CN115925067B - 一种基于智能感知技术的泥浆处理系统及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于智能感知技术的泥浆处理系统及其处理方法，通过泥浆状态监测模块获取泥浆物理性质参数；中央处理器与加药控制模块根据所测泥浆物理性质参数协同完成絮凝药剂制备与添加；絮凝状态监测模块实时感知泥浆絮凝状态并向中央处理器反馈数据，中央处理器将泥浆絮凝状态数据进行计算分析并于与用户输入限值进行对比，进而动态调整絮凝药剂混合比例和添加剂量，实现泥浆絮凝药剂精细化添加；用户端可以实时显示泥浆处理系统运行数据保证泥浆脱水过程高效、可控和稳定的进行。本发明能够实现泥浆脱水过程的自动化、精细化、一体化控制，具有更高的脱水效率和更优的脱水效果，减少了资源的投入，能够实现增效降碳、节能环保的目标。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于智能感知技术的泥浆处理系统及其处理方法，属于泥浆脱水处理技术领域。
背景技术
在填海造陆、跨海大桥建设以及河湖底泥清淤工程中淤泥疏浚工艺被广泛运用，绞吸式工艺是淤泥疏浚最普遍采用的施工技术，通过水下绞刀旋转搅拌底泥形成泥浆，再由抽吸泵将泥浆疏浚出来，疏浚泥浆具有极高的含水率，黏粒含量高，颗粒细小，自然沉淀分层缓慢的特点。现有的研究表明1单位体积的底泥处理成绞吸泥浆体积将增大6倍，在工程建设中若将大体积方量的高含水率泥浆直接吹填至专用场地中，将长期占用大量土地，导致经济成本高和土地资源利用率低。目前对泥浆的处理技术大多采用絮凝沉淀与压滤脱水相结合的方式进行，通过向泥浆中添加絮凝剂促使细小的黏粒聚合成为大的颗粒集团，进而加速沉淀分离过程，絮凝底泥则通过压滤脱水方式进一步降低自身含水率，从而实现疏浚泥浆减量化轻量化的目标。在实际工程中，往往忽略泥浆的物理性质，同时为了追求脱水效果，在絮凝剂的选择、配比和用量上采用粗放式大剂量添加的模式，这不仅造成了絮凝剂浪费还使得尾水超过排放标准，需额外对尾水进行二次净化处理，最终综合经济成本上升。因此，为了贯彻绿色低碳发展，实现减污降碳，协同增效的目标，需要设计一种能够精细控制泥浆脱水的系统及方法。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有泥浆脱水处理技术的不足，提供一种基于智能感知技术的泥浆处理系统及脱水处理方法，该方法通过中央处理器、泥浆状态监测模块、加药控制模块与絮凝状态监测模块综合协同完成泥浆物理指标、泥浆脱水药剂配制与添加，泥浆絮凝脱水效果流程，泥浆脱水药剂用量得以控制，达到了更高的脱水效率和更优的脱水效果，减少了资源的投入，能够实现增效降碳、节能环保的目标。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种基于智能感知技术的泥浆处理系统，包括用户端、中央处理器、泥浆状态监测模块、加药控制模块、絮凝状态监测模块、初滤池、絮凝沉淀池、尾水处理池、带式压滤机；中央处理器与泥浆状态监测模块、加药控制模块和絮凝状态监测模块通过WiFi连接，用户端通过WiFi与中央处理器连接；
泥浆状态监测模块设置在初滤池中，所述加药控制模块设置在絮凝沉淀池上部，所述絮凝状态监测模块设置在絮凝沉淀池中；
初滤池上具有输送管道，初滤池与絮凝沉淀池管道连接，所述絮凝沉淀池分别管道连接尾水处理池和带式压滤机，絮凝沉淀池管道连接尾水处理池；带式压滤机上具有泥饼外运通道。
作为更进一步的优选方案，泥浆状态监测模块包括转动轴承、连接杆、含水率传感器、颗粒粒度传感器、浊度传感器和pH值传感器；转动轴承位于初滤池顶部中央，由电机控制转动，转动轴承下部与连接杆相连，连接杆底端为十字状结构的搅拌部，具有四个端点，四个端点分别安装含水率传感器、颗粒粒度传感器、浊度传感器和pH值传感器，各传感器通过WiFi将数据传输至中央处理器，中央处理器控制电机转动。
