公布日：2023.09.05
申请日：2023.06.09
分类号：G01N21/25(2006.01)I;G01N21/27(2006.01)I;G01N1/28(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种干化污泥含水量检测装置及检测方法，包括有检测箱体，检测箱体上设置有样品进口、样品出口和污泥回收口，检测箱体内设置有传送带；样品进口段设置有压泥传送带；样品进口段上设置有压泥机构，样品检测段上设置有光谱检测系统；样品检测末段的末端设置有污泥回收口，污泥回收口设置有污泥回收机构。本发明的光谱检测系统结合水量检测方法，可以连续对待检测污泥进行含水量检测。本发明的压泥机构可以控制污泥量，提高污泥含水量检测精度。本发明的污泥回收机构可以将干化未达标的待检测污泥回收干化。本发明的能实现干化污泥含水量快速、准确、可靠、非接触检测，相比于现有污泥干化工艺的检测，检测效率上大幅提升。
权利要求书
1.一种干化污泥含水量检测装置，其特征在于，包括有检测箱体(1)，所述检测箱体(1)上设置有样品进口(6)、样品出口(27)和污泥回收口(26)，所述检测箱体(1)内设置有传送带(7)，所述检测箱体(1)依次分成样品进口段(12)、样品检测段(10)和样品检测末段(8)；所述样品进口段(12)设置有压泥传送带(22)；所述样品进口段(12)上设置有压泥机构，所述样品检测段(10)上设置有光谱检测系统；所述样品检测末段(8)的末端设置有污泥回收口(26)，所述污泥回收口(26)设置有污泥回收机构。
2.根据权利要求1所述的干化污泥含水量检测装置，其特征在于，所述压泥机构包括有压泥板(21)、若干竖向导轨(23)和带动压泥板(21)升降的升降机构，若干所述竖向导轨(23)安装在所述压泥传送带(22)两侧，所述压泥板(21)上设置有与所述压泥板(21)配合的矩形开口，所述矩形开口与所述竖向导轨(23)间隙配合，所述升降机构为伸缩气缸、液压缸或者电动伸缩杆。
3.根据权利要求1所述的干化污泥含水量检测装置，其特征在于，所述压泥传送带(22)包括有两处输送滚筒(221)、传送皮带(222)和压泥支撑板(223)，所述压泥支撑板(223)安装在所述传送皮带(222)下方；所述压泥传送带(22)的上方还设置有与所述压泥板(21)配合的第一行程开关(20)。
4.根据权利要求1所述的干化污泥含水量检测装置，其特征在于，光谱检测系统包括有光谱检测仪(3)、中央处理单元(4)和光谱校正板(9)，所述光谱检测仪(3)安装在所述样品检测段(10)顶部，所述光谱检测仪(3)的检测口对准传送带(7)，所述光谱校正板(9)固定在所述传送带(7)上方；所述样品检测段(10)上设置有补光装置(5)，所述补光装置(5)为LED灯或者白光补光灯。
5.根据权利要求1所述的干化污泥含水量检测装置，其特征在于，所述污泥回收机构包括有所述L形推泥板(16)、污泥回收槽(17)、污泥回转管(13)，所述污泥回收槽(17)固定在所述污泥回收口(26)上，所述污泥回转管(13)连接在所述污泥回收槽(17)底部；所述L形推泥板(16)设置在所述污泥回收口(26)的对侧，所述L形推泥板(16)连接有推动机构，所述推动机构为伸缩气缸、液压缸或者电动伸缩杆；所述污泥回收口(26)上设置有与L形推泥板(16)配合的第二行程开关(25)。
6.根据权利要求1所述的干化污泥含水量检测装置，其特征在于，所述传送带(7)和所述压泥传送带(22)为一体设计。
