水廠露天水處理池礬花狀態(tài)自動監(jiān)測裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水廠水處理工藝和設備技術領域，特別涉及一種基于機器視覺的水廠露天水處理池礬花狀態(tài)自動監(jiān)測裝置和方法。
【背景技術】
[0002]自來水廠水處理工藝一般包括藥物投加、混凝沉淀、過濾等，其中混凝沉淀處理指適量投加混凝劑以破壞水中膠體顆粒的穩(wěn)定性，在一定水力條件下，形成絮凝體(水處理中一般稱為礬花)，并使之從水中分離的過程。為實現(xiàn)良好的處理效果，混凝劑投加量需要根據(jù)原水條件進行實時調節(jié)。現(xiàn)在一般采用人工肉眼觀察礬花狀態(tài)、通過儀器監(jiān)測沉淀后水體濁度等方式作為混凝劑投加依據(jù)，但以上方法存在不少難以克服的問題:
[0003]I)隨著工業(yè)與城鎮(zhèn)化發(fā)展，水廠原水質量不斷變化;待處理水水質也因水源水質季節(jié)性變化(例如豐水期、枯水期等)、突發(fā)事件、前后處理工藝差異等因素而存在不同，目艮觀腦判的人工操作模式不但需要經(jīng)驗豐富且與時倶進、責任心極強的員工，而頻繁的人工戶外巡視，也因天氣因素及日夜變化等大受影響。
[0004]2)通過儀器監(jiān)測沉淀后水體水質(如濁度等參數(shù))，則存在時間滯后過大，無法及時把握混凝劑投加效果;且都是采用間接方法對混凝效果進行監(jiān)測，不能保證其準確性。
[0005]3)在出現(xiàn)突發(fā)事件時，例如水質瞬時變化大或混凝劑投加異常等，現(xiàn)有手段無法實時掌握混凝效果，很可能導致后續(xù)工藝受影響，甚至造成更大范圍的水質事故等。

【發(fā)明內容】

[0006]針對現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本發(fā)明的目的是:引入機器視覺技術，提供了一種水廠露天水處理池礬花狀態(tài)自動監(jiān)測裝置和方法，克服自來水廠傳統(tǒng)的對于水處理池礬花的人工觀察和手動調節(jié)的不足。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0008]水廠露天水處理池礬花狀態(tài)自動監(jiān)測裝置，其特征在于:包括:計算機、拍攝機構、保護倉、采樣框;對進入采樣框的水樣進行攝影的拍攝機構位于防水的保護倉內，控制拍攝機構的啟閉并對拍攝機構攝制的影像進行采集和數(shù)據(jù)處理的計算機與拍攝機構相接;采樣框包括光源、位于前端的背景板和位于后端的透明視窗板，水樣進入固定在保護倉的前端的透明視窗板和背景板之間。
[0009]透明視窗板和背景板相互平行；光源包括兩塊LED主光源，兩塊LED主光源分別位于上端和下端將透明視窗板和背景板連接。
[0010]LED主光源包括T形座和多個LED燈珠;T形座的橫截面為T形，T形座的凸起部位的一側設有多個安裝孔和一條將各安裝孔連通的開槽，一個LED燈珠位于一個安裝孔中，LED燈珠的引腳位于開槽中；透明視窗板和背景板分別固定在T形座的凸起部位的兩側。
[0011]透明視窗板和背景板均與T形座通過防水膠固定，對安裝孔和開槽密封。
[0012]光源還包括兩個分別位于采樣框左側和右側的增強光源;一個增強光源通過一個L形支架固定在保護倉上。
[0013]保護倉包括外殼、密封蓋、寶塔形接口、導管;密封蓋固定在外殼的后端，透明視窗板固定在外殼的前端，拍攝機構位于外殼內；密封蓋上設有通孔，導管通過寶塔形接口與通孔相接;將計算機和拍攝機構相接的管線穿過導管和通孔。
[0014]拍攝機構通過固定架安裝在外殼內，拍攝機構包括工業(yè)相機和鏡頭。
[0015]保護倉通過安裝架固定在露天水處理池中；露天水處理池內設有阻止自然光照射米樣框的遮光布或遮光板。