作为更进一步的优选方案，加药控制模块包括自动控制台、絮凝剂储存罐、助沉剂储存罐、减阻剂储存罐、药剂混合罐、絮凝剂流量阀、助沉剂流量阀、减阻剂流量阀、混合药剂流量阀；絮凝剂储存罐、助沉剂储存罐和减阻剂储存罐分别通过独立管道与药剂混合罐相连，絮凝剂储存罐与药剂混合罐之间管道上具有絮凝剂流量阀，助沉剂储存罐与药剂混合罐之间管道上具有助沉剂流量阀，减阻剂储存罐与药剂混合罐之间管道上具有减阻剂流量阀；药剂混合罐通过管道连通至絮凝沉淀池内，该管道上设有混合药剂流量阀；絮凝剂流量阀、助沉剂流量阀、减阻剂流量阀和混合药剂流量阀通过WiFi与自动控制台连接；自动控制台位于药剂混合罐罐体外侧壁且通过WiFi与中央处理器连接，自动控制台通过WiFi与絮凝剂流量阀、助沉剂流量阀、减阻剂流量阀和混合药剂流量阀信号连接；所述药剂混合罐底部中央设置有搅拌装置。
作为更进一步的优选方案，絮凝状态监测模块包括转动轴承、可伸缩连接杆、激光发射接收装置、浊度传感器、离子浓度传感器和pH值传感器；转动轴承位于絮凝沉淀池顶部中央，由电机控制转动，转动轴承下部与可伸缩连接杆相连，可伸缩连接杆底端为十字状结构的搅拌部，具有四个端点，四个端点分别安装激光发射接收装置、浊度传感器、离子浓度传感器和pH值传感器，各传感器通过WiFi将数据传输至中央处理器，中央处理器控制电机转动。
作为更进一步的优选方案，初滤池内部设有过滤网，过滤网水平向布置，连接杆穿过过滤网布置，过滤网孔直径为2cm。
作为更进一步的优选方案，絮凝沉淀池一内侧壁设置有反光带，反光带高度与絮凝沉淀池深度相同。
作为更进一步的优选方案，初滤池的输送管道上具有第一阀门，所述初滤池与絮凝沉淀池之间管道上具有第一抽水泵，所述絮凝沉淀池与尾水处理池之间管道上具有输送泵，絮凝沉淀池上设有排放主管道，排放主管道末端分流为两根排放支管道，一根排放支管道连接尾水处理池，另一根排放支管道用于直接排放，该排放主管道上设有第二阀门，连接尾水处理池的排放支管道上设有第三抽水泵，用于直接排放的排放支管道上设有第二抽水泵。
一种基于智能感知技术的泥浆处理系统的处理方法，包括以下步骤：
S1：通过用户端输入尾水目标浊度值ZD0、尾水目标离子浓度LZ10～LZn0和尾水目标pH值K0并通过WiFi传输至中央处理器；
S2：打开第一阀门，其余阀门均处于关闭状态，绞吸泥浆经由输送管道注入初滤池，初滤池注满后关闭第一阀门，初滤池顶部的过滤网过滤大直径的砂石杂物，过滤出的砂石杂物外运处理，启动泥浆状态监测模块，泥浆状态监测模块对泥浆持续搅拌，泥浆状态监测模块上的传感器将获取泥浆的含水率W1、颗粒粒度LD、浊度ZD1和pH值K1，并通过WiFi将数据传输至中央处理器，打开第一抽水泵，初滤泥浆经由管道注入絮凝沉淀池，絮凝沉淀池注满后关闭第一抽水泵；
S3：中央处理器根据泥浆状态监测模块反馈的数据进行絮凝模拟计算，得到絮凝剂、助沉剂和减阻剂的混合比例和混合药剂添加浓度，并进一步计算出絮凝剂、助沉剂、减阻剂和混合药剂的加药流量，加药流量通过WiFi传输至加药控制模块中的自动控制台；
S4：自动控制台依据絮凝剂、助沉剂和减阻剂的加药流量，计算得出絮凝剂流量阀、助沉剂流量阀和减阻剂流量阀的开度并通过WiFi控制，絮凝剂、助沉剂和减阻剂经由管道注入药剂混合罐中并由搅拌装置搅拌混合均匀；自动控制台根据混合药剂的加药流量计算得出混合药剂流量阀的开度并通过WiFi控制，混合药剂经由管道注入絮凝沉淀池；
S5：开启絮凝状态监测模块上的搅拌功能，不断调节可伸缩连接杆使得药剂与泥浆充分混合，搅拌5-10min后停止搅拌；提升絮凝状态监测模块使其位于距离絮凝沉淀池顶部0.5m的位置，随后絮凝状态监测模块上的浊度传感器开始实时监测周围水体浊度ZD2并通过WiFi将数据传输至中央处理器；
