一种高精度检测雾霾颗粒的装置及方法与流程

本发明涉及雾霾检测领域，更具体地，涉及一种高精度检测雾霾颗粒的装置及方法。

背景技术：

近年来我国的雾霾问题越来越严重，已受到社会各界的广泛关注。为实现对雾霾的有效控制，需要有一种有效的雾霾检测方法。目前市场上存在一种雾霾检测方法，即通过光线对雾霾颗粒物进行照射，进而研究光线的反射，从而实现对雾霾的检测。该方法较为复杂且高精度检测有待提高。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。

本发明的首要目的是克服现有雾霾检测方法较为复杂且精度不高的缺陷，提供一种高精度检测雾霾颗粒的装置。

本发明的进一步目的是提供一种高精度检测雾霾颗粒的装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种高精度检测雾霾颗粒的装置，包括壳体和数据处理设备，壳体上开设有相对应的入风口和出风口，所述入风口处设有鼓风机，从入风口到出风口方向设有孔径依次递减的第一滤网、第二滤网和第三滤网，第一滤网和第二滤网之间的壳体上开设有第一观察孔，第一观察孔处设有第一摄像机，第二滤网和第三滤网之间的壳体上开设有第二观察孔，第二观察孔处设有第二摄像机，第三滤网和出风口之间的壳体上开设有第三观察孔，第三观察孔处设有第三摄像机，第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机均电连接到数据处理设备，滤网与摄像机的级数可根据实际测量需求增减。

在一种优选的方案中，所述第一滤网、第二滤网和第三滤网的孔径依次为10μm、2.5μm、0.1μm。其中10μm(PM10)、2.5μm(PM2.5)、0.1μm(PM0.1)分别为常用的雾霾颗粒分级标准。

在一种优选的方案中，所述第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机均为高速摄像机。

在一种优选的方案中，所述第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机的拍摄方向均垂直于空气流动方向。

在一种优选的方案中，所述第一滤网、第二滤网和第三滤网采用白色的纤维材料纱布。

在一种优选的方案中，所述数据处理设备采用PC机。

一种高精度检测雾霾颗粒的方法，应用于所述的高精度检测雾霾颗粒的装置，所述方法包括以下步骤：

S1：鼓风机将含雾霾颗粒的空气从入风口吹入壳体内部空腔；

S2：空气依次经过第一滤网、第二滤网和第三滤网并从出风口排出；

S3：位于不同位置的第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机对空气进行拍照并将图像传入数据处理设备。

S4：数据处理设备对图像进行分析处理，得到实时的颗粒数目、位置分布。

在一种优选的方案中，步骤S4中，对图像进行分析处理的具体方法为：用Level-Set方法处理图像，求解Level-Set方程，以完成对图像地分割，同时对雾霾颗粒的运动轨迹进行追踪。

Level-Set方法是把随时间运动的物质界面看作某个函数φ(x,t)的零等值面，即构造函数φ(x,t)，使得在任意时刻，运动界面Γ(t)恰是φ(x,t)的零等值面。由于在任意时刻t，φ(x,t)的零等值面就是活动界面，所以函数φ(x,t)满足此式即为Level-Set方程。

在一种优选的方案中，所述方法还包括以下步骤：将得到实时的颗粒数目、位置分布自动储存，形成一个雾霾颗粒大小在线监测系统的数据库。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明公开一种高精度检测雾霾颗粒的装置及方法，装置包括壳体和数据处理设备，壳体上开设有相对应的入风口和出风口，所述入风口处设有鼓风机，从入风口到出风口方向设有孔径依次递减的第一滤网、第二滤网和第三滤网，第一滤网和第二滤网之间的壳体上开设有第一观察孔，第一观察孔处设有第一摄像机，第二滤网和第三滤网之间的壳体上开设有第二观察孔，第二观察孔处设有第二摄像机，第三滤网和出风口之间的壳体上开设有第三观察孔，第三观察孔处设有第三摄像机，第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机均电连接到数据处理设备。本发明用高速摄像机对雾霾进行拍照，基于对图像的高精度识别实现对雾霾颗粒大小进行准确的检测，其检测方法简单且精度高。

附图说明

图1为本发明高精度检测雾霾颗粒的装置的结构示意图。

图2为本发明高精度检测雾霾颗粒的方法的流程图。

其中：1、壳体；2、数据处理设备；3、入风口；4、出风口；5、鼓风机；6、第一滤网；7、第二滤网；8、第三滤网；9、第一摄像机；10、第二摄像机；11、第三摄像机。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种高精度检测雾霾颗粒的装置，包括壳体1和数据处理设备2，壳体上开设有相对应的入风口和出风口，所述入风口处设有鼓风机，从入风口到出风口方向设有孔径依次递减的第一滤网、第二滤网和第三滤网，第一滤网和第二滤网之间的壳体上开设有第一观察孔，第一观察孔处设有第一摄像机，第二滤网和第三滤网之间的壳体上开设有第二观察孔，第二观察孔处设有第二摄像机，第三滤网和出风口之间的壳体上开设有第三观察孔，第三观察孔处设有第三摄像机，第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机均电连接到数据处理设备。

在具体实施过程中，滤网与摄像机的级数可根据实际测量需求增减。

在具体实施过程中，所述第一滤网、第二滤网和第三滤网的孔径依次为10μm、2.5μm、0.1μm。其中10μm(PM10)、2.5μm(PM2.5)、0.1μm(PM0.1)分别为常用的雾霾颗粒分级标准。

在具体实施过程中，所述第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机均为高速摄像机。

在具体实施过程中，所述第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机的拍摄方向均垂直于空气流动方向。

在具体实施过程中，所述第一滤网、第二滤网和第三滤网采用白色的纤维材料纱布。

在具体实施过程中，所述数据处理设备采用PC机。

实施例2

如图2所示，一种高精度检测雾霾颗粒的方法，应用于实施例1的高精度检测雾霾颗粒的装置，所述方法包括以下步骤：

S1：鼓风机将含雾霾颗粒的空气从入风口吹入壳体内部空腔；

S2：空气依次经过第一滤网、第二滤网和第三滤网并从出风口排出；

S3：位于不同位置的第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机对空气进行拍照并将图像传入数据处理设备。

S4：数据处理设备对图像进行分析处理，得到实时的颗粒数目、位置分布。

S5：将得到实时的颗粒数目、位置分布自动储存，形成一个雾霾颗粒大小在线监测系统的数据库。

在具体实施过程中，步骤S4中，对图像进行分析处理的具体方法为：用Level-Set方法处理图像，求解Level-Set方程，以完成对图像地分割，同时对雾霾颗粒的运动轨迹进行追踪。

Level-Set方法是把随时间运动的物质界面看作某个函数φ(x,t)的零等值面，即构造函数φ(x,t)，使得在任意时刻，运动界面Γ(t)恰是φ(x,t)的零等值面。由于在任意时刻t，φ(x,t)的零等值面就是活动界面，所以函数φ(x,t)满足此式即为Level-Set方程。

本发明用高速摄像机对雾霾进行拍照，基于对图像的高精度识别实现对雾霾颗粒大小进行准确的检测，其检测方法简单且精度高。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。