[发明专利]一种基于矾花检测的水处理加药控制方法及装置

权利要求书

1.一种基于矾花检测的水处理加药控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取水下摄像头采集的矾花图像；

从所述矾花图像提取矾花特征信息，所述矾花特征信息包括：矾花平均粒径、所有直径中第10％、50％、90％的粒径、密度、个数分布和小粒径矾花占比特征；

基于预拟合的出水浊度和矾花特征的关系曲线，构建矾花特征和加药量的实时控制模型；

根据提取得到的矾花特征信息和矾花特征和加药量的实时控制模型，得到所需加药量；

根据所述所需加药量，对加药阀门开度进行控制。

2.根据权利要求1所述的基于矾花检测的水处理加药控制方法，其特征在于，所述水下摄像头需要先进行标定，标定方法包括：

当标尺稳定出现在摄像头的焦距位置时，计算固定标尺长度和标尺所占像素值比值，多次计算后取平均值，作为标定系数k，后续涉及到像素绝对值的数据均需乘以所述标定系数k后转换成实际数据，完成标定过程。

3.根据权利要求1所述的基于矾花检测的水处理加药控制方法，其特征在于，在从所述矾花图像提取矾花特征信息之前，还包括对矾花图像进行预处理：

对矾花图像降噪处理，统计经过降噪处理后图像的灰度直方图，求解最佳灰度阈值；

基于所述最佳灰度阈值，采用阈值分割算法根据矾花图像中矾花区域与背景区域的亮度分布差别，将矾花从背景中分割出来。

4.根据权利要求1或3所述的基于矾花检测的水处理加药控制方法，其特征在于，从所述矾花图像提取矾花特征信息，包括：

提取单帧矾花图像中所有矾花的边缘；

利用opencv中自定义的函数，计算单帧矾花图像中所有矾花连通域的面积和个数，将矾花近似看作圆形，利用直径计算公式：式中S为每个矾花连通域的面积，得到直径D，然后乘以标定系数k得到实际矾花粒径；将直径进行排序并存储所有直径中第10％、50％、90％的粒径，分别标记为D10、D50、D90，同时存储矾花平均粒径，公式为式中D_i为单帧图像中第i个矾花连通域的粒径，Alum为单帧图像中所有矾花连通域的总个数；

根据出水浊度和小粒径矾花占比之间的关系得到阈值，统计单帧矾花图像中小于阈值的小粒径矾花个数count_s，并计算单帧图像中小粒径矾花占所有矾花的比例，小粒径矾花占比式中count为总矾花个数；

图像经过分割以后得到矾花的总个数，计算个数分布：式中M为处理图像的宽度，N为处理图像的高度，Alum为单帧图像中所有矾花连通域的总个数；

求矾花密度ρ的计算公式为：式中M为处理图像的宽度，N为处理图像的高度，S_i为单帧图像中第i个矾花连通域的面积。

5.根据权利要求1所述的基于矾花检测的水处理加药控制方法，其特征在于，出水浊度和矾花特征的关系曲线的拟合方法，包括：

在沉淀池中，水下摄像头每隔10s采集一次矾花图像，从所述矾花图像提取矾花特征信息，所述矾花特征信息包括：矾花平均粒径、所有直径中第10％、50％、90％的粒径、密度、个数分布和小粒径矾花占比特征；

将多组矾花特征信息与对应的出水浊度输出到excel表格中，进行拟合得到出水浊度和矾花特征的关系曲线；

所述出水浊度和矾花特征的关系曲线中，出水浊度与小粒径矾花占比成正比，出水浊度与密度成正比，出水浊度与矾花粒径成反比。

6.根据权利要求1所述的基于矾花检测的水处理加药控制方法，其特征在于，基于预拟合的出水浊度和矾花特征的关系曲线，构建矾花特征和加药量的实时控制模型，包括：

基于预拟合的出水浊度和矾花特征的关系曲线，对沉淀池出水浊度进行时延修正，将出水浊度和加药量的时延控制模型转化为矾花特征和加药量的实时控制模型。

7.根据权利要求1所述的基于矾花检测的水处理加药控制方法，其特征在于，还包括，当检测到数据异常，发出指令进行报警。