一种污水处理污泥沉降性检测装置及其方法

本发明涉及一种污水处理检测装置及其方法，特别是涉及一种污水处理污泥沉降性检测装置及其方法。

背景技术：

1、活性污泥法是污水处理厂常用的处理工艺之一，污泥的沉降性能影响着整个处理工艺的运作，沉降指标能够反映出污泥的沉降性能，其沉降指标包括污泥沉降比、污泥沉降速度、污泥容积指数等。

2、传统的污泥沉降性能的检测依赖于人工实现，通过人眼读出污泥液位面刻度值来获得污泥沉降性能的指标。传统的方法自动化程度低，进而会存在繁杂和耗时等问题，并且人工读取难免会造成读数误差；另外传统的方法不能记录污泥沉降的具体过程，从而不能更好地探究污泥沉降性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种污水处理污泥沉降性检测装置及其方法，该方法将搅拌均匀的泥水混合物倒入沉降容器中，该装置自主检测各种污泥沉降性能指标，包括污泥沉降比、污泥容积指数和沉降曲线等指标，快速且准确，将检测结果输出在显示设备上，极大地提高污泥沉降性能检测效率。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种污水处理污泥沉降性检测装置，所述装置包括有图像采集装置，用于图像数据的采集；显示设备，用做数据处理与控制装置的控制面板；存储器，用于存储所述图像采集装置采集的图像数据；处理器，用于执行图像处理程序；还包括：

