公布日：2023.09.05
申請日：2023.06.09
分類號：G01N21/25(2006.01)I;G01N21/27(2006.01)I;G01N1/28(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種干化污泥含水量檢測裝置及檢測方法，包括有檢測箱體，檢測箱體上設(shè)置有樣品進口、樣品出口和污泥回收口，檢測箱體內(nèi)設(shè)置有傳送帶；樣品進口段設(shè)置有壓泥傳送帶；樣品進口段上設(shè)置有壓泥機構(gòu)，樣品檢測段上設(shè)置有光譜檢測系統(tǒng)；樣品檢測末段的末端設(shè)置有污泥回收口，污泥回收口設(shè)置有污泥回收機構(gòu)。本發(fā)明的光譜檢測系統(tǒng)結(jié)合水量檢測方法，可以連續(xù)對待檢測污泥進行含水量檢測。本發(fā)明的壓泥機構(gòu)可以控制污泥量，提高污泥含水量檢測精度。本發(fā)明的污泥回收機構(gòu)可以將干化未達標的待檢測污泥回收干化。本發(fā)明的能實現(xiàn)干化污泥含水量快速、準確、可靠、非接觸檢測，相比于現(xiàn)有污泥干化工藝的檢測，檢測效率上大幅提升。
權(quán)利要求書
1.一種干化污泥含水量檢測裝置，其特征在于，包括有檢測箱體(1)，所述檢測箱體(1)上設(shè)置有樣品進口(6)、樣品出口(27)和污泥回收口(26)，所述檢測箱體(1)內(nèi)設(shè)置有傳送帶(7)，所述檢測箱體(1)依次分成樣品進口段(12)、樣品檢測段(10)和樣品檢測末段(8)；所述樣品進口段(12)設(shè)置有壓泥傳送帶(22)；所述樣品進口段(12)上設(shè)置有壓泥機構(gòu)，所述樣品檢測段(10)上設(shè)置有光譜檢測系統(tǒng)；所述樣品檢測末段(8)的末端設(shè)置有污泥回收口(26)，所述污泥回收口(26)設(shè)置有污泥回收機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干化污泥含水量檢測裝置，其特征在于，所述壓泥機構(gòu)包括有壓泥板(21)、若干豎向?qū)к?/span>(23)和帶動壓泥板(21)升降的升降機構(gòu)，若干所述豎向?qū)к?/span>(23)安裝在所述壓泥傳送帶(22)兩側(cè)，所述壓泥板(21)上設(shè)置有與所述壓泥板(21)配合的矩形開口，所述矩形開口與所述豎向?qū)к?/span>(23)間隙配合，所述升降機構(gòu)為伸縮氣缸、液壓缸或者電動伸縮桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干化污泥含水量檢測裝置，其特征在于，所述壓泥傳送帶(22)包括有兩處輸送滾筒(221)、傳送皮帶(222)和壓泥支撐板(223)，所述壓泥支撐板(223)安裝在所述傳送皮帶(222)下方；所述壓泥傳送帶(22)的上方還設(shè)置有與所述壓泥板(21)配合的第一行程開關(guān)(20)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干化污泥含水量檢測裝置，其特征在于，光譜檢測系統(tǒng)包括有光譜檢測儀(3)、中央處理單元(4)和光譜校正板(9)，所述光譜檢測儀(3)安裝在所述樣品檢測段(10)頂部，所述光譜檢測儀(3)的檢測口對準傳送帶(7)，所述光譜校正板(9)固定在所述傳送帶(7)上方；所述樣品檢測段(10)上設(shè)置有補光裝置(5)，所述補光裝置(5)為LED燈或者白光補光燈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干化污泥含水量檢測裝置，其特征在于，所述污泥回收機構(gòu)包括有所述L形推泥板(16)、污泥回收槽(17)、污泥回轉(zhuǎn)管(13)，所述污泥回收槽(17)固定在所述污泥回收口(26)上，所述污泥回轉(zhuǎn)管(13)連接在所述污泥回收槽(17)底部；所述L形推泥板(16)設(shè)置在所述污泥回收口(26)的對側(cè)，所述L形推泥板(16)連接有推動機構(gòu)，所述推動機構(gòu)為伸縮氣缸、液壓缸或者電動伸縮桿；所述污泥回收口(26)上設(shè)置有與L形推泥板(16)配合的第二行程開關(guān)(25)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干化污泥含水量檢測裝置，其特征在于，所述傳送帶(7)和所述壓泥傳送帶(22)為一體設(shè)計。