当浊度传感器反馈数值稳定时，絮凝状态监测模块上的离子浓度传感器和pH值传感器开始测量周围水体的离子浓度LZ1～LZn和pH值K2并通过WiFi将数据传输至中央处理器；絮凝状态监测模块上的激光发射接收装置向池边反光带发射激光，并将激光发射角度θmax通过WiFi将数据传输至中央处理器，中央处理器计算获得水-泥分界面位置，并进一步计算得出脱出水体积、絮凝淤泥体积和絮凝速率，并显示在用户端；
S6：中央处理器将浊度ZD2、离子浓度LZ1～LZn和pH值K2与用户输入的尾水目标浊度值ZD0、尾水目标离子浓度LZ10～LZn0和尾水目标pH值K0对比分析，当监测获得的任一参数值大于对应用户输入的目标值时，打开第二阀门和第三抽水泵，脱出水经由管道注入尾水处理池，脱出水排空后关闭第二阀门和第三抽水泵，打开输送泵，絮凝淤泥经由管道进入带式压滤机，絮凝淤泥排空后关闭输送泵；打开第一阀门，重新注满初滤池后关闭第一阀门，启动泥浆状态监测模块的搅拌功能，不动其监测功能，打开第一抽水泵，絮凝沉淀池被注满时关闭第一抽水泵，中央处理器将结合S5测得的数据重新进行步骤S3，并重复S4和S5步骤；
当监测获得的任一参数值均满足对应用户输入的目标值时，打开第二阀门和第二抽水泵，脱出水经由管道直接排放，脱出水排空后关闭第二阀门和第二抽水泵，打开输送泵，絮凝淤泥经由管道进入带式压滤机，絮凝淤泥排空后关闭输送泵；重复进行S2～S6步骤，实现连续脱水；在连续脱水过程中，S2步骤中泥浆状态监测模块的监测功能不启动，搅拌功能启动，S3步骤中絮凝模拟计算不进行，各类药剂混合比例和混合药剂添加浓度沿用首次计算结果执行。
作为更进一步的优选方案，所述S3中，絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)；所述助沉剂为FeCl3和CaCl2；所述减阻剂为NaNO3。
作为更进一步的优选方案，所述S5中，通过激光发射接收装置测量水-泥分界面位置的步骤如下：
首先激光发射接收装置向反光带发射激光，当激光发射接收装置接收到反射光时，记录激光发射角为θ，随后激光发射角度增大Δθ并向反光带发射激光，以此循环；
当激光发射接收装置未接收到反射光时，判断Δθ是否小于0.1°：当Δθ≤0.1°时，记激光发射角θ为θmax，停止激光发射；当Δθ＞0.1°时，将Δθ调整为激光发射接收装置以/>向反光带发射激光，以此循环。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)相较于目前采用经验判断法确定泥浆脱水药剂配比及使用剂量，本发明利用泥浆状态监测模块获取泥浆物理状态参数，中央处理器依据所测数据进行絮凝模拟计算，根据模拟结果针对性的确定泥浆脱水药剂配比及使用剂量，解决了传统经验判断法的随意性与不确定性的问题，能够有效提高絮凝效果。
(2)本发明通过WiFi连接实现了各传感器与中央处理器之间高效的数据通讯，避免了数据线连接容易出现接口进水导致系统故障的问题，调高了系统运作的可靠性与稳定性，中央处理器可根据需要调整布设位置，不受空间距离的限制，保障了操作人员的安全。
(3)本发明的加药控制模块通过中央控制台向各个药剂罐流量阀下达开度指令，实现了各类药剂精确添加和药剂使用量的准确控制，避免过量用药引起的环境污染和成本浪费，提高了药剂物资使用效率，能够有效降低生产成本。
(4)本发明的絮凝状态监测模块集搅拌功能与监测功能于一体，搅拌功能能够使得泥浆与脱水药剂的充分混合，提高絮凝效果，监测功能则能够获取脱出水浊度、pH值、离子成分和水-泥分界面位置，传感器采用模块化安装方式，可以根据需要更换不同量程的传感器，提高了泥浆处理系统的适用性。
(5)本发明的用户端可以实时显示泥浆处理过程中各个工作模块的相关参数，能够便于使用者实时了解泥浆处理过程的情况，提高了泥浆处理过程的可视化与透明化程度。使用者经由用户端根据需要设定目标值，系统在运行中将自动调整以最终达到用户设定的目标值，无需使用者反复干预调整，实现了泥浆处理过程的自动化，节省了大量的人力物力。