4、开口箱，内部为白色且上端开口的矩形容纳空间；

5、沉降容器，设置于所述开口箱内，可同时放置3个，100ml量筒样式；

6、图像采集装置，设置于所述开口箱内侧壁，与所述沉降容器中间处位于同一水平线，正对所述沉降容器；

7、照明设备，设置于所述开口箱上方，照明方向朝所述开口箱内；

8、显示设备，设置于所述开口箱外部；

9、数据处理与控制装置，设置于所述开口箱外部，分别与所述图像采集装置、照明设备和显示设备连接。

10、所述的一种污水处理污泥沉降性检测装置，所述开口箱内部空间为矩形，所述开口箱为上端开口，内部采用白色且不透光的材质。

11、所述的一种污水处理污泥沉降性检测装置，所述沉降容器上端开口，底部采用平底设计，所述沉降容器在底部和100ml处做标记。

12、所述的一种污水处理污泥沉降性检测装置，所述沉降容器选择透明无刻度的圆柱形量筒。

13、所述的一种污水处理污泥沉降性检测装置，所述图像采集装置为usb连接方式的高清摄像头。

14、所述的一种污水处理污泥沉降性检测装置，所述照明设备为亮度、位置可调节的设备。

15、所述的一种污水处理污泥沉降性检测装置，所述显示设备为8寸高清可触控显示器。

16、所述的一种污水处理污泥沉降性检测装置及其方法，其特征在于，所述数据处理与控制装置采用边缘ai计算卡，实现整体的控制。

17、一种污水处理污泥沉降性检测方法，所述方法包括如下步骤：

18、s1、将搅拌均匀的泥水混合物倒入所述沉降容器，调节所述照明设备，启动所述图像采集装置开始采集图像，每i分钟采集一帧图像，i＝0～30，i取整数；

19、s2、将采集的图像通过所述数据处理与控制装置进行图像处理，所述图像处理包括：

20、将采集的图像使用浮点算法进行灰度化处理；

21、对灰度化的图像进行伽马校正；

22、对伽马校正后的图像进行高斯去噪处理；

23、对去噪的图像进行锐化处理；

24、对锐化的图像进行全局阈值二值化处理；

25、对二值化图像进行基于投影法的投影处理；

26、根据水平垂直投影提取出目标区域，所述目标区域为所述沉降容器底部标记处到100ml标记处的区域，像素高度为h；

27、s3、将目标区域图像再次进行所述图像处理的操作，包括：

28、将目标区域的图像使用浮点算法进行灰度化处理；

29、对灰度化的图像中不规则形状的校正(包括边缘检测、霍夫变换和透视变换)；

30、对形状校正后的图像进行伽马校正；

31、对伽马校正后的图像进行高斯去噪处理；

32、对去噪的图像进行锐化处理；

33、对锐化的图像进行全局阈值二值化处理；

34、对二值化图像进行膨胀后腐蚀的形态学运算，其中，定义膨胀核和腐蚀核为圆形结构；

35、对形态学运算图像进行基于投影法的投影处理；

36、将垂直投影中第一个纵坐标为0的点的横坐标返回，为污泥液位面上层清液的像素高度h(j)，根据计算出第j分钟的污泥沉降比；

37、s4、根据计算出的污泥沉降比，以时间为横坐标，以污泥沉降比为纵坐标，形成污泥沉降曲线；

38、s5、根据污泥沉降曲线，以时间为横坐标，以污泥沉降速率为纵坐标，形成污泥沉降速率曲线；

39、s6、根据计算出污泥容积指数，其中，j＝30分钟，mlss为污泥浓度。

40、本发明的优点与效果是：

41、1.本发明提供一种污泥沉降性能检测的装置、方法及系统，涉及到污水处理领域。本发明提供的污泥沉降性能检测的装置，包括开口箱、沉降容器、图像采集装置、照明设备、显示设备和数据处理与控制装置。通过图像采集装置获取图像数据，将其传送给数据处理与控制装置进行处理，同时将结果输出到显示设备。其中图像数据处理的方法包括：采集的每一帧图像进行图像处理后生成二值图像，根据二值图像在水平、垂直的投影提取目标区域；将目标区域的二值图像再进行垂直投影，可获得目标区域中污泥所占像素高度，并计算出当面污泥沉降比；利用计算出的数据绘制污泥沉降曲线和污泥沉降速率曲线；根据污泥沉降比计算出污泥沉降指数。本发明能解决人工检测时的繁琐、耗时等问题，提高污泥沉降性能检测效率。

42、2.本发明提供的污泥沉降性能检测的方法，只需要人工将搅拌均匀的泥水混合物倒入沉降容器中，剩下的操作全由系统自动化完成，快速且准确，将检测结果输出在显示设备上，极大地提高污泥沉降性能检测效率，解决人工检测时存在的偏差，同时，保证了高测量精度。

43、3.本发明提供一种污泥沉降性能检测的装置，能够脱离计算机独立执行的嵌入式系统，具有便携性。

技术特征：

1.一种污水处理污泥沉降性检测装置，其特征在于，所述装置包括有图像采集装置，用于图像数据的采集；显示设备，用做数据处理与控制装置的控制面板；存储器，用于存储所述图像采集装置采集的图像数据；处理器，用于执行图像处理程序；还包括：

2.根据权利要求1所述的一种污水处理污泥沉降性检测装置，其特征在于，所述开口箱内部空间为矩形，所述开口箱为上端开口，内部采用白色且不透光的材质。

3.根据权利要求1一种污水处理污泥沉降性检测装置，其特征在于，所述沉降容器上端开口，底部采用平底设计，所述沉降容器在底部和100ml处做标记。

4.根据权利要求1所述的一种污水处理污泥沉降性检测装置，其特征在于，所述沉降容器选择透明无刻度的圆柱形量筒。

5.根据权利要求1所述的一种污水处理污泥沉降性检测装置，其特征在于，所述图像采集装置为usb连接方式的高清摄像头。

6.根据权利要求1所述的一种污水处理污泥沉降性检测装置，其特征在于，所述照明设备为亮度、位置可调节的设备。

7.根据权利要求1所述的一种污水处理污泥沉降性检测装置，其特征在于，所述显示设备为8寸高清可触控显示器。

8.根据权利要求1所述的一种污水处理污泥沉降性检测装置及其方法，其特征在于，所述数据处理与控制装置采用边缘ai计算卡，实现整体的控制。

9.一种污水处理污泥沉降性检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

技术总结
一种污水处理污泥沉降性检测装置及其方法，涉及一种污水处理检测装置，该装置包括开口箱、沉降容器、图像采集装置、照明设备、显示设备和数据处理与控制装置。图像采集装置采集图像数据并传输至数据处理与控制装置进行处理，处理结果输出至显示设备。部署稳定可靠的图像处理算法：对每帧图像进行图像处理，生成二值图像，并根据水平和垂直投影提取目标区域；再对目标区域图像处理后进行垂直投影，获得污泥占据的像素高度，从而计算出各阶段的污泥沉降比和污泥容积指数，并绘制污泥沉降曲线。本发明能够有效解决人工检测污泥沉降性能时的繁琐和耗时等问题，在提高检测效率的同时，保证了高测量精度。

技术研发人员：赵立杰,鲜露,李淑艳,杜飞洋,黄明忠,王国刚
受保护的技术使用者：沈阳化工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21