用于监控的装置、方法和系统制造方法及图纸

提供了一种装置系统和方法，用于从堆浸(heap leaching)应用中的材料区域内的流体获取数据。该装置包括在待分析的材料的区域中提供的一个或多个传感器串。每个传感器串包括数据电缆和沿数据电缆长度定位的两个或更多个固态传感器。传感器适于在预定时间段内周期性地获取与传感器周围的流体的化学特性有关的传感器数据，并经由数据电缆将传感器数据传输到一个或多个集线器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监控的装置、方法和系统
本申请涉及工业和实验过程中材料的空间和时间监控。
技术介绍
市政委员会的许多工业过程以及水和废水处理操作需要过程参数的持续监控和控制。这些参数中的许多参数通过异地和场外实验室分析进行监控，这既耗时又可能因此在采样和分析之间引入显著的延迟。这可以防止过程的实时优化和控制。过程参数的异地和场外实验室分析(称为批量采样)的另一个问题是它可能不准确。例如，在测量之前可能存在人为错误或样本变化。此外，样品和运行分析的人工、材料和设备成本很高。此外，异地和场外实验室分析花费时间，并且采样、分析和采取行动之间存在滞后时间，其不支持对环境或过程问题的及时响应。此外，采样行为本身对过程参数有影响，因为采样本身通常会干扰整个系统(例如通过挖掘地面)。虽然存在能够控制某些过程参数的现场和原位传感器技术，但许多过程(例如工业和市政过程)的极端物理和化学环境阻碍了许多传感器技术的使用并限制可测量的参数类型。另一个问题是在极端物理和化学环境中连续优化过程参数是不可能的，因为传感器不能在恶劣环境中可靠地使用任何有用的时间段(没有击穿或需要重新校准)以提供工艺优化。此外，由于极端的物理和化学环境，对于某些实验测试来说，实时的高度详细测量是不切实际和/或不经济的。这里包括对本专利技术背景的讨论，包括对文献、动作、材料、设备、物品等的参考，被包括以解释本专利技术的上下文。这不应被视为承认或暗示所提及的任何材料在任何权利要求的优先权日期在澳大利亚或任何其他国家公布、已知或是公知常识的一部分。
技术实现思路
根据第一方面，本专利技术提供了一种用于从堆浸应用中的材料的区域内的流体获取数据的装置，该装置包括：在待分析的材料的区域中提供的一个或更多个传感器串，每个传感器串包括数据电缆和沿着数据电缆的长度定位的两个或更多个固态传感器，传感器适于在预定时间段内周期性地获取与传感器周围的流体的化学特性有关的传感器数据，并经由数据电缆将传感器数据传输到一个或更多个集线器。有利地，本专利技术允许经由材料中提供的一个或多个传感器串来分析材料的区域内的流体，并且传感器可以留在材料中并随时间提供与材料有关的数据。应当理解，该材料可以包括一定体积的土、堆浸应用中的一定体积的材料。堆浸应用可以包括堆浸或用于模拟例如栏床(crib)或柱布置的堆浸的系统。在堆浸应用中，矿石在被放置在衬垫(linedpad)上之前被开采和压碎。然后用浸滤剂灌溉矿石以提供浸出液，然后将其收集在池子或罐中。取决于矿石、浸出的位置、环境条件等，堆浸中的许多参数将决定堆浸的有效性、堆浸中使用的消耗量等。栏床和柱布置用于对大规模堆浸应用建模，目前对栏床和柱布置的分析仅限于在浸出液被提取并位于栏床或柱底部之后的确定参数-并且没有提供对现场和实时堆浸的操作的洞察，以便例如可以改变堆浸的一个或多个参数来改善操作。在另一个优点中，本专利技术确定材料的区域内的流体随时间的化学特性，然后允许在材料中调节化学参数，这反过来可以改善从(例如)矿石中提取金属。还可以调节物理参数，例如灌溉滴速、氧化流速等。有利地，本专利技术允许连续监控生物浸出过程并且能够实现生物浸出堆的空间监控。本专利技术还可以应用于较小规模的堆浸应用，例如罐和栏床浸出。本专利技术提供了浸出堆随时间的连续空间监控及其化学参数。这反过来允许实时控制堆浸中的参数，例如温度、化学参数、化学浓度(例如酸)、空气流量、液体流量、通气量、用于灌溉的间隔等。有利地，这些参数的实时控制允许改善浸出回收率和效率以及减少消耗品(即浸出中使用的材料)。