CN105561796A - 一种浸没式微滤/超滤膜破损的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浸没式微滤/超滤膜破损的检测方法，包括：利用摄像头按照与拍摄处理池运行前相同的摄像视场获取运行的处理池的实时图像；按照预定采样周期对处理池的实时图像进行采样，提取采样的处理池图像；在每一采样的处理池图像覆盖预先获取的网格线分布图，对网格线分布图的每一个网格区域所覆盖的区域图像进行图像识别，以确定处理池图像中是否有区域图像存在气泡；如确定处理池图像中有区域图像存在气泡，根据网格线分布图确定存在气泡的区域图像位于的网格区域及气泡位于该网格区域的位置坐标，判断出破损的膜池及膜池的膜丝；其中，每一个区域图像对应一膜池区域。本发明可精确定位破损膜丝位置，减轻操作人员工作量与维修时间。

Description

一种浸没式微滤/超滤膜破损的检测方法

技术领域

本发明涉及水处理与净化技术，特别涉及一种浸没式微滤膜/超滤膜的膜池和膜丝出现破损的检测方法。

背景技术

随着超滤/微滤膜制造成本和应用成本的降低，超滤/微滤膜在水处理与净化领域得到了越来越广泛的应用。超滤/微滤膜对水中颗粒物、胶体和微生物具有很好的去除效果，出水水质稳定，且优于其他过滤工艺出水水质。在饮用水行业，超滤/微滤膜过滤可以直接替代传统的沉淀和砂滤工序，能够大大节约占地面积和运行能耗、提高出水水质；在污水处理领域，超滤/微滤膜过滤可以和生物处理工艺相结合，替代沉淀池，同样可以减少占地面积、提高出水水质、减少污泥产量。超滤/微滤膜过滤工艺不仅可以用于新建项目，在改造项目中同样具有广阔的应用前景。

传统的浸没式微滤/超滤膜破损检测方法是依靠操作工人站在处理池边观察。当气体注入处理池的膜池的膜丝中后，如果某一个膜丝破损，则其上方的液面会有气泡出现。操作工人观察到气泡的位置后，凭借操作工人的直观感觉判断出破损膜丝的大概位置。然而，由于肉眼观测的局限性，无法准确定位破损膜丝位置，只能在判断出的大概范围内将所有膜丝再依次进行人工检测，以找出破损的膜丝。此传统检测方法不但耗时长，同时增加了操作工人的工作量。

另一方面，如果膜池规模较大，采用人工查看不仅耗时耗力，而且对于操作人员而言也存在一定的安全隐患。

因此，现有技术中存在对可以自动检测处理池中的膜池及其膜丝是否发生破损的新技术的需要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种浸没式微滤膜/超滤膜的膜池和膜丝破损的检测方法。本发明的方法具有操作简便、运行管理方便，能够实现破损膜装置的准确定位等优点。

根据本发明的一个方面，提供了一种浸没式微滤/超滤膜破损的检测方法，包括步骤：

利用摄像头按照与拍摄处理池运行前相同的摄像视场获取运行中的处理池的实时图像；

按照预定采样周期对处理池的实时图像进行采样，提取采样的处理池图像；

在每一个采样的处理池图像覆盖预先获取的网格线分布图，并对网格线分布图的每一个网格区域所覆盖的区域图像进行图像识别，根据识别结果确定处理池图像中是否有区域图像存在气泡；

如确定处理池图像中有区域图像存在气泡，根据网格线分布图确定存在气泡的区域图像所位于的网格区域以及气泡所位于该网格区域的位置坐标，结合预设的网格线分布图与处理池的对应关系表判断出破损的膜池以及膜池的膜丝；

其中，每一个区域图像唯一对应一个膜池所在区域，每一个膜丝唯一对应一个网格区域的位置坐标。

较佳地，在利用摄像头按照与拍摄处理池运行前相同的摄像视场获取运行中的处理池的实时图像的步骤之前，所述方法还包括：利用气泵向处理池中的膜池的膜丝进行充气。

其中，在利用摄像头按照与拍摄处理池运行前相同的摄像视场获取运行中的处理池的实时图像的步骤之前，所述方法包括：

在设置有多个膜池的处理池运行之前对处理池以预定拍摄视场进行摄像，获取处理池中膜池分布的图像；

对膜池分布图像施加网格线进行区域划分，调节网格线使得每一个网格正好覆盖一个膜池形成一个区域，保存网格线分布图；并为每一个网格区域设置唯一区域标识，为每一个网格区域独立设置位置坐标，记录每一个膜池的膜丝对应的位置坐标；

