基于圖像處理的污水中懸浮顆粒濃度在線檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于圖像處理的污水中懸浮顆粒濃度在線檢測(cè)系統(tǒng)，利用圖像分類識(shí)別技術(shù)，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的測(cè)量污水中懸浮物的濃度。該方案中顯微鏡對(duì)著污水豎直放置，CCD對(duì)著物鏡拍攝圖像，完成圖像的收集，DSP處理器完成對(duì)圖像的特征提取,高速處理,存儲(chǔ),并且完成對(duì)污水中懸浮物濃度的計(jì)算，然后我們采用無(wú)線傳輸設(shè)備Zigbee完成前端設(shè)備與終端設(shè)備之間的通信。本實(shí)用新型系統(tǒng)利用顯微技術(shù)，圖像處理技術(shù)，無(wú)線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量，能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的測(cè)量污水中懸浮顆粒濃度?？捎行У谋苊鈧鹘y(tǒng)裝置中測(cè)量裝置實(shí)時(shí)性、在線性差的缺點(diǎn)，避免長(zhǎng)時(shí)間受到污水的浸泡和沖刷，且極其容易損壞的缺點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
基于圖像處理的污水中懸浮顆粒濃度在線檢測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及顯微技術(shù)，圖像處理技術(shù)，無(wú)線傳輸技術(shù)，具體涉及一種高可靠污水中懸浮顆粒濃度在線檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展的背景下，水污染越來(lái)越嚴(yán)重，國(guó)家高度重視水污染治理的問(wèn)題。并且人們也越來(lái)越重視自己飲用水水質(zhì)的好壞，污水中懸浮顆粒濃度是衡量水質(zhì)好與壞的一個(gè)重要指標(biāo)。在污水處理中，準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地測(cè)量污水中懸浮顆粒濃度對(duì)判斷水中污染物，確保處理后的水的質(zhì)量具有很重要的意義。
[0003]但是傳統(tǒng)的測(cè)量裝置實(shí)時(shí)性、在線性差，較長(zhǎng)時(shí)間受到污水的浸泡，沖刷和腐蝕，嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，并且設(shè)備極其容易損壞。利用圖像處理技術(shù)可有效地克服傳統(tǒng)裝置的不足之處，實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量，能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的測(cè)量污水中懸浮顆粒濃度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供融合多種圖像處理技術(shù)的高可靠污水中懸浮顆粒濃度在線檢測(cè)系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的:本實(shí)用新型提供了一個(gè)顯微鏡放大圖像，集成DSP圖像處理、無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的高可靠污水中懸浮顆粒濃度在線檢測(cè)系統(tǒng)。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)顯微鏡放大圖像以及高清攝像頭，來(lái)獲取精確的污水圖像，然后DSP處理器進(jìn)行圖像處理，經(jīng)過(guò)無(wú)線傳輸和接收模塊把數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)，最終獲得污水濃度。
[0006]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)包括:
[0007]該污水中懸浮顆粒濃度在線檢測(cè)系統(tǒng)。包括以下幾個(gè)部分:包括顯微鏡、CXD攝像機(jī)、DSP處理器、SD卡、無(wú)線發(fā)送模塊、無(wú)線接收模塊、控制模塊七個(gè)部分，所述顯微鏡與CCD攝像機(jī)連接作為輸入設(shè)備，CXD攝像機(jī)和SD卡與DSP處理器連接，DSP處理器與無(wú)線發(fā)送模塊連接，無(wú)線發(fā)送模塊與無(wú)線接收模塊連接，無(wú)線接收模塊與終端控制模塊計(jì)算機(jī)連接。
[0008]所述輸入設(shè)備模塊包括顯微鏡、C⑶攝像機(jī)，均用于收集污水圖像數(shù)據(jù)。
[0009]所述顯微鏡用于放大污水中的微小顆粒，便于CCD數(shù)字彩色高清攝像頭獲取比較準(zhǔn)確的圖像信息，并且我們可以通過(guò)顯微鏡不同組合的目鏡與物鏡適用于不同的污水區(qū)域，以達(dá)到獲得較精確圖像的目的，所述顯微鏡采用顯微鏡型號(hào)為XJ —16型
