一种确定物相分界面位置的方法和系统与流程

本发明涉及一种确定物相分界面位置的方法，以及一种确定物相分界面位置的系统。

背景技术：

1、在自来水厂或污水处理厂的沉淀池中，悬浊液会沉淀为位于下方的固相(泥)与位于上方的液相(水)，并在液相和固相之间形成泥水混合相。为了根据液相和固相分界面的位置，以根据该位置准确控制沉淀池排泥，需要对污泥厚度进行测量，亦称为泥位的高度。

2、目前部分厂家利用简易尺寸测量工具采用人工监测的方法对泥位进行测试，人工法虽然较为简单，但对于需要较长时间连续监测的场景人力消耗较大，同时数据也需要人工记录，较为不便。已公开的泥位自动测试方法主要包含如下两种：

3、第一种是超声波测量法：其实现机理是向水下泥表面发射一束超声波脉冲，再利用传感器接收反射波，通过信号调理、计算，得到超声波从发射到接收的时间差，通过当前温度下的水下声速，计算得到被测表面(泥位面)至传感器的距离，最后通过测试仪安装时的位置数据，换算出泥位的高度。超声波泥位计可基于单片机等处理单元实现泥位的自动测试与数据记录；然而由于超声波脉冲受水下安装位置、水流扰动、悬浊液浓度以及沉淀后固相的物理特征等因素的影响较大，使得测试结果误差较大。

4、第二种是步进电机颜色测量法：使用一根长直中空、单端开口的透明管垂直插入沉淀池中(至少伸入到固相内)，以步进电机控制颜色传感器沿透明管内置的导轨运动，利用液相、固相的颜色差异确定泥位高度。由于沉淀池的高度一般大于5米，因此所用透明管的长度也将大于5米，加工难度大且对安装要求高；同时透明长管长时间置于悬浊液中，污染物随水流易附于透明管外表面从而导致误差较大。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种确定物相分界面位置的方法，以及确定物相分界面位置的装置。

2、为实现上述保护目的，本申请提供如下技术方案：

3、根据本申请的第一个方面，提供一种确定物相分界面位置的方法，所述分界面为位于第一物相和第二物相之间的分界面；其包括如下步骤：

4、s1，沿第一物相向第二物相的直线设置多个采集点并进行数据获取；所述采集点分布在所述第一物相、所述第一物相和所述第二物相之间所形成的混合相，以及所述第二物相内；所述数据获取包括在采集点进行位置数据和光电数据采集以获取数据集；

5、s2，利用所述数据集构造指数函数，所述指数函数x轴方向的偏移值与所述分界面的位置相对应。

6、在一种可能的确定物相分界面位置的方法中，

7、在步骤s2中，利用所述数据集构造形式如式(1)的指数函数，

8、

9、在式(1)中，y为所述数据集中采集点的光电数据，x为所述数据集中采集点的位置数据，w为所述指数函数y轴方向的放大系数，θ为所述指数函数x轴方向的偏移值。

10、在一种可能的确定物相分界面位置的方法中，在所述混合相内的采集点的间距小于在所述第一物相内的采集点的间距；以及，在所述混合相内的采集点的间距小于在所述第二物相内的采集点的间距。

11、在一种可能的确定物相分界面位置的方法中，在步骤s1和s2之间还包括对所述数据集进行预处理的步骤；利用位于所述第一物相内的采集点的光电数据平均值修正光电数据以获得修正光电数据。

12、在一种可能的确定物相分界面位置的方法中，所述第一物相位于所述第二物相的上方，所述第一物相为水，所述第二物相为泥，所述第一物相和所述第二物相之间形成的混合相为泥水混合相；在步骤s1和s2之间还包括对所述数据集进行预处理的步骤；利用环境光线在位于第一物相内的某一采集点的环境光光电数据修正该采集点的光电数据以获得修正光电数据；利用环境光线在位于混合相内的某一采集点的环境光光电数据修正该采集点的光电数据以获得修正光电数据。

13、本发明的另一方面是提供一种确定物相分界面位置的系统，所述分界面为位于第一物相和第二物相之间的分界面；其包括：

14、驱动单元，所述驱动单元用于驱动数据采集单元沿着第一物相向第二物相的直线方向移动；

15、数据采集单元，所述数据采集单元用于在采集点采集位置数据和光电数据以获取数据集；所述采集点分布在所述第一物相、所述第一物相和所述第二物相之间所形成的混合相，以及所述第二物相内；

16、数据处理单元，所述数据处理单元利用所述数据集构造指数函数，所述指数函数x轴方向的偏移值与所述分界面的位置相对应。

17、在一种可能的确定物相分界面位置的系统中，所述数据处理单元利用所述数据集构造形式如式(1)的指数函数，

18、

19、在式(1)中，y为所述数据集中采集点的光电数据，x为所述数据集中采集点的位置数据，w为所述指数函数y轴方向的放大系数，θ为所述指数函数x轴方向的偏移值。

20、在一种可能的确定物相分界面位置的系统中，所述第一物相位于所述第二物相的上方，所述第一物相为水，所述第二物相为泥，所述第一物相和所述第二物相之间形成的混合相为泥水混合相；所述数据采集单元以预定采集频率进行位置数据和光电数据的采集；由位于所述第一物相内的初始位置开始驱动单元驱动数据采集单元以第一直线速度朝第二物相移动；计算当前采集点的光电数据与前一采集点的光电数据之间的差值，当所述差值大于第一设定差值时，驱动单元驱动数据采集单元以第二直线速度移动，所述第二直线速度小于所述第一直线速度。