保存网格线分布图和处理池的对应关系表，该对应关系表记录有膜池和图像区域的对应关系以及膜池的膜丝与网格区域的位置坐标的对应关系。

较佳地，所述在每一个采样的处理池图像覆盖预先获取的网格线分布图，并对网格线分布图的每一个网格区域所覆盖的区域图像进行图像识别，根据识别结果确定处理池图像中是否有区域图像存在气泡的步骤包括：

从采样的处理池图像中提取N个采样的处理池图像，其中N为大于等于1的整数；

对于N个采样的处理池图像中的每一个，在处理池图像上覆盖预先获取的网格线分布图，对网格线分布图覆盖的每一个区域图像进行图像识别；

将每一个网格区域对应的每一个处理池图像的区域图像的识别结果进行存储；

并且，所述如确定处理池图像中有区域图像存在气泡，根据网格线分布图确定存在气泡的区域图像所位于的网格区域以及气泡所位于该网格区域的位置坐标，结合预设的网格线分布图与处理池的对应关系表判断出破损的膜池以及膜池的膜池单元的步骤包括：

调用每一个网格区域对应的N个区域图像的识别结果；

根据每一个网格区域对应的N个区域图像的识别结果确定网格线分布图所覆盖的处理池图像中是否有区域图像存在气泡，并记录存在气泡的区域图像对应的网格区域的区域标识以及在该气泡所对应的网格区域的位置坐标；

如果一个网格区域对应的N各区域图像的识别结果的每一个均表明该网格区域对应的区域图像存在气泡，确定该网格区域的标识以及气泡所在网格区域的位置坐标；

根据确定的网格区域的标识以及气泡所在网格区域的位置坐标确定破损的膜池及其膜丝。

优选地，确定该网格区域的标识以及气泡所在网格区域的位置坐标包括：

查询预先设置的网格线分布图与处理池的对应关系表确定网格区域的标识；

根据气泡所落在所述网格区域的位置坐标系中的具体位置读取所述位置坐标值。

较佳地，对网格线分布图覆盖的每一个区域图像进行图像识别包括：

对识别出的气泡的直径进行估算；

如果气泡直径大于第一预定值，则确认为可能破损导致的气泡的识别结果。

本发明的检测方法，以相同拍摄视场获取处理池的膜池运行前后的图像，在图像上设置网格线分布图并设置每一个网格区域的位置坐标，将网格区域与膜池及其膜丝对应起来，并建立网格线分布图与处理池的对应关系表；当根据图像识别出图像中存在气泡时，根据气泡所在网格区域以及该区域的位置坐标，可以确定出破损的膜池及其内的膜丝，从而为维修人员提供准确的故障信息。本发明可以使操作人员由原先对破损膜丝无法精确判断到可以精确定位破损膜丝位置，大大减轻了操作人员工作量与维修时间。

附图说明

图1a示出了根据本发明实施例的配置有多个膜池的处理池的示意图。

图1b为本发明实施例的处理池的单个膜池的组成示意图。

图2a和2b分别为本发明的实施例的微滤/超滤膜破损的检测系统示意图。

图3为本发明实施例的浸没式微滤/超滤膜破损的检测方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

在本发明中，对于安装了多个膜池的处理池，首先利用摄像头获取膜池分布图像，并在膜池分布图像上设置网格线和每一个网格的坐标；然后，在处理池的膜池运行中，通过摄像头实时获取处理池的图像；通过进行图像识别分析，可以获知实时图像中是否存在气泡；如果有气泡，通过预先设置的网格线及每一个网格的坐标，可以确定气泡发生在哪一个网格区域以及在该网格区域中的坐标。由于每一个网格区域是对应于唯一一个膜池位置，而网格区域中的坐标与一个膜池的膜丝位置相对应，因而在确定了气泡的位置后，就可以确定是哪一个膜池的哪一个或者哪一些膜丝出现了破损。

