用于对水和所收集的物料的混合物执行测量的测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于对水和所收集的物料的混合物执行测量的测量装置。本发明 进一步涉及一种运输水和所收集的物料的混合物的方法。
【背景技术】
[0002] 用于从水底收集物料的船是已知的。
[0003] 这种船的实例是疏浚船，例如耙吸挖泥船、绞吸挖泥船。疏浚船用来保持航道的深 度或使航道变深，以疏浚新的航道，并用于砂石提取，例如用于基础设施项目和土地开垦。
[0004] 另一实例是采矿船，其用来从水底收集采矿物料。开采的物料可包括矿石、水合 物、钻石、金、铜、猛、镍、锌。
[0005] 因此，在本文中使用的术语"所收集的物料"指的是疏浚的物料和开采的物料。所 收集的物料包含多个颗粒。
[0006] 可将所收集的物料装入装料空间（料斗），或可经由排放管线排放至远处的位置。
[0007] 在泥舱式挖泥船上，将疏浚的物料（也叫做泥土）栗入疏浚船的装料空间。为了 做到这一点，将疏浚的物料与水混合，产生可栗出的泥浆0。当泥浆处于装料空间中时，疏 浚的物料将沉淀。
[0008] 疏浚的物料在疏浚船的装料空间中的沉淀速度的确定是用于确保疏浚尽可能有 效的重要参数。这也适用于储存在装料空间中或由选矿厂处理的开采的物料。
[0009] 根据工作类型的不同，疏浚或开采很多种不同的物料，其可能具有不同的典型尺 寸：泥浆、粘土、细砂、粗砂、砂砾、岩石、矿石、水合物及通常其组合物。该物料的沉淀速度取 决于所收集的物料的粒度。
[0010] 装填装料空间的速度以及泥浆中的水和疏浚的物料的量之间的比例优选地与所 收集的物料的沉淀速度匹配，以使疏浚或开采过程尽可能有效。
[0011] 如果过快地装填装料空间，那么一部分所收集的物料将没有足够的时间沉淀并将 经由溢流而再一次离开船。从成本角度看，过慢的填充并不具有吸引力。因此，知道所收集 的物料多快地沉淀非常重要。
[0012] 为了允许装载过程尽可能有效地运行，必须知道沉淀速度：泥浆不沉淀，细砂沉淀 得非常慢，粗砂沉淀地较快，而砂砾和岩石立即落下。根据此沉淀速度和沉淀床高度上升时 的相关速度的不同，可基于泥浆的装载速度和密度来以不同方式设计疏浚或开采过程，使 得沉淀过程将更有效地运行。
[0013] 其他类型的操作（例如采油操作）使用多种方法来分析流体流中的悬浮细颗粒。 例如，在W02011/080216中，使用一种测量单元，该测量单元使用具有光源的照相机来对烃 类流体流的图像进行采样。将图像发送至电子单元，以分别地分析并测量非常小的悬浮颗 粒（例如油滴和固体颗粒）的浓度，从而判断该流体是否会由于过度的油滴或固体颗粒含 量而造成损坏。然而，对于开采或疏浚操作，这种颗粒通常较大，这意味着其在处理过程中 将沉淀并将影响流动。
[0014] 已知不同的方法来优化疏浚或开采过程。例如，可经由放射性装置在疏浚过程中 监测沉淀床的高度，或间接地通过压力测量来计算该高度。可用与沉淀床的所确定的高度 和所确定的高度的增加相关的信息来控制疏浚或开采过程。而且，可得到与所收集的物 料的平均粒度相关的信息。在论文"通过全自动在线粒度分析来优化挖泥船上的砂石和 砂石乐提取（OptimizationofSandandGravelExtractiononaDredgerwithFully AutomaticOnlineParticleSizeAnalysis) "中，公开了一个如此获取该信息的方式。为 此，从挖泥船获得样本，使来自该样本的颗粒干燥，放在皮带上，然后从皮带落下。在颗粒自 由沉降的同时，拍照，然后进行分析。
[0015] 然而，这种方法需要相对复杂且易受损的传感器设备，并需要从泥浆分离处颗粒 和/或使其变干。而且，这种方法仅提供与平均粒度相关的信息。此外，由于沉淀床的增加 是相对缓慢的过程且其他用于分析的过程需要取出样本、干燥，然后分析；所以，与平均粒 度相关的信息仅可通过一定延迟而获得，该延迟通常在5-10分钟的量级。因此，调节疏浚 或开采过程仅能延迟地进行。