(6)本发明通过中央处理器与泥浆状态监测模块、加药控制模块和絮凝状态监测模块的协同配合，降低了脱水药剂使用量并获得了更高的脱水效率和更优的脱水效果，减少了资源的投入，实现了增效降碳、节能环保的目标。
附图说明
图1为本发明所述泥浆处理系统示意图；
图2为本发明所述中央处理器数据处理流程图；
图3为本发明所述激光发射接收装置工作流程图。
图中：01-第一阀门；02-初滤池；03-过滤网；04-转动轴承；05-连接杆；06-含水率传感器；07-颗粒粒度传感器；08-浊度传感器；09-pH值传感器；10-第一抽水泵；11-絮凝沉淀池；12-反光带；13-可伸缩连接杆；14-激光发射接收装置；15-离子浓度传感器；16-第二阀门；17-第二抽水泵；18-第三抽水泵；19-尾水处理池；20-输送泵；21-带式压滤机；22-絮凝剂储存罐；23-助沉剂储存罐；24-减阻剂储存罐；25-药剂混合罐；26-搅拌装置；27-絮凝剂流量阀；28-助沉剂流量阀；29-减阻剂流量阀；30-混合药剂流量阀；31-自动控制台。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案。
本发明所述的基于智能感知技术的泥浆处理系统包括用户端、中央处理器、泥浆状态监测模块、加药控制模块、絮凝状态监测模块、第一阀门01、初滤池02、第一抽水泵10、絮凝沉淀池11、第二阀门16、第二抽水泵17、第三抽水泵18、尾水处理池19、输送泵20、带式压滤机21以及输送管道。
中央处理器与泥浆状态监测模块、加药控制模块的自动控制台和絮凝状态监测模块通过WiFi连接，用户端通过WiFi与中央处理器连接；用户端为安装有专门app的手机或个人电脑，自动控制台为安装有专用计算软件的微型电脑。
如图1所示，初滤池入口与输送管道相连，第一阀门01位于输送管道上；初滤池出口与与絮凝沉淀池入口通过管道相连，管道上设置有第一抽水泵10；絮凝沉淀池上出口与Y型管道连接，第二阀门16位于主管道上，第二抽水泵17位于管道第一分叉上，第三抽水泵18位于管道第二分叉上，管道第二分叉与尾水处理池19相连；絮凝沉淀池11下出口与带式压滤机21通过管道相连，管道上设有输送泵20。
如图1所示，初滤池02内部有过滤网03和泥浆状态监测模块，过滤网03位于初滤池入口下方，过滤网03孔直径为2cm；泥浆状态监测模块的转动轴承04位于初滤池02顶部中央且与连接杆05相连，连接杆05端部为十字状结构，具有四个端点，四个端点分别安装含水率传感器06、颗粒粒度传感器07、浊度传感器08和pH值传感器09，各传感器通过WiFi与中央处理器连接并传输数据，泥浆状态监测模块具有搅拌功能并由中央处理器控制。
如图1所示，加药控制模块的絮凝剂储存罐22、助沉剂储存罐23和减阻剂储存罐24分别通过独立管道与药剂混合罐25相连，絮凝剂流量阀27、助沉剂流量阀28和减阻剂流量阀29分别位于各自管道之上，药剂混合罐25通过管道与絮凝沉淀池11相连，管道上设有混合药剂流量阀30；絮凝剂流量阀27、助沉剂流量阀28、减阻剂流量阀29和混合药剂流量阀30通过WiFi与自动控制台31连接，通过WiFi接收自动控制台31发送的流量值，具备根据流量值调节阀门开度的功能；自动控制台31位于药剂混合罐25罐体外侧壁且通过WiFi与中央处理器连接，自动控制台31能够显示絮凝剂流量、助沉剂流量、减阻剂流量和混合药剂流量；药剂混合罐底部中央设置有搅拌装置26。
如图1所示，絮凝沉淀池11内部有反光带12和絮凝状态监测模块；反光带12位于絮凝沉淀池11内侧壁上，反光带12宽度为30cm，高度与絮凝沉淀池11深度相同；絮凝状态监测模块的转动轴承04位于絮凝沉淀池11顶部中央且与可伸缩连接杆13相连，可伸缩连接杆13可沿杆轴向伸长或缩短，可伸缩连接杆13端部为十字状结构，具有四个端点，四个端点分别安装激光发射接收装置14、浊度传感器08、离子浓度传感器15和pH值传感器09，各传感器通过WiFi与中央处理器连接并传输数据，絮凝状态监测模块具有搅拌功能并由中央处理器控制；