7.一種權(quán)利要求1-6任一項所述的干化污泥含水量檢測裝置的檢測方法，其特征在于，包括有如下步驟：S1、采集n組不同污泥含水量W的干化污泥的特征向量，獲得不同污泥含水量W條件下干化污泥的樣品光譜曲線，并組成特征向量矩陣P；同時獲取同時刻n組光譜校正板(9)的反射強度，組成特征向量矩陣B；S2、將特征向量矩陣P進行預處理，得到預處理后的特征向量矩陣F；S3、將特征向量矩陣F與每個干化污泥的污泥含水量W對應，并結(jié)合SVM作為神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練樣本，得到含水量檢測模型，并將含水量檢測模型下行至中央處理單元(4)中；S4、采集待檢測干化污泥的特征向量，獲得待檢測干化污泥的樣品光譜曲線，得到特征向量數(shù)據(jù)P*，同時獲取待檢測干化污泥對應的光譜校正板(9)的反射強度作為特征向量數(shù)據(jù)B*；并預處理特征向量數(shù)據(jù)P*得到光譜特征數(shù)據(jù)F*；S6、將光譜特征數(shù)據(jù)F*作為中央處理單元(4)的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)含水量檢測模型輸出得到檢測污泥的含水量Wc，并通過數(shù)據(jù)傳輸通道(11)將數(shù)據(jù)上行至上位機，完成干化污泥含水量檢測；S7、中央處理單元(4)接收到含水量Wc數(shù)據(jù)后，通過設(shè)定污泥干化閾值Y判斷污泥是否干化：當含水量Wc≤污泥干化閾值Y時，判定污泥未干化，中央處理單元(4)控制L型推泥板(16)推泥作業(yè)，將未達標污泥推行至污泥回收槽(17)中，經(jīng)過污泥回轉(zhuǎn)管(13)送回至污泥干化區(qū)二次干化；當含水量Wc＞污泥干化閾值Y時，判定污泥干化，中央處理單元(4)控制傳送帶(7)輸出至下個工藝處理流程。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的干化污泥含水量檢測裝置的檢測方法，其特征在于，所述特征向量矩陣P為多組不同含水量污泥樣品的紫外到近紅外波段介于300nm～1100nm之間的m組光譜反射DN值組成的向量矩陣，維度為n*m；特征向量矩陣B維度為1*m；特征向量數(shù)據(jù)P*維度為1*m特征向量數(shù)據(jù)B*維度為1*m，光譜特征數(shù)據(jù)F*維度為1*m。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的干化污泥含水量檢測裝置的檢測方法，其特征在于，在步驟S1中：
B＝[a1 …… am]1×m，
其中，λ為n組不同污泥含水量干化污泥對應的樣品光譜反射強度DN值。a為n組不同污泥含水量干化污泥在光譜校正板上的反射強度DN值。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的干化污泥含水量檢測裝置的檢測方法，其特征在于，預處理方法為通過光譜樣品曲線黑白校正，光譜樣品曲線黑白校正公式為：F＝(P//B)式中，//運算過程表示特征向量矩陣P中元素與特征向量矩陣B元素一一對應相除。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提供了一種干化污泥含水量檢測裝置及檢測方法，有效填補干化污泥含水量非接觸式檢測手段的缺口。
為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
提供一種干化污泥含水量檢測裝置，包括有檢測箱體，檢測箱體上設(shè)置有樣品進口、樣品出口和污泥回收口，檢測箱體內(nèi)設(shè)置有傳送帶，檢測箱體依次分成樣品進口段、樣品檢測段和樣品檢測末段；樣品進口段設(shè)置有壓泥傳送帶；樣品進口段上設(shè)置有壓泥機構(gòu)，樣品檢測段上設(shè)置有光譜檢測系統(tǒng)；樣品檢測末段的末端設(shè)置有污泥回收口，污泥回收口設(shè)置有污泥回收機構(gòu)。
進一步地，壓泥機構(gòu)包括有壓泥板、若干豎向?qū)к壓蛶訅耗喟迳档纳禉C構(gòu)，若干豎向?qū)к壈惭b在壓泥傳送帶兩側(cè)，壓泥板上設(shè)置有與壓泥板配合的矩形開口，矩形開口與豎向?qū)к夐g隙配合，升降機構(gòu)為伸縮氣缸、液壓缸或者電動伸縮桿。
進一步地，壓泥傳送帶包括有兩處輸送滾筒、傳送皮帶和壓泥支撐板，壓泥支撐板安裝在傳送皮帶下方；壓泥傳送帶的上方還設(shè)置有與壓泥板配合的第一行程開關(guān)。
進一步地，光譜檢測系統(tǒng)包括有光譜檢測儀、中央處理單元和光譜校正板，光譜檢測儀安裝在樣品檢測段頂部，光譜檢測儀的檢測口對準傳送帶，光譜校正板固定在傳送帶上方；樣品檢測段上設(shè)置有補光裝置，補光裝置為LED燈或者白光補光燈。