下面详细描述本发明的浸没式微滤/超滤膜破损的检测技术。

图1a示出了根据本发明实施例的配置有多个膜池的处理池的示意图。图1a中，示例性的示出了处理池设置有n×n矩阵的膜池，n为正整数。本领域技术人员理解，处理池中的膜池不需要一定是n×n的矩阵形式，也可以是n×m的矩阵形式，n和m都是正整数并且不相同，还可以是不规则的分布。图1b是图1a中的1-1号膜池的具体膜丝构成图。在图1b中，1-1号膜池共有n×n个膜丝。本发明中，“膜丝”等同于“膜柱”或“帘式膜”，因此图1a、图1b、图2a、图2b中的膜柱也可以是膜丝。显然，一个膜池也可以是具有n×m个膜丝。本发明的实施例中，尽管处理池的膜池是按照规则的矩阵排布，并且所述网格线分布图为规则的网格矩阵，每一个网格对应覆盖一个膜池，但是本领域技术人员理解，处理池的膜池也可以是不规则的分布。

图2a和2b分别为本发明的实施例的微滤/超滤膜破损的检测系统示意图。在图2a的示例中，假设一个摄像头2具有足够大的摄像视场，足以覆盖整个处理池获取每一个膜池的图像。在图2b示出的实例中，使用了多个摄像头，例如每一个摄像头2唯一用于对一个膜池1进行摄像。在处理池设置有膜池之后并且在处理池开始运行之前，摄像头2对处理池进行拍摄。拍摄的图像传送给控制装置3。控制装置3将拍摄的图像投影到显示屏4上，同时，给显示的图像加上网格线分布图，调整网格线分布图使得每一个网格正好覆盖一个膜池图像，为每一个网格区域设置坐标，保存该施加的网格线分布图。这样，每一个膜池就会与一个网格区域唯一对应；并且，也形成了网格线分布图与处理池的对应关系表。在处理池运行之后，一般来说膜池会浸没在水里。保持摄像头的摄像视场不变，对运行的处理池进行拍摄，并将拍摄的图像传送给控制装置3并显示。本发明中，保持摄像头的摄像视场不变至少包括保持摄像头的摄像位置、摄像方向等不变，使得同一摄像头在处理池运行前后拍摄的摄像视场相同。由于摄像头的摄像视场保持不变，那么拍摄的图像的位置不会发生变化，即处理池运行前后所拍摄的图像中，膜池的位置是相同的。这样，在网格线分布图施加到拍摄的图像上之后，每一个网格区域所对应的膜池也是不变的。如果拍摄的图像中存在气泡，那么根据气泡所位于的网格区域以及网格区域的坐标，就可以确定气泡是由哪一个膜池的哪一个膜丝导致的，从而准确地确定破损的膜池及其膜丝。

图3示出了根据本发明实施例的浸没式微滤/超滤膜破损的检测方法的流程示意图。下面的说明中，可以将控制装置和显示屏当做一个整体来对待来描述发明。显然，也可以将控制装置和显示屏分开来描述本发明，不影响和改变本发明的保护范围和实施。

在步骤300，预先设置摄像头的拍摄视场，使得拍摄视场可以覆盖处理池；如果是每一个摄像头用于一个膜池，则使得每一个摄像头的拍摄视场覆盖一个模式，并保存摄像头的拍摄视场。在步骤302，利用摄像头在设置有多个膜池的处理池运行之前对处理池进行摄像，获取处理池中膜池分布的图像。在步骤304，对膜池分布图像施加网格线进行区域划分，调节网格线使得每一个网格正好覆盖一个膜池形成一个区域；并为每一个网格区域设置唯一区域标识，为每一个网格区域独立设置位置坐标，并记录每一个膜池的膜丝对应的位置坐标；保存设置好的网格线分布图。例如，处理池中膜池分布的图像被发送给控制装置，控制装置将图像显示在显示屏上。在利用多个摄像头的情形下，控制装置将每一个摄像头的图像作为显示屏显示的整体图像的一个构成部分。本发明中，在显示屏上显示膜池分布图像之后，控制装置可以给膜池分布图像施加网格线，并调整使得每一个网格区域刚好覆盖一个膜池图像，使得一个网格区域对应一个膜池；之后，为每一个网格区域设置唯一区域标识，并为每一个网格区域设置位置坐标，并记录每一个膜池的膜丝对应的位置坐标。最后，将设好的网格线分布图保存下来，并保存网格线分布图和处理池的对应关系表，该对应关系表记录有膜池和图像区域的对应关系，也记录有膜池的膜丝与网格区域的位置坐标的对应关系。

在步骤308，在处理池运行后，利用摄像头按照与拍摄运行前的处理池相同的摄像视场获取运行中的处理池的实时图像。本发明的实施例中，处理池的实时图像被传送到控制装置，由控制装置进行保存、显示和处理。在步骤310，按照预定采样周期对处理池的实时图像进行采样，提取采样的处理池图像。

