[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

说明书

本发明公开了一种基于矾花检测的水处理加药控制方法及装置，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。

技术领域

本发明涉及视觉检测技术领域，是图像处理与识别技术的应用，具体涉及一种基于矾花检测的水处理加药控制方法及装置。

背景技术：

絮凝是水处理过程中最重要的单元工艺之一，絮凝效果的好坏直接影响后续出水水质状况。因此，需要对絮凝过程进行实时监控和检测以控制加药量。目前污水厂控制加药量的常规做法是由经验丰富的工作人员通过肉眼观察矾花直径大小以及在水中的分布情况，但这种方法存在主观性、浪费大量人力资源且实时性差，而利用机器视觉来监测矾花状态具有直观性、高效性、普遍性等优势，成为未来水厂自动化控制的发展方向之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于矾花检测的水处理加药控制方法，基于嵌入式开发板的利用机器视觉的方法用于矾花检测，以实现污水处理的自动加药控制。可以检测到矾花的平均直径、所有直径中第10％、50％、90％的直径、密度、个数分布、小粒径矾花占比等特征用于判断矾花的实时状态，并且可以存储到实时数据库进行监测、对异常情况进行报警，且满足实时性要求，最终根据矾花的多项特征参数与出水浊度的关系拟合数学模型，为控制加药池的阀门开度提供详实的科学数据。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

第一方面，提供一种基于矾花检测的水处理加药控制方法，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。

在一些实施例中，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。

在一些实施例中，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。

在一些实施例中，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；