[0010]所述SD卡用于存儲(chǔ)采集的污水的數(shù)字圖像信息。
[0011]所述攝像頭用于捕獲污水的圖像信息，DSP處理器用于處理CCD獲取的圖像信息，先對(duì)采集的圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括(中值濾波、高斯濾波等)，然后對(duì)圖像增強(qiáng)處理，提高其對(duì)比度，利用水和懸浮物灰度差別大，對(duì)圖像進(jìn)行灰度化，再應(yīng)用閾值法對(duì)圖像二值分割，提取圖像的特征值，最后通過(guò)面積的比例計(jì)算出污水中懸浮顆粒濃度。
[0012]所述控制模塊計(jì)算機(jī)能將DSP處理器處理的結(jié)果呈現(xiàn)給操作人員，同時(shí)操作人員能通過(guò)計(jì)算機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)。
[0013]所述無(wú)線發(fā)送模塊，無(wú)線接收模塊分別為Zigbee發(fā)送模塊，Zigbee接收模塊。Zigbee是一種便宜的，低功耗的近距離無(wú)線組網(wǎng)通訊技術(shù)，是一種低速短距離傳輸?shù)臒o(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。具有低功耗，低成本，近距離，短時(shí)延，高容量，高安全，免執(zhí)照頻段等優(yōu)點(diǎn)。
[0014]Zigbee是一種高可靠的無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，Zigbee數(shù)傳模塊類似于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站。通訊距離從標(biāo)準(zhǔn)的75m到幾百米、幾千米，并且支持無(wú)限擴(kuò)展，Zigbee是一個(gè)由可多到65000個(gè)無(wú)線數(shù)傳模塊組成的一個(gè)無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊之間可以相互通信，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75m無(wú)限擴(kuò)展，這樣控制人員可以很方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送以及利用計(jì)算機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)，所述Zigbee系統(tǒng)選用了MaxStream公司與Zigbee兼容的以Freescal eMCl 319x芯片組為核心的XBeeProRF模塊。
[0015]所述無(wú)線發(fā)送模塊、無(wú)線接收模塊用于傳送DSP處理器得到的數(shù)據(jù)信息，以及方便計(jì)算機(jī)對(duì)DSP處理器的控制。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0017]不僅能有效避免傳統(tǒng)測(cè)量裝置的各種不足，而且利用顯微鏡對(duì)污水圖像進(jìn)行放大，獲得較為準(zhǔn)確的圖像，提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸技術(shù)，該技術(shù)使距離對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懘蟠鬁p小，并且減小了數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀尽?br>【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型包括顯微鏡、CCD、DSP處理器、SD卡、Zigbee發(fā)送模塊，Zigbee接收模塊;其中DSP處理器包括電源模塊、時(shí)鐘復(fù)位、Flash等。
[0021]顯微鏡用于放大污水中的微小顆粒，便于CCD數(shù)字彩色高清攝像頭獲取比較準(zhǔn)確的圖像信息。
[0022]C⑶主要作用是采集污水的數(shù)字圖像，并將數(shù)據(jù)通過(guò)I2C，發(fā)送給DSP處理器。
[0023]DSP處理器用于處理CCD獲取的圖像信息，先對(duì)采集的圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括(中值濾波、高斯濾波等)，然后對(duì)圖像增強(qiáng)處理，提高其對(duì)比度，利用水和懸浮物灰度差別大，對(duì)圖像進(jìn)行灰度化，再應(yīng)用閾值法對(duì)圖像二值分割，提取圖像的特征值，最后通過(guò)面積的比例計(jì)算出污水中懸浮顆粒濃度。
[0024]SD卡與DSP處理器連接，主要作用是存儲(chǔ)采集污水的圖像信息。
[0025]Zigbee發(fā)送模塊將DSP處理器模塊得到的污水中懸浮顆粒濃度數(shù)據(jù)傳輸出去。
[0026]Zigbee接收模塊將接收Z(yǔ)igbee發(fā)送模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)。
[0027]控制模塊計(jì)算機(jī)將接收的數(shù)據(jù)顯示給操作人員，同時(shí)，操作人員通過(guò)計(jì)算機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)。
[0028]時(shí)鐘復(fù)位電路主要作用是實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型系統(tǒng)上電復(fù)位和保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0029]電源模塊主要作用是為各個(gè)模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。
[0030]本實(shí)用新型的工作原理:顯微鏡把污水的的圖像進(jìn)行放大，CXD數(shù)字彩色高清攝像頭獲取比較準(zhǔn)確的圖像信息，并將數(shù)字圖像信息發(fā)送給DSP處理器，DSP處理器將數(shù)字圖像存儲(chǔ)到SD卡中，并對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括(中值濾波、高斯濾波等)，然后對(duì)圖像增強(qiáng)處理，提高其對(duì)比度，利用水和懸浮物灰度差別大，對(duì)圖像進(jìn)行灰度化，再應(yīng)用閾值法對(duì)圖像二值分割，提取圖像的特征值，最后通過(guò)面積的比例計(jì)算出污水中懸浮顆粒濃度，Zigbee發(fā)送模塊將DSP處理器模塊得到的污水中懸浮顆粒濃度數(shù)據(jù)傳輸出去，Zigbee接收模塊將接收Z(yǔ)igbee發(fā)送模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將接收的數(shù)據(jù)顯示給操作人員，同時(shí)，操作人員通過(guò)計(jì)算機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)。
[0031]以上實(shí)施例并非僅限于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，所有基于本實(shí)用新型的基本思想而進(jìn)行的修改或變動(dòng)都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于圖像處理的污水中懸浮顆粒濃度在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括顯微鏡、CCD攝像機(jī)、DSP處理器、SD卡、無(wú)線發(fā)送模塊、無(wú)線接收模塊、控制模塊七個(gè)部分，所述顯微鏡與CXD攝像機(jī)連接作為輸入設(shè)備，CXD攝像機(jī)和SD卡與DSP處理器連接，DSP處理器與無(wú)線發(fā)送模塊連接，無(wú)線發(fā)送模塊與無(wú)線接收模塊連接，無(wú)線接收模塊與終端控制模塊計(jì)算機(jī)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像處理的污水中懸浮顆粒濃度在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入設(shè)備模塊包括顯微鏡、CCD攝像機(jī)，均用于收集污水圖像數(shù)據(jù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像處理的污水中懸浮顆粒濃度在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述顯微鏡用于放大污水中的微小顆粒，便于CCD數(shù)字彩色高清攝像頭獲取比較準(zhǔn)確的圖像信息。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像處理的污水中懸浮顆粒濃度在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，DSP處理器用于處理C⑶獲取的圖像信息。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像處理的污水中懸浮顆粒濃度在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述SD卡用于存儲(chǔ)采集的污水的數(shù)字圖像信息。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像處理的污水中懸浮顆粒濃度在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線發(fā)送模塊、無(wú)線接收模塊用于傳送DSP處理器得到的數(shù)據(jù)信息，以及方便計(jì)算機(jī)對(duì)DSP處理器的控制。
【文檔編號(hào)】G01N15/06GK205538573SQ201620151822
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年2月29日
【發(fā)明人】陳紀(jì)偉, 李振璧, 姜媛媛, 丁玲玲, 劉波, 黃志鵬, 李晶, 胡輝, 唐飛揚(yáng), 章華, 吳會(huì)祥
【申請(qǐng)人】安徽理工大學(xué)