CN109081524A - 一种智能矿物加工废水回用装备系统、检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于废水处理技术领域，公开了一种智能矿物加工废水回用装备系统及检测方法，智能矿物加工废水回用装备系统包括：细菌检测模块、毒性检测模块、重金属检测模块、主控模块、沉降模块、杀菌模块、电镀模块、显示模块；同时公开一种检测方法。本发明通过重金属检测模块使用一定量的去离子水冲洗试后，将冲洗液倒入至聚四氟乙烯管中，可以将残留在试管内壁上的重金属离子溶解在去离子水中，避免忽略残留在试管内壁上的重金属离子的量，减低偶然性误差较大的数据产生，提高检测准确度；通过电镀模块处理后所得淡水经检测可直接进行再利用，提高了废水的再利用率。

Description

一种智能矿物加工废水回用装备系统、检测方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，尤其涉及一种智能矿物加工废水回用装备系统、检测方法。
背景技术
废水(wastewater)是指居民活动过程中排出的水及径流雨水的总称。它包括生活污水、工业废水和初雨径流入排水管渠等其它无用水，一般指经过一定技术处理后不能再循环利用或者一级污染后制纯处理难度达不到一定标准的水。工业废水直接流入渠道，江河，湖泊污染地表水，如果毒性较大会导致水生动植物的死亡甚至绝迹；工业废水还可能渗透到地下水，污染地下水；如果周边居民采用被污染的地表水或地下水作为生活用水，会危害身体健康，重者死亡；工业废水渗入土壤，造成土壤污染。影响植物和土壤中微生物的生长。有些工业废水还带有难闻的恶臭，污染空气。工业废水中的有毒有害物质会被动植物的摄食和吸收作用残留在体内，而后通过食物链到达人体内，对人体造成危害。然而，现有废水处理过程，对重金属检测误差大，影响净化质量；同时现有废水处理再利用率低，效果差。
综上所述，现有技术存在的问题是：
现有废水处理过程，对重金属检测误差大，影响净化质量；同时现有废水处理再利用率低，效果差，对废水的毒性检测效率低且误差较大；沸水中细菌种类繁多，对于细菌数据的检测不全面且不准确，且显示模块对数据信息的显示不是很清晰。
现有技术中，检测矿物加工废水回用装备检测的数据信息不准确。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能矿物加工废水回用装备系统、检测方法。
本发明是这样实现的，一种智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法，包括：
通过细菌检测模块检测废水中细菌数据信息；
通过毒性检测模块检测废水中毒性数据信息；
通过重金属检测模块检测废水中重金属含量数据信息；重金属检测模块检测废水中重金属含量数据信息中，通过重金属检测模块集成的摄影设备获取废水中重金属元素含量一组绕拍图像序列，对每帧绕拍图像提取重金属离子轮廓，并将轮廓区域内的像素值设置为255，将轮廓外的像素值设为0，得到一帧二值图像，称为有效区域图；
对绕拍图像序列中的第i帧图像，取出计算得到的变换矩阵Mi，将得到的派生点云根据变换矩阵Mi变换到对应的相机坐标系下，并根据投影原理将派生点云中的每个点反投影到获得的第i帧的有效区域图上；
对投影到第i帧有效区域图中的无效区域内的点，将从派生点云中删除，投影到第i帧有效区域图中的有效区域中的点则保留；
对绕拍图像序列中的每一帧均执行上述的操作，通过对派生点云环绕投影并删除，三维重建获得含有内点的派生点云；
遍历所获得的派生点云中的每个派生点，判断每个派生点是内点还是外点，删除掉是内点的派生点云，保留是外点的派生点云；最终保留下的点云为派生一次的有效点云；
统计所得有效点云的数量，若稠密程度达到需求，则此有效点云为最终点云；若稠密程度未达到需求，则将该有效点云作为初始点云，重复上述S3至当前步骤，直到获得的有效点云满足稠密度要求；
