Fe≥[Fe]、Si≥[Si]、Se≥[Se]、In≥[In]，进入下一步泥浆脱水，并根据计算结果，选取合适泥浆脱水工艺装备(包含脱水设备处理流量、过滤介质、机械压力等)；
当不满足上述条件，需则重复第三步～第六步；
第八步：泥浆脱水：
通过进料泵8泵送至泥浆脱水系统4，形成脱水泥饼9，进行资源化利用，对过滤后的余水进行观测，评价固体颗粒流失率。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种疏浚泥浆絮凝团粒在线监测系统，其特征在于：包括泥浆池(1)、絮凝剂投放装置(2)、在线监测装置(3)、泥浆脱水系统(4)、云端存储平台(10)、数值模拟工作站(11)；絮凝剂投放装置(2)安装于泥浆池(1)上，在线监测装置(3)与泥浆池(1)之间设有输送管(5)和回流管(6)，泥浆脱水系统(4)分别与泥浆池(1)管道连接；在线监测装置(3)通过无线传输部件与云端存储平台(10)连接，数值模拟工作站(11)通过互联网调取云端存储平台(10)数据；
所述在线监测装置(3)包括预拌筒(301)、磁力混合器(302)、沉降分析柱(303)、絮团尺寸及分布状态监测子系统A(307)、絮团分形维数及孔隙率监测子系统B(308)，泥浆含水率监测子系统C(313)；预拌筒(301)与沉降分析柱(303)之间设有阀门，预拌筒(301)上部连接输送管(5)，沉降分析柱(303)下部连接回流管(6)，预拌筒(301)内部设置磁力混合器(302)，预拌筒(301)外接泥浆含水率监测子系统C(313)，沉降分析柱(303)外接絮团尺寸及分布状态监测子系统A(307)和絮团分形维数及孔隙率监测子系统B(308)；
所述絮团尺寸及分布状态监测子系统A(307)包含聚焦光束反射测量探头(311)及颗粒分析软件(312)，聚焦光束反射测量探头(311)一端插置于沉降分析柱(303)中，另一端连接颗粒分析软件(312)，聚焦光束反射测量探头(311)连接颗粒分析软件(312)的一端低于另一端，聚焦光束反射测量探头(311)与水平面的夹角为60～70°，其直径测量范围0.5μm～1000μm；所述颗粒分析软件(312)将测量的弦长转化为颗粒直径，得到絮团尺寸及分布状态。
2.根据权利要求1所述的一种疏浚泥浆絮凝团粒在线监测系统，其特征在于：所述絮团分形维数及孔隙率监测子系统B(308)包含颗粒录像显微镜探头(309)及图像处理软件(310)，颗粒录像显微镜探头(309)一端插置于沉降分析柱(303)中，另一端连接图像处理软件(310)，颗粒录像显微镜探头(309)连接图像处理软件(310)的一端低于另一端，颗粒录像显微镜探头(309)与水平面的夹角为60～70°，其拍摄颗粒直径范围1μm～5000μm；所述图像处理软件(310)将拍摄后的高清颗粒图像进行二值化处理，得到絮团的当量孔隙率与分形维数。
3.根据权利要求1所述的一种疏浚泥浆絮凝团粒在线监测系统，其特征在于：所述预拌筒(301)与沉降分析柱(303)之间设有阀门B(305)，输送管(5)上设有阀门A(304)，回流管(6)上设有阀门C(306)。
4.根据权利要求1所述的一种疏浚泥浆絮凝团粒在线监测系统，其特征在于：所述沉降分析柱(303)为圆柱形，材料为透明玻璃或塑料材质，沉降分析柱(303)直径为20～40mm，长度为200～300mm。
5.根据权利要求1所述的一种疏浚泥浆絮凝团粒在线监测系统，其特征在于：所述絮凝剂投放装置(2)包含絮凝剂储罐(201)和进料控制器(202)，所述进料控制器(202)可自动计算絮凝剂占比，并控制投放量。
6.根据权利要求1所述的一种疏浚泥浆絮凝团粒在线监测系统，其特征在于：所述泥浆池(1)内设有强制搅拌器(101)。
7.根据权利要求1所述的一种疏浚泥浆絮凝团粒在线监测系统，其特征在于：所述回流管(6)中设置有蠕动泵(7)，所述泥浆脱水系统(4)与泥浆池(1)之间的管道中设置有进料泵(8)。
8.根据权利要求1所述的一种疏浚泥浆絮凝团粒在线监测系统，其特征在于：所述泥浆脱水系统(4)中具有过滤介质，用于分离泥浆颗粒与水分的土工膜或其它介质。
