[发明专利]一种基于机器视觉的新型水处理方法及其装置

权利要求书

1.一种基于机器视觉的新型水处理方法，其特征在于，所述方法的具体流程为：

（1）硬件设备层，采用双池采样，摄像机放置与连接；将两台工业摄像机分别固定于絮凝池和沉淀池的最佳位置，固定之前在控制室内将两台摄像机与工业计算机相连接组成实时监测控制装置；

（2）图像采集和处理层进行图像采集，用专门的图像处理算法进行图像灰度增强，用top-hat形态学滤波抑制图像噪声；

（3）将预处理后的图像用开运算和闭运算解决图像中絮体粘连和边缘不齐通过检测识别模块计算出絮体的数量和等效粒径，通过跟踪模块得出絮体的沉降速度；

（4）在数据融合层，结合原水水质、混凝剂、絮凝池絮体的等效粒径与数量，沉淀池絮体沉速和滤前水水质参数，通过数据融合模块进行处理得到反映水处理效果的唯一特征参数；

（5）在串级闭环控制层，根据该特征量实现系统自动控制混凝剂的投加；然后返回第二步，直到达到我们要求的水质为止。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的新型水处理方法，其特征在于，所述双池采样，即絮凝池和沉淀池各放置一台摄像机，然后将控制室内的计算机与两台摄像机相连接；根据絮凝池和沉淀池的体积和形状的不同，可将摄像机采取不同的位置在两个池中分别放置，用于不同实验数据研究；絮凝池摄像机的安放位置：絮凝池出口，絮凝池到沉淀池缓冲段；沉淀池摄像机的安放位置：沉淀池进水口，1/2池长，1/3池长处。

3.一种基于机器视觉的新型水处理装置，其特征在于，所述装置包括：硬件设备层，图像采集和处理层，数据融合层，串级闭环控制层；

所述硬件设备层的硬件设备主要包括模拟絮凝池，模拟沉淀池，工业摄像机两台，高性能工业计算机一台，千兆网线40米；模拟絮凝池和模拟沉淀池由管道相连接，两台工业摄像机分别安装在模拟絮凝池和模拟沉淀池内的中下部位置，在工业摄像机镜头前放置了照亮絮体并供摄像的灯箱；工业摄像机通过千兆网线与设置在池外控制室的高性能计算机相连接；灯箱由电源线接至电源，由电源供电；

所述图像采集和处理层包括安装在计算机的絮体图像检测识别模块、絮体跟踪模块；所述絮体图像检测识别模块，利用絮凝池摄像机的图像检测数据，以三帧图像差分、粒子群优化增强大津法处理所得絮体图像，即将絮凝池摄像机采集的图像实时传输到计算机中，然后利用图像处理系统的检测和识别模块，对絮体图像进行处理，得出清晰的背景参考帧，进而对背景参考帧图像进行处理，得出所需的絮体数量和等效粒径参数；所述絮体跟踪模块，利用沉淀池摄像机的图像检测数据，针对絮体跟踪存在运算时间、存储空间方面的巨大开销和絮体在沉淀过程中发生聚合、交叉、重叠而引起跟踪丢失的问题，引用特定絮体跟踪算法结合絮体运动的连续性特点及运动轨迹方程来确定目标的位置；即将沉淀池摄像机采集的图像实时传输到计算机中，然后利用图像处理系统的跟踪监测模块，对絮体图像进行处理，从而得出絮体的沉降速度参数；

所述数据融合层，利用经过图像处理系统处理后的絮凝池和沉淀池数据，建立投药量与原水水质、混凝剂、絮凝池絮体等效粒径与数量，沉淀池絮体沉速、滤前水水质参数关系的多源数据融合的数学模型；

    所述串级闭环控制层，构建以沉淀池的沉降速度为主控，以絮凝池的相关参数为辅控，以原水水质参数为前馈，滤前水浊度为反馈的串级闭环控制系统。