[0016]水廠露天水處理池礬花狀態(tài)自動監(jiān)測方法，采用水廠露天水處理池礬花狀態(tài)自動監(jiān)測裝置，將拍攝機構、保護倉、采樣框作為一整體安放在露天水處理池中，水樣自動流入采樣框內，計算機控制拍攝機構拍攝采樣框內水樣，計算機采集拍攝到的影像并對數(shù)據(jù)進行處理，實時監(jiān)控露天水處理池礬花狀態(tài)。
[0017]在露天水處理池的不同位置放入多組拍攝機構、保護倉、采樣框，每組拍攝機構、保護倉、采樣框均配備獨立的計算機，或多組拍攝機構、保護倉、采樣框共用一臺計算機;根據(jù)監(jiān)測得到的實時礬花狀態(tài)結果控制露天水處理池內加礬裝置的啟閉。
[0018]本發(fā)明的原理是:采用拍攝機構自動拍攝進入采樣框中的水樣，通過計算機內預裝的軟件采集攝制的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行儲存、整理、分析，得出該位置的礬花狀態(tài)。拍攝機構可定時拍攝、不間斷拍攝或手動觸發(fā)拍攝。當在露天水處理池放置多組拍攝機構、保護倉、采樣框時，可實時監(jiān)測多個位置的礬花狀態(tài)，綜合多組礬花狀態(tài)數(shù)據(jù)，獲得更準確的結果。
[0019]總的說來，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0020]1、本發(fā)明裝置可根據(jù)需要安裝在水廠露天水處理池水下適當位置，無需其它設施配套和人工干預，間歇式或連續(xù)式全天候自動采集池中礬花動態(tài)圖像并傳送給計算機進行數(shù)據(jù)處理。替代人工目測，自動實時拍攝露天水處理池中礬花圖像以供提取圖像特征。
[0021]2、本發(fā)明裝置圖像采集視場比較大，成像清晰，既適用于緩流水池，亦可用于急流水池。
[0022]3、本發(fā)明裝置便于安裝和維護，可取不同位姿工作，可多裝置分布式安裝以全面監(jiān)測一池各處和各池礬花狀態(tài);在應用中不會對水質和環(huán)境造成污染。
[0023]4.結構簡單，操作方便，大大節(jié)省人力，提高檢測精度。
[0024]5.監(jiān)測凝絮劑添加效果，提高了水廠水處理過程的自動化和智能化水平。
[0025]6.打破了夜間和風雨天人工無法觀察的障礙。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明應用于水廠露天水處理池的結構示意圖。
[0027]圖2是本發(fā)明的安裝立體圖。
[0028]圖3是本發(fā)明的結構示意圖。
[0029]圖4是LED主光源的立體圖。
[0030]圖5是采樣框的結構示意圖。
[0031]圖6是圖5的俯視圖。
[0032]圖7是增強光源的安裝原理圖。
[0033]圖8是圖7的左視圖。
[0034]其中，I為計算機，2為拍攝機構，3為觸發(fā)器，4為外殼，5為固定架，6為密封蓋，7為寶塔形接口，8為導管，9為透明視窗板，10為采樣框，11為背景板，12為T形座，13為LED主光源，14為增強光源，15為電池(或交/直流轉換器)，16為遮光布，17為安裝架。
【具體實施方式】
[0035]下面來對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0036]本發(fā)明可應用于水速一般或者水速較快場合。在水速較快場合才加裝LED增強光源照明，工業(yè)相機曝光時間可降低至lus，仍可以拍攝到清晰圖像。
[0037]如圖1中，水廠露天水處理池礬花狀態(tài)自動監(jiān)測裝置實時采集自來水廠處理池水下礬花運動圖像，通過計算機對礬花圖像進行分析、保存，建立主要水質參數(shù)及藥物投加參數(shù)與礬花圖像之間的映射