优选地，两个或更多个固态传感器是电位型传感器、电流型传感器、库仑传感器、阻抗传感器和伏安传感器中的一个或多个。固态传感器可以是宽带半导体化学传感器。两个或更多个固态传感器优选地适于提供表示传感器周围的流体的化学特性的输出数据或数据，化学特性包括氧化/还原电位(ORP)、溶解的金属离子、溶解氧、溶解CO-2、溶解H2S中的一种或多种；和/或感兴趣的化学物质的浓度、摩尔浓度、电势或分压、或其他可观察的物理或化学现象，以将输出数据传输到集线器。所述两个或更多个固态传感器还优选地适于提供输出数据或数据，所述输出数据或数据表示在传感器周围的流体的化学特性中在预定时间段内的变化。化学特性包括氧化/还原电位(ORP)、溶解的金属离子、溶解的氧、溶解的CO2、溶解的H2S中的一种或多种；和/或感兴趣的化学物质的浓度、摩尔浓度、电势或分压、或在预定时间段内的其他可观察的物理或化学现象，以将输出数据传输到集线器。在一个实施方案中，本专利技术允许通过固态传感器测量pH。典型的pH传感器是离子选择性“玻璃电极，通常有一个内部参考电极。玻璃pH电极具有高阻抗，需要特殊的电子设备来记录信号-它们在高pH环境下也会出现碱度误差，并且pH值非常低时会出现酸性误差。由于漂移和不稳定性，它们也很脆弱并且需要不断校准。此外，一些固态传感器(如ISFET传感器)也会受到漂移和滞后效应的影响，并且对光敏感。固态pH传感器可以采用任何形式，并且可以是例如金属氧化物pH传感器的申请人的专利申请US15/507,580中描述的类型。有利地，本专利技术利用固态传感器，特别是宽带隙半导体传感器来提供对化学品的耐受性(同时具有测量所述化学品的各方面的能力)和在极端温度下的功能操作。优选地，还包括一个或多个参考电极。参考电极可以是固态参考电极。参考电极可以与一个或多个传感器组合使用以进行电化学测量。优选地，为了测量pH水平，提供至少一个或多个参考电极，特别是固态参考电极。极端环境中的参考电极必须稳定并提供准确的电极电位。典型的参考电极是Ag/AgCl、饱和甘汞电极(SCE)。这些电极填充有已知盐浓度的液体或凝胶。参考电极通过耐力尖端或其他多孔材料与溶液接触。典型参考电极的问题是液体或凝胶中的盐将缓慢地扩散通过尖端，并且最终盐浓度改变，这引起参考电位的移动，然后影响电化学测量。甚至许多固态参考电极具有电极信号的稳定性问题(在极端环境中)以及具有高阻抗。本专利技术可以使用具有足够的化学稳定性、耐酸性、热稳定性和机械稳定性的任何合适的固态参考电极。固态参考电极可以采用任何形式，并且可以是例如参考电极2017901642的申请人专利申请中描述的类型。在一个实施例中，一个或多个传感器与固态参考电极相关联。优选地，一个或多个传感器通过时分多路复用同时或交替地获取与化学特性有关的传感器数据。有利地，具有多个共同参考的传感器允许在将多传感器系统应用于堆浸自身之前将多个传感器系统部署到诸如罐和栏床(用于测试)的堆浸应用中。因此，本专利技术可以通过解释堆浸布置的局部行为的多个参数读数来管理堆浸应用的化学操作。从空间、时间和电相关传感器收集的随时间收集的数据允许改进过程控制的改进能力。传感器数据的丰富性和准确性使得能够有效地应用堆浸应用的多参数优化。应当理解，传感器串可以以二维空间布置提供。二维空间布置可包括阵列、网或网状、圆、螺旋等。应当理解，传感器串可以以三维空间布置提供。三维空间布置可包括螺旋形、平行六面体、球形等。传感器串也可以以随机分布提供。还应当理解，可以在第一平面、第二平面、第一平面和第二平面、第三平面或其组合中提供两个或更多个传感器串，从而提供三维材料的区域内的流体的分析。第一、第二和/或第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从堆浸应用中的材料的区域内的流体获取数据的装置，该装置包括：在待分析的材料的区域中提供的一个或多个传感器串，每个传感器串包括数据电缆和沿着数据电缆的长度定位的两个或者更多个固态传感器，传感器适于在预定时间段内周期性地获取与传感器周围的流体的化学特性有关的传感器数据，并且经由数据电缆将传感器数据传输到一个或更多个集线器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.10 AU 20169041511.