7.一种权利要求1-6任一项所述的干化污泥含水量检测装置的检测方法，其特征在于，包括有如下步骤：S1、采集n组不同污泥含水量W的干化污泥的特征向量，获得不同污泥含水量W条件下干化污泥的样品光谱曲线，并组成特征向量矩阵P；同时获取同时刻n组光谱校正板(9)的反射强度，组成特征向量矩阵B；S2、将特征向量矩阵P进行预处理，得到预处理后的特征向量矩阵F；S3、将特征向量矩阵F与每个干化污泥的污泥含水量W对应，并结合SVM作为神经网络的训练样本，得到含水量检测模型，并将含水量检测模型下行至中央处理单元(4)中；S4、采集待检测干化污泥的特征向量，获得待检测干化污泥的样品光谱曲线，得到特征向量数据P*，同时获取待检测干化污泥对应的光谱校正板(9)的反射强度作为特征向量数据B*；并预处理特征向量数据P*得到光谱特征数据F*；S6、将光谱特征数据F*作为中央处理单元(4)的输入数据，经含水量检测模型输出得到检测污泥的含水量Wc，并通过数据传输通道(11)将数据上行至上位机，完成干化污泥含水量检测；S7、中央处理单元(4)接收到含水量Wc数据后，通过设定污泥干化阈值Y判断污泥是否干化：当含水量Wc≤污泥干化阈值Y时，判定污泥未干化，中央处理单元(4)控制L型推泥板(16)推泥作业，将未达标污泥推行至污泥回收槽(17)中，经过污泥回转管(13)送回至污泥干化区二次干化；当含水量Wc＞污泥干化阈值Y时，判定污泥干化，中央处理单元(4)控制传送带(7)输出至下个工艺处理流程。
8.根据权利要求7所述的干化污泥含水量检测装置的检测方法，其特征在于，所述特征向量矩阵P为多组不同含水量污泥样品的紫外到近红外波段介于300nm～1100nm之间的m组光谱反射DN值组成的向量矩阵，维度为n*m；特征向量矩阵B维度为1*m；特征向量数据P*维度为1*m特征向量数据B*维度为1*m，光谱特征数据F*维度为1*m。
9.根据权利要求7所述的干化污泥含水量检测装置的检测方法，其特征在于，在步骤S1中：
B＝[a1 …… am]1×m，
其中，λ为n组不同污泥含水量干化污泥对应的样品光谱反射强度DN值。a为n组不同污泥含水量干化污泥在光谱校正板上的反射强度DN值。
10.根据权利要求7所述的干化污泥含水量检测装置的检测方法，其特征在于，预处理方法为通过光谱样品曲线黑白校正，光谱样品曲线黑白校正公式为：F＝(P//B)式中，//运算过程表示特征向量矩阵P中元素与特征向量矩阵B元素一一对应相除。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种干化污泥含水量检测装置及检测方法，有效填补干化污泥含水量非接触式检测手段的缺口。
为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
提供一种干化污泥含水量检测装置，包括有检测箱体，检测箱体上设置有样品进口、样品出口和污泥回收口，检测箱体内设置有传送带，检测箱体依次分成样品进口段、样品检测段和样品检测末段；样品进口段设置有压泥传送带；样品进口段上设置有压泥机构，样品检测段上设置有光谱检测系统；样品检测末段的末端设置有污泥回收口，污泥回收口设置有污泥回收机构。
进一步地，压泥机构包括有压泥板、若干竖向导轨和带动压泥板升降的升降机构，若干竖向导轨安装在压泥传送带两侧，压泥板上设置有与压泥板配合的矩形开口，矩形开口与竖向导轨间隙配合，升降机构为伸缩气缸、液压缸或者电动伸缩杆。
进一步地，压泥传送带包括有两处输送滚筒、传送皮带和压泥支撑板，压泥支撑板安装在传送皮带下方；压泥传送带的上方还设置有与压泥板配合的第一行程开关。
进一步地，光谱检测系统包括有光谱检测仪、中央处理单元和光谱校正板，光谱检测仪安装在样品检测段顶部，光谱检测仪的检测口对准传送带，光谱校正板固定在传送带上方；样品检测段上设置有补光装置，补光装置为LED灯或者白光补光灯。
进一步地，进一步地，污泥回收机构包括有L形推泥板、污泥回收槽、污泥回转管，污泥回收槽固定在污泥回收口上，污泥回转管连接在污泥回收槽底部；L形推泥板设置在污泥回收口的对侧，L形推泥板连接有推动机构，推动机构为伸缩气缸、液压缸或者电动伸缩杆；污泥回收口上设置有与L形推泥板配合的第二行程开关。