9.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种疏浚泥浆絮凝团粒在线监测系统的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：疏浚泥浆进入泥浆池：
关闭所有阀门，通过强制搅拌器将泥浆调理、均化，获取泥浆初始理化参数，参数包括泥浆含水率、密度、初始中值粒径d50，PH值；
第二步：数值模拟：
S1：通过LBM-DEM-DLVO数值模拟的方法，在工作站建立二维过滤分离模型；初始状态颗粒间作用力考虑范德华力FV、静电斥力FE，添加絮凝剂后考虑架桥力FB；过滤介质简化为不透水圆形阵列排布的多孔介质面；在二维计算模型中，将泥浆颗粒简化为圆形，颗粒直径统一设置为初始中值粒径d50，圆形颗粒外侧0.2倍d50区域设置为可流通液体的材料，并且满足离散元颗粒的基本设定；
S2：定义模型中过滤液流速、过滤介质孔隙参数，观测泥浆过滤分离的微观过程，获取初始中值粒径d50下的脱水效果指标，包含三类①过滤前：泥浆含水率ωj、含固率Pj，②过滤过程中：过滤效率Fe、淤堵程度Si，③过滤后：泥饼含固率Pb；
第三步：絮凝剂投放：
将单一或复合絮凝剂装入絮凝剂储罐(201)，通过储罐将絮凝剂投放至泥浆池(1)中，并通过进料控制器(202)精确掌握絮凝剂投放量，采用强制搅拌器(101)将泥浆与絮凝剂充分混合均匀；
第四步：絮凝团粒在线监测：
S1：打开阀门A(304)，泥浆在重力作用下通过输送管(5)流入预拌筒(301)，开启磁力混合器(302)，泥浆内部产生涡流，泥浆流速不宜过快，当泥浆面高于预拌筒(301)高度2/3时，关闭阀门A(304)，停止泥浆继续流入；
S2：关闭磁力混合器(302)，打开阀门B(305)，泥浆匀速流入透明沉降分析柱(303)，当泥浆充满沉降分析柱(303)后，关闭阀门B(305)，打开监测子系统A与监测子系统B开关，开始实时监测；
S3：取少量预拌筒(301)内残留泥浆，放置于子系统C内，通过快速烘干法，迅速得到絮凝泥浆含水率ωj、含固率Pj，将数据上传在线存储平台；
S4：观测泥浆在沉降分析柱(303)内自重浓缩效率Se，并按一定频率对泥水分界面进行读数，将自重浓缩效率数据上传至在线存储平台；
S5：子系统A测量探头采集弦长数据，颗粒分析软件(312)将弦长转化颗粒直径数据，分别得到粒径参数davg、dmax、dmin、d10、d30、d50、d70，并根据粒径参数换算团粒完整度In，将粒径参数、团粒完整度数据上传至在线存储平台；
S6：子系统B微镜探头采集图像数据，图像处理软件(310)按一定阈值将图像进行二值化处理，分别得到当量孔隙率nd、分形维数Df，将当量孔隙率、分形维数数据上传至在线存储平台；
S7：沉降分析柱(303)内泥浆稳定3～5分钟后停止监测；
S8：打开阀门C(306)与蠕动泵(7)，泥浆通过回流管(6)进入泥浆池(1)，关闭所有阀门；
第五步：在线存储平台数据提取：
工作站从在线存储平台提取含水率ωj、含固率Pj、自重浓缩效率Se、粒径参数、团粒完整度In，当量孔隙率nd，分形维数Df；
第六步：调整数值模拟结果：
根据实测粒径参数，重新计算颗粒间作用合力F＝FV+FE+FB，FV为范德华力、FE为静电斥力，FB为架桥力；
根据调整后的颗粒间作用合力F、实测含水率ωj、实测含固率Pj、实测分形维数Df，按照第二步方法调整数值模拟结果，根据模拟结果得到过滤前、后固体面积，并重新计算絮凝后泥饼含固率Pb，过滤效率Fe，淤堵程度Si；将泥浆类型、絮凝剂种类及监测参数上传至云端，形成絮凝效果大数据库；
第七步：判别结果：
当计算过滤效果参数优于其临界值时，即Pb≥[Pb]、Fe≥[Fe]、Si≥[Si]、Se≥[Se]、In≥[In]，进入下一步泥浆脱水，并根据计算结果，选取合适泥浆脱水工艺装备，包含脱水设备处理流量、过滤介质、机械压力；
当不满足上述条件，需则重复第三步～第六步；
第八步：泥浆脱水：
通过进料泵(8)泵送至泥浆脱水系统(4)，形成泥饼(9)，进行资源化利用，对过滤后的余水进行观测，评价固体颗粒流失率。
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