一种用于从堆浸应用中的材料的区域内的流体获取数据的装置，该装置包括：在待分析的材料的区域中提供的一个或多个传感器串，每个传感器串包括数据电缆和沿着数据电缆的长度定位的两个或者更多个固态传感器，传感器适于在预定时间段内周期性地获取与传感器周围的流体的化学特性有关的传感器数据，并且经由数据电缆将传感器数据传输到一个或更多个集线器。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述两个或更多个固态传感器是电位型传感器、电流型传感器、库仑传感器、阻抗传感器和伏安传感器中的一个或多个。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述电位型传感器是离子选择性电极。4.根据权利要求2所述的装置，其中所述两个或更多个固态传感器适于提供输出数据或表示所述传感器周围的流体的化学特性的数据，所述化学特性包括氧化/还原电位(ORP)、溶解的金属离子、溶解的氧、溶解的CO2、溶解的H2S中的一个或更多个；和/或感兴趣的化学物质的浓度、摩尔浓度、电势或分压、或其他可观察的物理或化学现象，以将输出数据传输到集线器。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述两个或更多个固态传感器适于提供输出数据或表示所述传感器周围的流体的化学特性在预定时间段内的变化的数据，所述化学特性包括氧化/还原电位(ORP)、溶解的金属离子、溶解的氧、溶解的CO2、溶解的H2S的一个或更多个；和/或感兴趣的化学物质的浓度、摩尔浓度、电势或分压、或在预定时间段内的其他可观察的物理或化学现象，以将输出数据传输到集线器。6.根据权利要求1所述的装置，还包括一个或多个参考电极。7.根据权利要求6所述的装置，其中所述参考电极是固态参考电极。8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述一个或多个传感器与固态参考电极相关联。9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述一个或多个传感器同时获取与化学特性有关的传感器数据。10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述一个或多个传感器通过时分复用获取与化学特性有关的传感器数据。11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个传感器串以二维空间布置提供。12.根据权利要求2所述的装置，其中，所述二维空间布置是阵列。13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个传感器串以三维空间布置提供。14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述三维空间布置是螺旋结构。15.根据权利要求1所述的装置，其中，在第一平面中提供两个或更多个传感器串。16.根据权利要求1所述的装置，其中，在第二平面中提供两个或更多个传感器串。17.根据权利要求1所述的装置，其中，在第三平面中提供两个或更多个传感器串。18.根据权利要求1所述的装置，其中，在第一和第二平面、第一、第二和第三平面或其组合中提供两个或更多个传感器串。19.根据权利要求15至18中任一项所述的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：M韦普萨莱宁，M陈，D莫莱纳尔，A基尔帕特里克，
申请(专利权)人：联邦科学及工业研究组织，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU