專利名稱：一種基于數(shù)字圖像技術的粉塵濃度測量裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及畜禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測與空氣質量控制技術領域，具體涉及一種基于數(shù)字圖像技術的粉塵濃度測量裝置及方法。
背景技術：
隨著規(guī)模化、集約化、工廠化養(yǎng)殖模式在我國的不斷推廣與發(fā)展，動物養(yǎng)殖健康和畜禽產品質量令人擔憂。作為其重要組成部分，畜禽舍內空氣質量的好壞越來越引起人們的關注。畜禽舍是一個相對密閉的生產環(huán)境，受到室內環(huán)境因素(光照、溫度、濕度、通風)， 室外氣候因素(晝夜和季節(jié)變化)，以及動物本身因素(動物活動、體重和日齡變化)，人為因素(飼養(yǎng)管理條件)等的影響，粉塵顆粒物較多且集中。有學者指出，其畜禽舍內總懸浮顆粒物濃度接近國家標準限值年平均值的30倍。粉塵顆粒是畜禽舍內主要的空氣污染物之一，它吸附微生物、臭氣、有害氣體，是畜禽疾病傳播的有利途徑。同時，粉塵會影響飼養(yǎng)員的健康和家禽生產力，引起人和動物呼吸系統(tǒng)疾病，腐蝕建筑和設備，污染養(yǎng)殖場周圍空氣環(huán)境。對于畜禽舍內粉塵來源、空間分布及其測定技術的研究，我國起步相對較晚，近年禽流感的爆發(fā)引起人們對畜禽產品質量、畜禽舍內空氣污染的高度重視。研究開發(fā)有效的粉塵濃度測定工具和方法測量畜禽舍內粉塵濃度，獲悉畜禽舍內粉塵產生、傳播和分布的規(guī)律，對于改善舍內空氣質量，提高畜禽飼養(yǎng)水平，增加畜禽產品競爭力具有重要意義。目前粉塵濃度的測量方法主要有稱重濾膜法、β射線法、壓電振動法、超聲波衰減法、黑度法、光散射法等。這些測量方法各有其優(yōu)缺點，稱重濾膜法應用廣泛但操作繁瑣，不能實現(xiàn)在線監(jiān)測；β射線法具有一定放射性，測量易受人員素質和心理作用的影響，且需國家相關部門的監(jiān)管；壓電振動法可以在線監(jiān)測，但其需要手工操作，程序繁瑣，測量精度不高；黑度法操作簡單，但受主客觀因素影響，測量誤差較大；光散射法可實現(xiàn)遠距離連續(xù)測量，但其受環(huán)境條件限制，需要定期維護。因此應用新的技術，探索新的粉塵濃度測量方法非常有必要。

發(fā)明內容
(一)要解決的技術問題本發(fā)明所要解決的技術問題是如何準確、方便地測量粉塵濃度。( 二 )技術方案為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種基于數(shù)字圖像技術的粉塵濃度測量裝置，包括依次連接的拍攝模板、粉塵發(fā)生室和圖像拍攝體，所述圖像拍攝體包括安裝于內部的攝像機和輔助光源。優(yōu)選地，所述拍攝模板、粉塵發(fā)生室和圖像拍攝體之間均采用絲扣連接。優(yōu)選地，所述拍攝模板的面向所述粉塵發(fā)生室的一端安裝有透明隔板，另一端安裝有黑白相間的棋盤網(wǎng)格狀模板。
優(yōu)選地，所述粉塵發(fā)生室上設有進風口、排風口，與所述進風口連接的風管，以及與所述風管連接的離心風機。優(yōu)選地，所述圖像拍攝體的面向所述粉塵發(fā)生室的一端安裝有透明隔板。優(yōu)選地，所述輔助光源為LED光源，環(huán)形布置。本發(fā)明提供了一種利用所述的裝置測量粉塵濃度的方法，其特征在于，包括以下步驟Si、利用所述攝像機采集待測氣體引入所述粉塵發(fā)生室之前所述拍攝模板的圖像，運用圖像分割閥值算法對所述圖像進行處理，分別找出亮度直方圖中像素個數(shù)最大值及其所對應的亮度值，以獲得所述拍攝模板的圖像的黑色區(qū)域和白色區(qū)域的固有視亮度值 《和(S2、將待測氣體引入所述粉塵發(fā)生室，等待一定的時間，至所述粉塵發(fā)生室內氣流混合均勻，形成穩(wěn)定流場；S3、利用所述攝像機采集所述拍攝模板的圖像，運用分割閥值算法處理圖像，獲得此時拍攝模板的圖像的黑色區(qū)域和白色區(qū)域的視亮度值Bw(R)和& (R)，其中，R表示所述攝像機鏡頭至所述拍攝模板的垂直距離；S4、根據(jù)公式