如图2所示，中央处理器用于实现淤泥脱水过程中接收数据、发送数据和分析计算数据的的功能，中央处理器工作具体流程为：首先通过用户端输入尾水目标浊度值ZD0、尾水目标离子浓度LZ10～LZn0和尾水目标pH值K0，中央处理器对其进行存储；当泥浆状态监测模块向中央处理器发送泥浆的含水率W1、颗粒粒度LD、浊度ZD1和pH值K1数据时，中央处理器接收数据并进行絮凝模拟计算，随后将絮凝模拟计算得到的絮凝剂、助沉剂和减阻剂的配比和混合药剂添加浓度输出至加药控制模块；随后加药控制模块将完成药剂配置与投放；
如图2所示，当絮凝状态监测模块向中央处理器发送絮凝水体浊度ZD2、离子浓度LZ1～LZn和pH值K2时，中央处理器接收数据并与存储的用户端输入数据进行对比，判断是否超过目标值，若未超过目标值，则确定絮凝模拟计算得到的絮凝剂、助沉剂和减阻剂的配比和混合药剂添加浓度有效，在后续的流程中将无需进行絮凝模拟计算直接将数据发送至加药控制模块；若超过目标值，则确定凝模拟计算得到的絮凝剂、助沉剂和减阻剂的配比和混合药剂添加浓度无效，中央处理器将结合无效药剂数据、絮凝状态监测模块与泥浆状态监测模块反馈的数据重新进行絮凝模拟计算并执行后续流程。
用户端能够输入数据和显示数据，输入的数据为：尾水目标浊度值ZD0、尾水目标离子浓度LZ10～LZn0和尾水目标pH值K0，显示的数据为：泥浆含水率W1、泥浆颗粒粒度LD、泥浆浊度ZD1、泥浆pH值K1、絮凝剂、助沉剂和减阻剂的混合比例、混合药剂添加浓度、絮凝水体浊度ZD2、絮凝水体离子浓度LZ1～LZn、絮凝水体pH值K2、脱出水体积、絮凝淤泥体积和絮凝速率；中央处理器能够接收数据、发送数据和分析计算数据；用户端能够输入数据和显示数据，用户端可在手机和PC端实现其功能，中央处理器在PC端实现其功能。
本专利中，涉及到与WIFI信号连接的阀门，均为无线电磁阀。
使用上述的基于智能感知技术的泥浆处理系统的脱水方法，包括以下步骤：
S1：通过用户端输入尾水目标浊度值ZD0、尾水目标离子浓度LZ10～LZn0和尾水目标pH值K0并通过WiFi传输至中央处理器；
S2：打开第一阀门01，其余阀门均处于关闭状态，绞吸泥浆经由输送管道注入初滤池02，初滤池02注满后关闭第一阀门01，初滤池02顶部的过滤网03过滤大直径的砂石杂物，过滤出的砂石杂物外运处理，启动泥浆状态监测模块，泥浆状态监测模块对泥浆持续搅拌，泥浆状态监测模块上的传感器将获取泥浆的含水率W1、颗粒粒度LD、浊度ZD1和pH值K1，并通过WiFi将数据传输至中央处理器，打开第一抽水泵10，初滤泥浆经由管道注入絮凝沉淀池11，絮凝沉淀池11注满后关闭第一抽水泵10；
S3：中央处理器根据泥浆状态监测模块反馈的数据进行絮凝模拟计算，得到絮凝剂(聚丙烯酰胺(PAM))、助沉剂(FeCl3和CaCl2)和减阻剂(NaNO3)的混合比例和混合药剂添加浓度，并进一步计算出絮凝剂、助沉剂、减阻剂和混合药剂的加药流量，加药流量通过WiFi传输至加药控制模块中的自动控制台31；
S4：自动控制台31依据絮凝剂、助沉剂和减阻剂的加药流量，计算得出絮凝剂流量阀27、助沉剂流量阀28和减阻剂流量阀29的开度并通过WiFi控制，絮凝剂、助沉剂和减阻剂经由管道注入药剂混合罐25中并由搅拌装置26搅拌混合均匀；自动控制台31根据混合药剂的加药流量计算得出混合药剂流量阀30的开度并通过WiFi控制，混合药剂经由管道注入絮凝沉淀池11。
S5：开启絮凝状态监测模块上的搅拌功能，不断调节可伸缩连接杆13使得药剂与泥浆充分混合，搅拌5-10min后停止搅拌；提升絮凝状态监测模块使其位于距离絮凝沉淀池顶部0.5m的位置，随后絮凝状态监测模块上的浊度传感器08开始实时监测周围水体浊度ZD2并通过WiFi将数据传输至中央处理器；