接下来，在步骤312，在每一个采样的处理池图像覆盖预先获取的网格线分布图，并对网格线分布图的每一个网格区域所覆盖的区域图像进行图像识别，根据识别结果确定处理池图像中是否有区域图像存在气泡。对于本领域技术人员而言，根据拍摄图像进行识别以确定图像中是否存在气泡可以采用已知的技术，在此略去详述。

接着，如确定处理池图像中有区域图像存在气泡，根据网格线分布图确定存在气泡的区域图像所位于的网格区域以及气泡所位于该网格区域的位置坐标，判断破损的膜池以及膜池的膜丝，步骤314。如果确定采样的处理池图像中没有区域图像存在气泡，则返回到步骤312，进行对下一个采样的处理池图像的相同处理。

可选地，本发明也可以用于主动检测膜池是否出现破损。因此，在步骤308之前，还可以执行步骤306。在步骤306，利用气泵向处理池中的膜池的膜丝进行充气。膜池的膜丝充气之后，如果膜丝存在破损，由于膜丝此时已经位于水面下，那么将会有大量的气泡出现，从而被摄像头拍摄到。

较佳地，步骤312和314可以采用如下优选的方案。首先，步骤312可以如下执行：从采样的处理池图像中提取N个采样的处理池图像，其中N为大于等于1的整数；对于N个采样的处理池图像中的每一个，在处理池图像上覆盖预先获取的网格线分布图，对网格线分布图覆盖的每一个区域图像进行图像识别；将每一个网格区域对应的每一个处理池图像的区域图像的识别结果进行存储；其次，步骤314如下执行：调用每一个网格区域对应的N个区域图像的识别结果；根据每一个网格区域对应的N个区域图像的识别结果确定网格线分布图所覆盖的处理池图像中是否有区域图像存在气泡，并记录存在气泡的区域图像对应的网格区域的区域标识以及在该气泡所对应的网格区域的位置坐标；如果一个网格区域对应的N个区域图像的识别结果的每一个均表明该网格区域对应的区域图像存在气泡，确定该网格区域的标识以及气泡所在网格区域的位置坐标；根据确定的网格区域的标识以及气泡所在网格区域的位置坐标确定破损的膜池及其膜丝。显然，在此优选的实现方式中，如果一个网格区域不是所有的N个区域图像的识别结果都表明存在气泡，则不能判定该网格区域对应的膜池中的膜丝破损，从而避免了破损误判。

较佳地，根据本发明的实施例，确定该网格区域的标识以及气泡所在网格区域的位置坐标可以包括：查询预先设置的网格线分布图与处理池的对应关系表确定网格区域的标识；根据气泡所落在所述网格区域的位置坐标系中的具体位置读取所述位置坐标值。

根据本发明的实施例，N的取值可以根据控制装置的计算速度，处理池的膜池的数量来确定，例如可以为10,15,和20之一。

本发明的实施例中，对网格线分布图覆盖的每一个区域图像进行图像识别包括：对识别出的气泡的直径进行估算；如果气泡直径大于第一预定值，则确认为可能出现破损导致的气泡的识别结果。在此较佳的方案中，如果检测出气泡出现，但是气泡直径没有大于第一预定值，而是比较小，说明膜池的膜丝破损尽管发生了，但是还不是很严重到需要更换的地步，可以继续使用。第一预定值的设定可以根据实际应用场合来设置。

在步骤316，将出现破损的膜池及膜丝的信息发送到膜池检测处理终端，以供调度维修人员进行维修。

显然，上述的检测方法是以膜池是按照规则的矩阵排布，并且所述网格线分布图为规则的网格矩阵，每一个网格对应覆盖一个膜池的实例来说明的，本领域技术人员理解，本发明的检测方法也可以适用于处理池的膜池不规则分布的情形。

本发明提出的微滤/超滤膜破损的检测方法，以相同拍摄视场获取处理池的膜池运行前后的图像，在图像上设置网格线分布图并设置每一个网格区域的位置坐标，将网格区域与膜池及其膜丝对应起来，并建立网格线分布图与处理池的对应关系表；当根据图像识别出图像中存在气泡时，根据气泡所在网格区域以及该区域的位置坐标，可以确定出破损的膜池及其内的膜丝，从而为维修人员提供准确的故障信息，克服了现有技术中的人工查看的缺陷。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种浸没式微滤/超滤膜破损的检测方法，包括步骤：