21、在一种可能的确定物相分界面位置的系统中，在驱动单元驱动数据采集单元以第二直线速度移动并进行位置数据和光电数据的采集过程中，计算当前采集点的光电数据与前一采集点的光电数据之间的差值，当所述差值小于第二设定差值时，驱动单元驱动数据采集单元以第三直线速度移动，所述第三直线速度大于所述第二直线速度；在驱动单元驱动数据采集单元以第三直线速度移动并进行位置数据和光电数据的采集过程中，计算当前采集点的光电数据与前一采集点的光电数据之间的差值，当所述差值小于第三设定差值时，驱动单元驱动数据采集单元移动至初始位置，所述第三设定差值小于所述第二设定差值。

22、在一种可能的确定物相分界面位置的系统中，所述数据处理单元对所述数据集进行预处理，利用位于所述第一物相内的采集点的光电数据平均值修正光电数据以获得修正光电数据。

23、本发明确定物相分界面位置的方法和系统，通过在采样点进行位置数据和光电数据采集以获取数据集，并利用上述数据集进行指数函数的拟合，进而根据指数函数x轴方向的偏移值确定物相分界面的位置，具有分界面位置确定更加准确和稳定的优点。

技术特征：

1.一种确定物相分界面位置的方法，所述分界面为位于第一物相和第二物相之间的分界面；其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的确定物相分界面位置的方法，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的确定物相分界面位置的方法，其特征在于，在所述混合相内的采集点的间距小于在所述第一物相内的采集点的间距；以及，在所述混合相内的采集点的间距小于在所述第二物相内的采集点的间距。

4.根据权利要求1或2所述的确定物相分界面位置的方法，其特征在于，在步骤s1和s2之间还包括对所述数据集进行预处理的步骤；利用位于所述第一物相内的采集点的光电数据平均值修正光电数据以获得修正光电数据。

5.根据权利要求1或2所述的确定物相分界面位置的方法，其特征在于，所述第一物相位于所述第二物相的上方，所述第一物相为水，所述第二物相为泥，所述第一物相和所述第二物相之间形成的混合相为泥水混合相；在步骤s1和s2之间还包括对所述数据集进行预处理的步骤；利用环境光线在位于第一物相内的某一采集点的环境光光电数据修正该采集点的光电数据以获得修正光电数据；利用环境光线在位于混合相内的某一采集点的环境光光电数据修正该采集点的光电数据以获得修正光电数据。

6.一种确定物相分界面位置的系统，所述分界面为位于第一物相和第二物相之间的分界面；其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的确定物相分界面位置的系统，其特征在于，所述数据处理单元利用所述数据集构造形式如式(1)的指数函数，

8.根据权利要求6或7所述的确定物相分界面位置的系统，其特征在于，所述第一物相位于所述第二物相的上方，所述第一物相为水，所述第二物相为泥，所述第一物相和所述第二物相之间形成的混合相为泥水混合相；所述数据采集单元以预定采集频率进行位置数据和光电数据的采集；由位于所述第一物相内的初始位置开始驱动单元驱动数据采集单元以第一直线速度朝第二物相移动；计算当前采集点的光电数据与前一采集点的光电数据之间的差值，当所述差值大于第一设定差值时，驱动单元驱动数据采集单元以第二直线速度移动，所述第二直线速度小于所述第一直线速度。

9.根据权利要求8所述的确定物相分界面位置的系统，其特征在于，在驱动单元驱动数据采集单元以第二直线速度移动并进行位置数据和光电数据的采集过程中，计算当前采集点的光电数据与前一采集点的光电数据之间的差值，当所述差值小于第二设定差值时，驱动单元驱动数据采集单元以第三直线速度移动，所述第三直线速度大于所述第二直线速度；在驱动单元驱动数据采集单元以第三直线速度移动并进行位置数据和光电数据的采集过程中，计算当前采集点的光电数据与前一采集点的光电数据之间的差值，当所述差值小于第三设定差值时，驱动单元驱动数据采集单元移动至初始位置，所述第三设定差值小于所述第二设定差值。

10.根据权利要求6或7所述的确定物相分界面位置的系统，其特征在于，所述数据处理单元对所述数据集进行预处理，利用位于所述第一物相内的采集点的光电数据平均值修正光电数据以获得修正光电数据。

技术总结
一种确定物相分界面位置的方法和系统，该方法包括：S1，沿第一物相向第二物相的直线设置多个采集点并进行数据获取；数据获取包括在采集点进行位置数据和光电数据采集以获取数据集；S2，利用数据集构造指数函数，指数函数X轴方向的偏移值与分界面的位置相对应。该包括：驱动单元，驱动单元用于驱动数据采集单元沿着第一物相向第二物相的直线方向移动；数据采集单元，数据采集单元用于在采集点采集位置数据和光电数据以获取数据集；数据处理单元，数据处理单元利用数据集构造指数函数，指数函数X轴方向的偏移值与分界面的位置相对应。本发明确定物相分界面位置的方法和系统具有分界面位置确定更加准确和稳定的优点。

技术研发人员：李尹,陈慧珍,谭严,伍卞隆,侯丹
受保护的技术使用者：湖南三友环保科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13