当浊度传感器08反馈数值稳定时，絮凝状态监测模块上的离子浓度传感器15和pH值传感器09开始测量周围水体的离子浓度LZ1～LZn和pH值K2并通过WiFi将数据传输至中央处理器；絮凝状态监测模块上的激光发射接收装置14向池边反光带12发射激光，并将激光发射角度θmax通过WiFi将数据传输至中央处理器，中央处理器计算获得水-泥分界面位置，并进一步计算得出脱出水体积、絮凝淤泥体积和絮凝速率，并显示在用户端；
S6：中央处理器将浊度ZD2、离子浓度LZ1～LZn和pH值K2与用户输入的尾水目标浊度值ZD0、尾水目标离子浓度LZ10～LZn0和尾水目标pH值K0对比分析，当监测获得的任一参数值大于对应用户输入的目标值时，打开第二阀门16和第三抽水泵18，脱出水经由管道注入尾水处理池19，脱出水排空后关闭第二阀门16和第三抽水泵18，打开输送泵20，絮凝淤泥经由管道进入带式压滤机21，絮凝淤泥排空后关闭输送泵20；打开第一阀门01，重新注满初滤池02后关闭第一阀门01，启动泥浆状态监测模块的搅拌功能，不启动其监测功能，打开第一抽水泵10，絮凝沉淀池11被注满时关闭第一抽水泵10，中央处理器将结合S5测得的数据重新进行步骤S3，并重复S4和S5步骤；
当监测获得的任一参数值均满足对应用户输入的目标值时，打开第二阀门16和第二抽水泵17，脱出水经由管道直接排放，脱出水排空后关闭第二阀门16和第二抽水泵17，打开输送泵20，絮凝淤泥经由管道进入带式压滤机21，絮凝淤泥排空后关闭输送泵21；重复进行S2～S6步骤，实现连续脱水；在连续脱水过程中，S2步骤中泥浆状态监测模块的监测功能不启动，搅拌功能启动，S3步骤中絮凝模拟计算不进行，各类药剂混合比例和混合药剂添加浓度沿用首次计算结果执行；絮凝淤泥经由带式压滤机21碾压脱水形成泥饼，泥饼外运并可资源化利用。
如图3所示，在上述过程中，激光发射接收装置14测量水-泥分界面位置的原理为：激光可以穿透脱出水，经由反光带12反射并被激光发射接收装置14接收，激光无法穿透絮凝淤泥照射到反光带12，激光发射接收装置14接收不到反射光；具体步骤如下：
首先激光发射接收装置14向反光带12发射激光，当激光发射接收装置14接收到反射光时，记录激光发射角为θ，随后激光发射角度增大Δθ并向反光带12发射激光，以此循环；
当激光发射接收装置14未接收到反射光时，判断Δθ是否小于0.1°：当Δθ≤0.1°时，记激光发射角θ为θmax，停止激光发射；当Δθ＞0.1°时，将Δθ调整为激光发射接收装置14以/>向反光带12发射激光，以此循环。
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 (2)
1.一种基于智能感知技术的泥浆处理系统的处理方法，基于泥浆处理系统，包括用户端、中央处理器、泥浆状态监测模块、加药控制模块、絮凝状态监测模块、初滤池(02)、絮凝沉淀池(11)、尾水处理池(19)、带式压滤机(21)；中央处理器与泥浆状态监测模块、加药控制模块和絮凝状态监测模块通过WiFi连接，用户端通过WiFi与中央处理器连接；
所述泥浆状态监测模块设置在初滤池(02)中，所述加药控制模块设置在絮凝沉淀池(11)上部，所述絮凝状态监测模块设置在絮凝沉淀池(11)中；
所述初滤池(02)上具有输送管道，初滤池(02)与絮凝沉淀池(11)管道连接，所述絮凝沉淀池(11)分别管道连接尾水处理池(19)和带式压滤机(21)，絮凝沉淀池(11)管道连接尾水处理池(19)；带式压滤机(21)上具有泥饼外运通道；