进一步地，样品检测末段与样品检测段之间、样品检测段和样品检测末段之间设置有遮光板。
进一步地，传送带和压泥传送带为一体设计。
以及干化污泥含水量检测装置的检测方法。
干化污泥含水量检测装置的检测方法，包括有如下步骤：
S1、采集n组不同污泥含水量W的干化污泥的特征向量，获得不同污泥含水量W条件下干化污泥的样品光谱曲线，并组成特征向量矩阵P；同时获取同时刻n组光谱校正板的反射强度，组成特征向量矩阵B；
S2、将特征向量矩阵P进行预处理，得到预处理后的特征向量矩阵F；
S3、将特征向量矩阵F与每个干化污泥的污泥含水量W对应，并结合SVM作为神经网络的训练样本，得到含水量检测模型，并将含水量检测模型下行至中央处理单元中；
S4、采集待检测干化污泥的特征向量，获得待检测干化污泥的样品光谱曲线，得到特征向量数据P*，同时获取待检测干化污泥对应的光谱校正板的反射强度作为特征向量数据B*；并预处理特征向量数据P*得到光谱特征数据F*；
S6、将光谱特征数据F*作为中央处理单元的输入数据，经含水量检测模型输出得到检测污泥的含水量Wc，并通过数据传输通道将数据上行至上位机，完成干化污泥含水量检测；
S7、中央处理单元接收到含水量Wc数据后，通过设定污泥干化阈值Y判断污泥是否干化：
当含水量Wc≤污泥干化阈值Y时，判定污泥未干化，中央处理单元控制L型推泥板推泥作业，将未达标污泥推行至污泥回收槽中，经过污泥回转管送回至污泥干化区二次干化；
当含水量Wc＞污泥干化阈值Y时，判定污泥干化，中央处理单元控制传送带输出至下个工艺处理流程。
进一步地，特征向量矩阵P为多组不同含水量污泥样品的紫外到近红外波段介于300nm～1100nm之间的m组光谱反射DN值组成的向量矩阵，维度为n*m；特征向量矩阵B维度为1*m。
进一步地，特征向量数据P*维度为1*m特征向量数据B*维度为1*m，光谱特征数据F*维度为1*m。
进一步地，在步骤S1中：
B＝[a1 …… am]1×m，
其中，λ为n组不同污泥含水量干化污泥对应的样品光谱反射强度DN值，a为n组不同污泥含水量干化污泥在光谱校正板上的反射强度DN值。
进一步地，预处理方法为通过光谱样品曲线黑白校正，光谱样品曲线黑白校正公式为：
F＝(P//B)
式中//运算过程表示特征向量矩阵P中每行元素与特征向量矩阵B元素一一对应相除。
本发明的有益效果为：
本发明的干化污泥含水量装置由样品进口段、样品检测段和样品检测末段组成；样品检测段内设置有光谱检测系统、中央处理单元。光谱检测仪获取待检测干化污泥反光线谱，与同一时刻的光谱校正器的反光线谱，通过信号传输单元将光谱信号传输至中央处理单元进行污泥含水量分析。中央处理单元包含了污泥含水量检测算法，采用神经网络算法，将污泥光谱曲线、干化工艺、处理时间、污泥类型等特征作为对象特征量作为输入量，计算得出该污泥当前含水量比例。
本发明化污泥含水量非接触装置的检测方法能实现干化污泥含水量快速、准确、可靠、非接触检测，相比于现有污泥干化工艺，检测效率上大大提升。
本发明的压泥机构能将待检测污泥压平至同一设定高度，从而限制进入检测箱体的污泥厚度，压平后的污泥再经传输带进入样品检测段和样品检测末段，将污泥压平可以起到达到控制污泥量，提高污泥含水量检测精度。
本发明的光谱检测系统的光谱检测仪与中央处理单元配合，可以通过上位机下行更换含水量检测算法，可以将分析得到的含水量上行至上位机，以达到优化自动化干化工艺的目的。
本发明的污泥回收机构与中央处理单元配合，可以将干化不合格的污泥推出至污泥回收槽，污泥经过污泥回转管回转至污泥干化区二次干化；干化合格的污泥，则通过传送带从样品出口输出至下个工艺处理流程。
（发明人：李宁;高润明;叶瑾;邱寒;杨峰;马刚;王汇明;翟亚军;赵小宇;罗浩;周攀;陈伟夫）