[0016] 如果要将水和所收集的物料的混合物经由排放管线排放，例如从装料空间排放或 在已收集之后直接排放，那么与所收集的物料的粒度相关的详细信息也是有利的，因为此 信息可用来确定合适的排放流速，其中，防止或至少最小化所收集的物料在排放管线内的 沉淀。此方面在疏浚和开采中都是重要的。
【发明内容】
[0017] -个目的是提供一种用于获得更详细的与所收集的物料（即，从水底收集的物 料，例如疏浚的物料或开采的物料）的粒度相关的信息的方法和装置。另一目的是提供一 种用于更快地获得与所收集的物料的粒度相关的信息的方法和装置。
[0018] 通过一种用于对水和所收集的物料的混合物执行测量的测量装置来实现此目的， 该测量装置包括可引导混合物通过的管段，该管段包括窗口，测量装置包括布置为通过窗 口捕捉所收集的物料的图像的图像捕捉装置。
[0019] 所收集的物料可以是疏浚的物料或开采的物料。将从水底收集的物料通过管道朝 着船的装料空间运输，和/或将混合物经由排放管线排放。排放可直接发生，或可从装料空 间发生。
[0020] 管段可以是用于从水底收集物料的收集管的一部分，但是也可以是用于排放混合 物的排放管线的一部分。可将管段定位在用于将混合物通过管段运输的栗的上游或下游。
[0021] 在管段中安装有窗口，通过此窗口获得经过的（泥土）颗粒的图像。该窗口至少 对于由图像捕捉装置使用的波长是半透明的。
[0022] 图像捕捉装置可以是模拟的或数字的摄像机或照相机，并定位在管段的外面。
[0023] 这种测量装置具有这样的优点：可获得与疏浚的物料相关的信息，特别是与粒度 相关的信息，例如与平均粒度相关或与粒度分布相关的信息。此信息可相对快速地获得，例 如在几秒内，这是因为该信息容易通过适当的图像处理和识别技术而从图像中获得。而且， 在疏浚过程中可不断确定和更新此信息。
[0024] 控制疏浚或开采设备的控制信号可基于这种信息，如将在下面更详细地讨论的。
[0025] 根据一个实施例，该测量装置包括控制单元，其布置为接收由图像捕捉装置捕捉 的图像并分析该图像以确定与所收集的物料相关的信息，例如与疏浚的物料的平均粒度和 粒度分布相关的信息。
[0026] 术语"粒度"在这里用来表示各种可用来反映与粒度相关的信息的度量，例如半 径、直径、周长。
[0027] 可通过使用适当的处理技术分析所捕捉的图像来确定粒度。可相对快速地计算平 均粒度，从而允许响应于所确定的平均粒度来控制疏浚过程。
[0028] 取代确定平均粒度，现在可确定与疏浚的物料的粒度分布相关的信息。此信息例 如可包括平均粒度和粒度的标准差，或任何其他适当的统计参数。
[0029] 通过确定粒度分布（与粒度分布相关的信息），可更有效地控制疏浚或开采过程。
[0030] 例如，在疏浚过程的情况中，如果仅计算平均粒度，那么操作员或软件可决定将疏 浚速度设置在适中的速度，以允许颗粒沉淀并使得经由溢流而离开的颗粒量减少。然而，如 果已知粒度分布表明该混合物包括过小的以至于无法在合理时间内沉淀的颗粒并进一步 包括过大以至于非常快速地沉淀的颗粒，那么可将疏浚速度设置在较高的速度，因为小颗 粒总是将经由溢出离开，而大颗粒总是将沉淀。
[0031] 测量装置，特别是控制单元，可布置为产生控制信号以控制疏浚或开采设备的操 作参数。与疏浚的物料的粒度分布相关的信息还可包括多个范围的尺寸，包括落在这些范 围内的颗粒的量的指示。在疏浚行业中，这根据英国标准（BritishStandard) 1377(干筛） 来进行。通过使用机械筛设备来筛泥土。该分布例如可如下所述：
[0034] 与疏浚的物料的粒度分布相关的信息也可以是公式的形式，例如多项式。
[0035] 根据一个实施例，控制单元布置为使用图像识别技术分析该图像，以确定与所收 集的物料的平均粒度和粒度分布中的至少一个相关的