所述泥浆状态监测模块包括转动轴承(04)、连接杆(05)、含水率传感器(06)、颗粒粒度传感器(07)、浊度传感器(08)和pH值传感器(09)；转动轴承(04)位于初滤池(02)顶部中央，由电机控制转动，转动轴承(04)下部与连接杆(05)相连，连接杆(05)底端为十字状结构的搅拌部，具有四个端点，四个端点分别安装含水率传感器(06)、颗粒粒度传感器(07)、浊度传感器(08)和pH值传感器(09)，各传感器通过WiFi将数据传输至中央处理器，中央处理器控制电机转动；
所述加药控制模块包括自动控制台(31)、絮凝剂储存罐(22)、助沉剂储存罐(23)、减阻剂储存罐(24)、药剂混合罐(25)、絮凝剂流量阀(27)、助沉剂流量阀(28)、减阻剂流量阀(29)、混合药剂流量阀(30)；絮凝剂储存罐(22)、助沉剂储存罐(23)和减阻剂储存罐(24)分别通过独立管道与药剂混合罐(25)相连，絮凝剂储存罐(22)与药剂混合罐(25)之间管道上具有絮凝剂流量阀(27)，助沉剂储存罐(23)与药剂混合罐(25)之间管道上具有助沉剂流量阀(28)，减阻剂储存罐(24)与药剂混合罐(25)之间管道上具有减阻剂流量阀(29)；药剂混合罐(25)通过管道连通至絮凝沉淀池(11)内，该管道上设有混合药剂流量阀(30)；絮凝剂流量阀(27)、助沉剂流量阀(28)、减阻剂流量阀(29)和混合药剂流量阀(30)通过WiFi与自动控制台连接；自动控制台(31)位于药剂混合罐(25)罐体外侧壁且通过WiFi与中央处理器连接，自动控制台(31)通过WiFi与絮凝剂流量阀(27)、助沉剂流量阀(28)、减阻剂流量阀(29)和混合药剂流量阀(30)信号连接；所述药剂混合罐底部中央设置有搅拌装置(26)；
所述絮凝状态监测模块包括转动轴承(04)、可伸缩连接杆(13)、激光发射接收装置(14)、浊度传感器(08)、离子浓度传感器(15)和pH值传感器(09)；转动轴承(04)位于絮凝沉淀池(11)顶部中央，由电机控制转动，转动轴承(04)下部与可伸缩连接杆(13)相连，可伸缩连接杆(13)底端为十字状结构的搅拌部，具有四个端点，四个端点分别安装激光发射接收装置(14)、浊度传感器(08)、离子浓度传感器(15)和pH值传感器(09)，各传感器通过WiFi将数据传输至中央处理器，中央处理器控制电机转动；
所述初滤池(02)内部设有过滤网(03)，过滤网(03)水平向布置，连接杆(05)穿过过滤网(03)布置，过滤网(03)孔直径为2cm；
所述絮凝沉淀池(11)一内侧壁设置有反光带(12)，反光带(12)高度与絮凝沉淀池(11)深度相同；
所述初滤池(02)的输送管道上具有第一阀门(01)，所述初滤池(02)与絮凝沉淀池(11)之间管道上具有第一抽水泵(10)，所述絮凝沉淀池(11)与尾水处理池(19)之间管道上具有输送泵(20)，絮凝沉淀池(11)上设有排放主管道，排放主管道末端分流为两根排放支管道，一根排放支管道连接尾水处理池(19)，另一根排放支管道用于直接排放，该排放主管道上设有第二阀门(16)，连接尾水处理池(19)的排放支管道上设有第三抽水泵(18)，用于直接排放的排放支管道上设有第二抽水泵(17)；
其特征在于，所述处理方法，包括以下步骤：
S1：通过用户端输入尾水目标浊度值ZD0、尾水目标离子浓度LZ10～LZn0和尾水目标pH值K0并通过WiFi传输至中央处理器；
S2：打开第一阀门(01)，其余阀门均处于关闭状态，绞吸泥浆经由输送管道注入初滤池(02)，初滤池(02)注满后关闭第一阀门(01)，初滤池(02)顶部的过滤网(03)过滤大直径的砂石杂物，过滤出的砂石杂物外运处理，启动泥浆状态监测模块，泥浆状态监测模块对泥浆持续搅拌，泥浆状态监测模块上的传感器将获取泥浆的含水率W1、颗粒粒度LD、浊度ZD1和pH值K1，并通过WiFi将数据传输至中央处理器，打开第一抽水泵(10)，初滤泥浆经由管道注入絮凝沉淀池(11)，絮凝沉淀池(11)注满后关闭第一抽水泵(10)；
S3：中央处理器根据泥浆状态监测模块反馈的数据进行絮凝模拟计算，得到絮凝剂、助沉剂和减阻剂的混合比例和混合药剂添加浓度，并进一步计算出絮凝剂、助沉剂、减阻剂和混合药剂的加药流量，加药流量通过WiFi传输至加药控制模块中的自动控制台(31)；