主控模块调度沉降模块在废水中投入金属沉淀剂，进行沉淀，并静置2-4小时，然后进行过滤得到废水的上清液；
通过杀菌模块将上清液先用杀菌剂进行杀菌；通过电镀模块对废水进行电镀净化处理；
通过显示模块显示检测数据信息；显示模块采用最大熵阈值分割法进行图像分割：熵为：
式中p(x)是随机变量x的概率密度函数；
对于数字图像，随机变量x灰度级值、区域灰度、梯度特征；灰度的最大熵为选择一个阈值，使图像用阈值分割出两部分一阶统计最大的信息量；设ni为图像中灰度级i的像素点数，pi为灰度级i出现的概率，则：
式中：N×N为图像总的像素数，L为图像的总的灰度级数；
假设图像中灰度级小于t的像素点构成目标区域A，灰度级大于t的像素点构成目标区域B，各概率在基本区域的分布分别为：
A区：pi/pt i＝1，2，…，t
B区：pi/(1-pt) i＝1，2，…，t
其中：
目标区域和背景区域的熵分别为：
则熵函数为：
式中:
当熵函数取得最大值时对应的灰度值η是所求的最佳阈值:
进一步，对绕拍图像序列中的第i帧图像，取出计算得到的变换矩阵Mi前，需进行：
对绕拍图像序列进行三维重建步骤，获得一个稠密度很低的点云，称为初始点云，同时还获得每一帧相机相对于世界坐标系的旋转矩阵R与平移向量t,旋转矩阵与平移向量组合起来形成变换矩阵M；
遍历初始点云中的每个点，获得初始点云中所有点在x、y、z三个轴上取值的最大值与最小值，并计算每个轴上最大值与最小值之间的距离差，分别记做x_dis、y_dis、z_dis，分别将此三个距离差除以100，得到的三个量，称为初始点云的派生尺度，记做x_scalar、y_scalar、z_scalar；
将初始点云中的一个点作为源点，分别沿x、y、z三个方向的正负方向各扩展对应计算的派生尺度大小，得到一个以源点为中心的长方体，该长方体的长宽高分别为2*x_scalar、2*y_scalar、2*z_scalar，该源点中心往长方体的周围共扩展了26个方向，在每个方向上派生出一个新点，取该新点的法向量与源点的法向量相同，且每个派生点均记录其源点；
对初始点云中的每一个点都进行一次所述的派生操作，将得到一个派生的点云，该点云中点的数量是初始点云数量的26倍；
以初始点云中的其中一个点作为源点向长方体的26个方向派生获得新点，其中新点的计算公式为：
其中，x_org、y_org、z_org分别为初始点云中某一个点在x、y、z轴上的坐标，x_scalar、y_scalar、z_scalar分别为计算得到的x、y、z三个方向的派生尺度，
上式计算得到的3*3*3个新点坐标，除了源点坐标增量为(0，0，0)的情况，将会派生出描述的26个新点云；
将派生点云变换到第i帧图像的相机坐标系的计算公式：
(x_cami,y_cami,z_cami)＝(x_world,y_world,z_world)*Ri|ti
其中，(x_world,y_world,z_world)为派生点云在世界坐标系中的坐标，Ri，ti分别为第i帧相机的旋转矩阵与平移向量，经过Ri与ti的变换，将世界坐标系中的点云转到了第i帧相机坐标系下，即第i帧相机坐标系中变换后的点云的坐标为(x_cami,y_cami,z_cami)；
将相机坐标系中的点云进行反投影，将每个点投影到第i帧有效区域图中，投影位置的计算公式：
其中，f为相机焦距，Cx、Cy分别为图像分辨率的0.5倍，计算得到的u、v为该点投影到图像上的位置，即图像上的第u行、第v列对应的像素位置。
进一步，通过绕拍图像对派生点云滤除后，此时的派生点云已经没有外部杂点，同时也将初始点云中部分错误的点滤除，但是由于派生方向是26个方向，因此还存在位于表面内部的点，即内点；