權利要求
1.一種基于數(shù)字圖像技術的粉塵濃度測量裝置，其特征在于，包括依次連接的拍攝模板(1)、粉塵發(fā)生室( 和圖像拍攝體(3)，所述圖像拍攝體C3)包括安裝于內部的攝像機(12)和輔助光源。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述拍攝模板(1)、粉塵發(fā)生室(2)和圖像拍攝體⑶之間均采用絲扣(6)連接。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述拍攝模板(1)的面向所述粉塵發(fā)生室 (2)的一端安裝有透明隔板(5)，另一端安裝有黑白相間的棋盤網(wǎng)格狀模板0)。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述粉塵發(fā)生室(2)上設有進風口(9)、排風口(10)，與所述進風口(9)連接的風管(8)，以及與所述風管⑶連接的離心風機(7)。
5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述圖像拍攝體(3)的面向所述粉塵發(fā)生室 (2)的一端安裝有透明隔板(5)。
6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述輔助光源為LED光源(11)。
7.一種利用權利要求1 6中任一項所述的裝置測量粉塵濃度的方法，其特征在于，包括以下步驟.51、利用所述攝像機(1 采集待測氣體引入所述粉塵發(fā)生室( 之前所述拍攝模板 (1)的圖像，運用圖像分割閥值算法對所述圖像進行處理，分別找出亮度直方圖中像素個數(shù)最大值及其所對應的亮度值，以獲得所述拍攝模板(1)的圖像的黑色區(qū)域和白色區(qū)域的固有視亮度值武和<;.52、將待測氣體引入所述粉塵發(fā)生室O)，等待一定的時間，至所述粉塵發(fā)生室O)內氣流混合均勻，形成穩(wěn)定流場；.53、利用所述攝像機(1 采集所述拍攝模板(1)的圖像，運用分割閥值算法處理圖像， 獲得此時拍攝模板⑴的圖像的黑色區(qū)域和白色區(qū)域的視亮度值Bw(R)和&00，其中，R表示所述攝像機(1 鏡頭至所述拍攝模板(1)的垂直距離；.54、根據(jù)公式M= 4 · {in仗-5；)-ln[5w(i )-民(均]丨計算待測氣體中粉塵濃度M，其中，比例系數(shù)ξ通過初設M為定值時經公式 =[氏(X)-民(尺)]}計算確定。
全文摘要
本發(fā)明涉及畜禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測與空氣質量控制技術領域。公開了一種基于數(shù)字圖像技術的粉塵濃度測量裝置及方法，該裝置包括依次連接的拍攝模板(1)、粉塵發(fā)生室(2)和圖像拍攝體(3)，所述圖像拍攝體(3)包括安裝于內部的攝像機(12)和輔助光源。本發(fā)明利用攝像機采集粉塵圖像進行分析，得出粉塵濃度和圖像亮度參數(shù)之間的關系模型，從而測量粉塵濃度，準確度高。該裝置既可以實現(xiàn)對排放源在線、連續(xù)測定，又能實時監(jiān)測粉塵濃度變化，同時有效克服人為因素造成的測量誤差，具有操作簡單、成本低的優(yōu)勢，便于大面積推廣應用。
文檔編號G01N15/06GK102445409SQ20111029565
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權日2011年9月28日
發(fā)明者余禮根, 勞鳳丹, 宗超, 徐微微, 滕光輝 申請人:中國農業(yè)大學