S4：自动控制台(31)依据絮凝剂、助沉剂和减阻剂的加药流量，计算得出絮凝剂流量阀(27)、助沉剂流量阀(28)和减阻剂流量阀(29)的开度并通过WiFi控制，絮凝剂、助沉剂和减阻剂经由管道注入药剂混合罐(25)中并由搅拌装置(26)搅拌混合均匀；自动控制台(31)根据混合药剂的加药流量计算得出混合药剂流量阀(30)的开度并通过WiFi控制，混合药剂经由管道注入絮凝沉淀池(11)；
S5：开启絮凝状态监测模块上的搅拌功能，不断调节可伸缩连接杆(13)使得药剂与泥浆充分混合，搅拌5-10min后停止搅拌；提升絮凝状态监测模块使其位于距离絮凝沉淀池顶部0.5m的位置，随后絮凝状态监测模块上的浊度传感器(08)开始实时监测周围水体浊度ZD2并通过WiFi将数据传输至中央处理器；
当浊度传感器(08)反馈数值稳定时，絮凝状态监测模块上的离子浓度传感器(15)和pH值传感器(09)开始测量周围水体的离子浓度LZ1～LZn和pH值K2并通过WiFi将数据传输至中央处理器；絮凝状态监测模块上的激光发射接收装置(14)向池边反光带(12)发射激光，并将激光发射角度θmax通过WiFi将数据传输至中央处理器，中央处理器计算获得水-泥分界面位置，并进一步计算得出脱出水体积、絮凝淤泥体积和絮凝速率，并显示在用户端；
通过激光发射接收装置(14)测量水-泥分界面位置的步骤如下：
首先激光发射接收装置(14)向反光带(12)发射激光，当激光发射接收装置(14)接收到反射光时，记录激光发射角为θ，随后激光发射角度增大Δθ并向反光带(12)发射激光，以此循环；
当激光发射接收装置(14)未接收到反射光时，判断Δθ是否小于0.1°：当Δθ≤0.1°时，记激光发射角θ为θmax，停止激光发射；当Δθ＞0.1°时，将Δθ调整为激光发射接收装置(14)以/>向反光带(12)发射激光，以此循环；
S6：中央处理器将浊度ZD2、离子浓度LZ1～LZn和pH值K2与用户输入的尾水目标浊度值ZD0、尾水目标离子浓度LZ10～LZn0和尾水目标pH值K0对比分析，当监测获得的任一参数值大于对应用户输入的目标值时，打开第二阀门(16)和第三抽水泵(18)，脱出水经由管道注入尾水处理池(19)，脱出水排空后关闭第二阀门(16)和第三抽水泵(18)，打开输送泵(20)，絮凝淤泥经由管道进入带式压滤机(21)，絮凝淤泥排空后关闭输送泵(20)；打开第一阀门(01)，重新注满初滤池(02)后关闭第一阀门(01)，启动泥浆状态监测模块的搅拌功能，不动其监测功能，打开第一抽水泵(10)，絮凝沉淀池(11)被注满时关闭第一抽水泵(10)，中央处理器将结合S5测得的数据重新进行步骤S3，并重复S4和S5步骤；
当监测获得的任一参数值均满足对应用户输入的目标值时，打开第二阀门(16)和第二抽水泵(17)，脱出水经由管道直接排放，脱出水排空后关闭第二阀门(16)和第二抽水泵(17)，打开输送泵(20)，絮凝淤泥经由管道进入带式压滤机(21)，絮凝淤泥排空后关闭输送泵(21)；重复进行S2～S6步骤，实现连续脱水；在连续脱水过程中，S2步骤中泥浆状态监测模块的监测功能不启动，搅拌功能启动，S3步骤中絮凝模拟计算不进行，各类药剂混合比例和混合药剂添加浓度沿用首次计算结果执行。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能感知技术的泥浆处理系统的脱水方法，其特征在于：所述S3中，絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)；所述助沉剂为FeCl3和CaCl2；所述减阻剂为NaNO3。
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