所述的判断每个派生点是内点还是外点的方法，是根据向量点积的方法来确定的：由于源点的法向量指向物体的表面切平面的外侧，对每个派生点，计算该派生点的派生源点到该派生点的向量，若该向量与该派生点的派生源点的法向量的点乘结果为正，说明该派生点为外点，保留该点；若该向量与该派生点的派生源点的法向量的点乘结果为负，说明该派生点的派生源点到派生点的向量与法向量的夹角大于90度，说明该点为内点，删除该点。
进一步，重金属检测方法包括：
首先，取一定量采集液过滤，使用试管盛接得到26～50ml待测液；
其次，将待测液放入聚四氟乙烯管中，并使用50ml去离子水冲洗试后将冲洗液倒入至聚四氟乙烯管中，同时加入1～2ml消解液进行高温溶解1～3h，冷却得到溶解液；
然后，将溶解液过滤、洗涤、定容得到试样；
最后，采用火焰原子吸收光谱仪对所述试样中的重金属进行定性定量分析；
所述消解液包括浓硝酸、氢氟酸和双氧水。
进一步，电镀方法包括：
(1)将电镀废水经过滤装置过滤后，导入加药池中，加入除磷剂和H2O2并调节pH为3.1-3.5，搅拌反应0.6-1h后，调节pH为4.6-5.0，继续搅拌15min后过滤，将所得滤液导入絮凝沉降池；
(2)向絮凝沉降池中加入复合絮凝剂，搅拌处理1-2h后，静置待沉降，沉降完成后将所得上清液导入一级吸附处理池；
(3)向一级吸附处理池中加入吸附剂Ⅰ，调节pH为6.0-7.0，在25℃左右，230-250rpm转速下吸附处理4-5h，然后将一级吸附处理池中所得固液混合物导入过滤池，通过过滤池中倾斜设置的过滤板进行过滤，并将所得滤液导入二级吸附处理池；
(4)利用二级吸附处理池中悬挂设置的吸附包Ⅱ对导入的滤液吸附处理0.5h后，将所得废液依次流经厌氧池、兼氧池、好氧池，进行微生物脱氮处理；
(5)将脱氮处理后的废液导入离心装置中进行离心处理，然后将所得上层清液经抽滤装置抽滤后，依次导入一级反渗透装置、二级反渗透装置进行反渗透处理；
(6)收集一级反渗透装置和二级反渗透装置处理所得淡水，并将经二级反渗透装置处理所得浓水导入蒸馏装置中进行蒸馏，分别收集蒸馏所得淡水和结晶盐；所述吸附剂Ⅰ的原料按重量份包括如下组分：磺化煤23-25份、麦饭石粉16-20份、脂肪酶液26-30份、腐殖酸钠6-8份、纳米四氧化三铁16-18份、羧甲基淀粉钠16-18份、聚合氯化铝6-8份、竹炭粉11-12份、聚丙烯酰胺4-5份；
毒性检测模块使用发光细菌检测废水中毒性数据信息，检测方法宝库：
(1)将青海弧菌冻干粉由-20℃温度转为室温，平衡15min，再将平衡后的青海弧菌冻干粉取下橡皮塞，然后用移液器取出专用青海弧菌复苏液0.5ml注入瓶中，将复苏后的青海弧菌置于室温10min待用；
(2)先对待测样品进行沉淀或者离心处理，排除无关因素对实验的影响，用渗透压调节液调节待测样品的渗透压，两者以1:19的比例混合、摇匀。样品的不同稀释度都要用复苏稀释液进行稀释，在测定过程中，多个稀释度进行实验，以便于数据的对比；
(3)将2ml的复苏液和2ml的待测样品自动加入到反应池中。然后加入青海弧菌试剂，通过主控单元控制蠕动泵开关，来控制加入青海弧菌试剂的量，在整个加样过程中都由主控单元控制加样时间间隔、加样容量等变量；
(4)在调试工作完成以后，进行发光细菌与有毒物质反应实验，并利用软件进行检测分析。
进一步，细菌数据信息检测方法包括：
(1)水样使用液：用微量移液器吸取10μL废水，接种于20mLLB液体培养基中，37℃150rpm培养12h；将培养后的菌悬液用经22μm孔径滤膜过滤后矿泉水稀释至三个使菌悬液浓度在105cells/mL数量级浓度，作为使用液待用；
(2)HPC检测：以无菌操作的方式用微量移液器吸取充分混勾的水样或2-3个适宜浓度的稀释水样1mL(理想的稀释梯度是每个平皿中菌落数在30-300之间)，注入灭菌平皿中，倒入约15mL己融化并冷却到45℃左右的R2A固体培养基，并立即旋摇平皿，使水样与培养基充分混勾。每个水样倾注3个平皿，每次检测时，另用一个平皿只倾注R2A固体培养基做空白对照。将平皿放置在37℃±1℃恒温培养箱内48h后，菌落计数；