利用摄像头按照与拍摄运行前的处理池相同的摄像视场获取运行中的处理池的实时图像；

按照预定采样周期对处理池的实时图像进行采样，提取采样的处理池图像；

在每一个采样的处理池图像覆盖预先获取的网格线分布图，并对网格线分布图的每一个网格区域所覆盖的区域图像进行图像识别，根据识别结果确定处理池图像中是否有区域图像存在气泡；

如确定处理池图像中有区域图像存在气泡，根据网格线分布图确定存在气泡的区域图像所位于的网格区域以及气泡所位于该网格区域的位置坐标，结合预设的网格线分布图与处理池的对应关系表判断出破损的膜池以及膜池的膜丝；

其中，每一个区域图像唯一对应一个膜池所在区域，每一个膜丝唯一对应一个网格区域的位置坐标。

2.根据权利要求1所述的检测方法，在利用摄像头按照与拍摄运行前的处理池相同的摄像视场获取运行中的处理池的实时图像的步骤之前，所述方法还包括：

利用气泵向处理池中的膜池的膜丝进行充气。

3.根据权利要求1所述的检测方法，在利用摄像头按照与拍摄运行前的处理池相同的摄像视场获取运行中的处理池的实时图像的步骤之前，所述方法进一步包括：

在设置有多个膜池的处理池运行之前对处理池以预定拍摄视场进行摄像，获取处理池中膜池分布的图像；

对膜池分布图像施加网格线进行区域划分，调节网格线使得每一个网格正好覆盖一个膜池形成一个区域，保存网格线分布图；并为每一个网格区域设置唯一区域标识，为每一个网格区域独立设置位置坐标，记录每一个膜池的膜丝对应的位置坐标；

保存网格线分布图和处理池的对应关系表，该对应关系表记录有膜池和图像区域的对应关系以及膜池的膜丝与网格区域的位置坐标的对应关系。

4.根据权利要求1所述的检测方法，所述在每一个采样的处理池图像覆盖预先获取的网格线分布图，并对网格线分布图的每一个网格区域所覆盖的区域图像进行图像识别，根据识别结果确定处理池图像中是否有区域图像存在气泡的步骤包括：

从采样的处理池图像中提取N个采样的处理池图像，其中N为大于等于1的整数；

对于N个采样的处理池图像中的每一个，在处理池图像上覆盖预先获取的网格线分布图，对网格线分布图覆盖的每一个区域图像进行图像识别；

将每一个网格区域对应的每一个处理池图像的区域图像的识别结果进行存储；

并且，所述如确定处理池图像中有区域图像存在气泡，根据网格线分布图确定存在气泡的区域图像所位于的网格区域以及气泡所位于该网格区域的位置坐标，结合预设的网格线分布图与处理池的对应关系表判断出破损的膜池以及膜池的膜丝的步骤包括：

调用每一个网格区域对应的N个区域图像的识别结果；

根据每一个网格区域对应的N个区域图像的识别结果确定网格线分布图所覆盖的处理池图像中是否有区域图像存在气泡，并记录存在气泡的区域图像对应的网格区域的区域标识以及在该气泡所对应的网格区域的位置坐标；

如果一个网格区域对应的N各区域图像的识别结果的每一个均表明该网格区域对应的区域图像存在气泡，确定该网格区域的标识以及气泡所在网格区域的位置坐标；

根据确定的网格区域的标识以及气泡所在网格区域的位置坐标确定破损的膜池及其膜丝。

5.根据权利要求4所述的检测方法，其中，确定该网格区域的标识以及气泡所在网格区域的位置坐标包括：

查询预先设置的网格线分布图与处理池的对应关系表确定网格区域的标识；

根据气泡所落在所述网格区域的位置坐标系中的具体位置读取所述位置坐标值。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其中，N的取值为10,15,和20之一。

7.根据权利要求4所述的检测方法，其中，对网格线分布图覆盖的每一个区域图像进行图像识别包括：

对识别出的气泡的直径进行估算；

如果气泡直径大于第一预定值，则确认为可能破损导致的气泡的识别结果。

8.根据权利要求1所述的检测方法，进一步包括：

将破损的膜池及膜丝的信息发送到膜池检测处理终端，以供调度维修人员进行维修。

9.根据权利要求1所述的检测方法，其中，所述处理池的膜池是按照规则的矩阵排布，并且所述网格线分布图为规则的网格矩阵，每一个网格对应覆盖一个膜池。

10.根据权利要求1所述的检测方法，其中，每一个膜池唯一由一个摄像头进行摄像；每一个膜池的图像作为一个区域图像。