進一步地，進一步地，污泥回收機構(gòu)包括有L形推泥板、污泥回收槽、污泥回轉(zhuǎn)管，污泥回收槽固定在污泥回收口上，污泥回轉(zhuǎn)管連接在污泥回收槽底部；L形推泥板設(shè)置在污泥回收口的對側(cè)，L形推泥板連接有推動機構(gòu)，推動機構(gòu)為伸縮氣缸、液壓缸或者電動伸縮桿；污泥回收口上設(shè)置有與L形推泥板配合的第二行程開關(guān)。
進一步地，樣品檢測末段與樣品檢測段之間、樣品檢測段和樣品檢測末段之間設(shè)置有遮光板。
進一步地，傳送帶和壓泥傳送帶為一體設(shè)計。
以及干化污泥含水量檢測裝置的檢測方法。
干化污泥含水量檢測裝置的檢測方法，包括有如下步驟：
S1、采集n組不同污泥含水量W的干化污泥的特征向量，獲得不同污泥含水量W條件下干化污泥的樣品光譜曲線，并組成特征向量矩陣P；同時獲取同時刻n組光譜校正板的反射強度，組成特征向量矩陣B；
S2、將特征向量矩陣P進行預處理，得到預處理后的特征向量矩陣F；
S3、將特征向量矩陣F與每個干化污泥的污泥含水量W對應，并結(jié)合SVM作為神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練樣本，得到含水量檢測模型，并將含水量檢測模型下行至中央處理單元中；
S4、采集待檢測干化污泥的特征向量，獲得待檢測干化污泥的樣品光譜曲線，得到特征向量數(shù)據(jù)P*，同時獲取待檢測干化污泥對應的光譜校正板的反射強度作為特征向量數(shù)據(jù)B*；并預處理特征向量數(shù)據(jù)P*得到光譜特征數(shù)據(jù)F*；
S6、將光譜特征數(shù)據(jù)F*作為中央處理單元的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)含水量檢測模型輸出得到檢測污泥的含水量Wc，并通過數(shù)據(jù)傳輸通道將數(shù)據(jù)上行至上位機，完成干化污泥含水量檢測；
S7、中央處理單元接收到含水量Wc數(shù)據(jù)后，通過設(shè)定污泥干化閾值Y判斷污泥是否干化：
當含水量Wc≤污泥干化閾值Y時，判定污泥未干化，中央處理單元控制L型推泥板推泥作業(yè)，將未達標污泥推行至污泥回收槽中，經(jīng)過污泥回轉(zhuǎn)管送回至污泥干化區(qū)二次干化；
當含水量Wc＞污泥干化閾值Y時，判定污泥干化，中央處理單元控制傳送帶輸出至下個工藝處理流程。
進一步地，特征向量矩陣P為多組不同含水量污泥樣品的紫外到近紅外波段介于300nm～1100nm之間的m組光譜反射DN值組成的向量矩陣，維度為n*m；特征向量矩陣B維度為1*m。
進一步地，特征向量數(shù)據(jù)P*維度為1*m特征向量數(shù)據(jù)B*維度為1*m，光譜特征數(shù)據(jù)F*維度為1*m。
進一步地，在步驟S1中：
B＝[a1 …… am]1×m，
其中，λ為n組不同污泥含水量干化污泥對應的樣品光譜反射強度DN值，a為n組不同污泥含水量干化污泥在光譜校正板上的反射強度DN值。
進一步地，預處理方法為通過光譜樣品曲線黑白校正，光譜樣品曲線黑白校正公式為：
F＝(P//B)
式中//運算過程表示特征向量矩陣P中每行元素與特征向量矩陣B元素一一對應相除。
本發(fā)明的有益效果為：
本發(fā)明的干化污泥含水量裝置由樣品進口段、樣品檢測段和樣品檢測末段組成；樣品檢測段內(nèi)設(shè)置有光譜檢測系統(tǒng)、中央處理單元。光譜檢測儀獲取待檢測干化污泥反光線譜，與同一時刻的光譜校正器的反光線譜，通過信號傳輸單元將光譜信號傳輸至中央處理單元進行污泥含水量分析。中央處理單元包含了污泥含水量檢測算法，采用神經(jīng)網(wǎng)絡算法，將污泥光譜曲線、干化工藝、處理時間、污泥類型等特征作為對象特征量作為輸入量，計算得出該污泥當前含水量比例。
本發(fā)明化污泥含水量非接觸裝置的檢測方法能實現(xiàn)干化污泥含水量快速、準確、可靠、非接觸檢測，相比于現(xiàn)有污泥干化工藝，檢測效率上大大提升。
本發(fā)明的壓泥機構(gòu)能將待檢測污泥壓平至同一設(shè)定高度，從而限制進入檢測箱體的污泥厚度，壓平后的污泥再經(jīng)傳輸帶進入樣品檢測段和樣品檢測末段，將污泥壓平可以起到達到控制污泥量，提高污泥含水量檢測精度。
本發(fā)明的光譜檢測系統(tǒng)的光譜檢測儀與中央處理單元配合，可以通過上位機下行更換含水量檢測算法，可以將分析得到的含水量上行至上位機，以達到優(yōu)化自動化干化工藝的目的。
本發(fā)明的污泥回收機構(gòu)與中央處理單元配合，可以將干化不合格的污泥推出至污泥回收槽，污泥經(jīng)過污泥回轉(zhuǎn)管回轉(zhuǎn)至污泥干化區(qū)二次干化；干化合格的污泥，則通過傳送帶從樣品出口輸出至下個工藝處理流程。
（發(fā)明人：李寧;高潤明;葉瑾;邱寒;楊峰;馬剛;王匯明;翟亞軍;趙小宇;羅浩;周攀;陳偉夫）