(3)荧光染色方法：废水水样经适量稀释，分别进行GreenⅠ染色和SYPI染色，将每个浓度的水样使用液分别取1mL置于2个5mL圆底聚苯乙稀样品管中，于37℃金属浴中预热5min后取出，各加入10μLEDTA-2Na使用液，混勾后再分别立即加入10μLGreenⅠ标准使用液和标准10μLSYPI标准使用液，于37℃避光孵育10min后，分别加入2μL劳光计数微球(即共加入2×105个微球)，混匀上样；
(4)FCM测定：流式细胞仪光源为488nm气冷氩离子激光。将已混合有荧光计数微球的样品于祸旋振荡仪上充分混合均勾，将样品管置于样品架上，开始上样。
(5)数据分析：根据公式：门中微球数量/门中细菌数量＝实际加入微球数量/菌悬液浓度×上样体积计算出原菌悬液实际浓度，釆用MicrosoftExcel2010软件进行分析。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法的计算机程序。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法的信息数据处理终端。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法的智能矿物加工废水回用装备系统，所述智能矿物加工废水回用装备系统包括：
细菌检测模块，与主控模块连接，用于检测废水细菌数据信息；
毒性检测模块，与主控模块连接，用于检测废水中毒性数据信息；
重金属检测模块，与主控模块连接，用于检测废水中重金属含量数据信息；
主控模块，与细菌检测模块、毒性检测模块、重金属检测模块、沉降模块、杀菌模块、电镀模块、显示模块连接，用于控制各个模块正常工作；
沉降模块，与主控模块连接，用于在废水中投入金属沉淀剂，进行沉淀，并静置2-4小时，然后进行过滤得到废水的上清液；
杀菌模块，与主控模块连接，用于将上清液先用杀菌剂进行杀菌；
电镀模块，与主控模块连接，用于对废水进行电镀净化处理；
显示模块，与主控模块连接，用于显示检测数据信息。
本发明的优点及积极效果为：
本发明通过重金属检测模块使用一定量的去离子水冲洗试后，将冲洗液倒入至聚四氟乙烯管中，可以将残留在试管内壁上的重金属离子溶解在去离子水中，避免忽略残留在试管内壁上的重金属离子的量，提高采集液在检测前处理过程中的完整性，防止仪器的测试值小于实际值，产生测试结果偏小的情况，更加符合采集液中重金属的实际浓度；其二为通过在溶解液中加入150mg/L～250mg/L范围内的标准液25ml，从而能够提高检测仪器的灵敏度，减低偶然性误差较大的数据产生，提高检测准确度；通过电镀模块利用两级吸附配合微生物处理及两级渗透处理，再搭配新型吸附剂、复合絮凝剂，大大提高了电镀废水中重金属离子、无机化合物和有机化合物等有害物质的去除率，如高效率地去除电镀废水中磷酸根、次磷酸根、氨氮化合物、铬离子、镍离子、有机酸等等，经过本发明提供的处理方法处理后所得淡水经检测可直接进行再利用，提高了废水的再利用率。在进行废水毒性检测时，使用发光细菌进行检测，提高了检测速度以及检测的准确性。本发明使用的细菌检测模块对废水的检测更全面、更快捷，检测结果更准确，本发明使用的显示模块使用最大熵阈值分割方法对图像进行分割，提高了显示图像的分辨率，使图像更清晰。
本发明通过重金属检测模块检测废水中重金属含量数据信息；重金属检测模块检测废水中重金属含量数据信息中，通过重金属检测模块集成的摄影设备获取废水中重金属元素含量一组绕拍图像序列，对每帧绕拍图像提取重金属离子轮廓，并将轮廓区域内的像素值设置为255，将轮廓外的像素值设为0，得到一帧二值图像，称为有效区域图；
对绕拍图像序列中的第i帧图像，取出计算得到的变换矩阵Mi，将得到的派生点云根据变换矩阵Mi变换到对应的相机坐标系下，并根据投影原理将派生点云中的每个点反投影到获得的第i帧的有效区域图上；
对投影到第i帧有效区域图中的无效区域内的点，将从派生点云中删除，投影到第i帧有效区域图中的有效区域中的点则保留；
对绕拍图像序列中的每一帧均执行上述的操作，通过对派生点云环绕投影并删除，三维重建获得含有内点的派生点云；
遍历所获得的派生点云中的每个派生点，判断每个派生点是内点还是外点，删除掉是内点的派生点云，保留是外点的派生点云；最终保留下的点云为派生一次的有效点云；
统计所得有效点云的数量，若稠密程度达到需求，则此有效点云为最终点云；若稠密程度未达到需求，则将该有效点云作为初始点云，重复上述S3至当前步骤，直到获得的有效点云满足稠密度要求；可获得废水中重金属含量的实时准确数据，克服了现有技术中应用实际造成主观因素的影响，甚至对不确定元素不好把握的问题，本发明的数据获得准确，为现在先进的分析提供一种思路。
附图说明
图1是本发明实施例提供的智能矿物加工废水回用装备系统结构框图。
图2是本发明实施例提供的重金属检测模块检测方法流程图。
图中：1、细菌检测模块；2、毒性检测模块；3、重金属检测模块；4、主控模块；5、沉降模块；6、杀菌模块；7、电镀模块；8、显示模块。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的智能矿物加工废水回用装备系统，包括：细菌检测模块1、毒性检测模块2、重金属检测模块3、主控模块4、沉降模块5、杀菌模块6、电镀模块7、显示模块8。
细菌检测模块1，与主控模块4连接，用于检测废水中细菌数据信息；
毒性检测模块2，与主控模块4连接，用于检测废水中毒性数据信息；
重金属检测模块3，与主控模块4连接，用于检测废水中重金属含量数据信息；
主控模块4，与细菌检测模块1、毒性检测模块2、重金属检测模块3、沉降模块5、杀菌模块6、电镀模块7、显示模块8连接，用于控制各个模块正常工作；
沉降模块5，与主控模块4连接，用于在废水中投入金属沉淀剂，进行沉淀，并静置2-4小时，然后进行过滤得到废水的上清液；
杀菌模块6，与主控模块4连接，用于将上清液先用杀菌剂进行杀菌；
电镀模块7，与主控模块4连接，用于对废水进行电镀净化处理；
显示模块8，与主控模块4连接，用于显示检测数据信息。
如图2，本发明提供的重金属检测模块3检测方法如下：
S101:取一定量采集液过滤，使用试管盛接得到26～50ml待测液；
S102:将待测液放入聚四氟乙烯管中，并使用50ml去离子水冲洗试后将冲洗液倒入至聚四氟乙烯管中，同时加入1～2ml消解液进行高温溶解1～3h，冷却得到溶解液；
S103:将溶解液过滤、洗涤、定容得到试样；
S104:采用火焰原子吸收光谱仪对所述试样中的重金属进行定性定量分析。
本发明提供的消解液包括浓硝酸、氢氟酸和双氧水。
本发明提供的电镀模块7电镀方法如下：
(1)将电镀废水经过滤装置过滤后，导入加药池中，加入除磷剂和H2O2并调节pH为3.1-3.5，搅拌反应0.6-1h后，调节pH为4.6-5.0，继续搅拌15min后过滤，将所得滤液导入絮凝沉降池；
(2)向絮凝沉降池中加入复合絮凝剂，搅拌处理1-2h后，静置待沉降，沉降完成后将所得上清液导入一级吸附处理池；
(3)向一级吸附处理池中加入吸附剂Ⅰ，调节pH为6.0-7.0，在25℃左右，230-250rpm转速下吸附处理4-5h，然后将一级吸附处理池中所得固液混合物导入过滤池，通过过滤池中倾斜设置的过滤板进行过滤，并将所得滤液导入二级吸附处理池；
(4)利用二级吸附处理池中悬挂设置的吸附包Ⅱ对导入的滤液吸附处理0.5h后，将所得废液依次流经厌氧池、兼氧池、好氧池，进行微生物脱氮处理；
(5)将脱氮处理后的废液导入离心装置中进行离心处理，然后将所得上层清液经抽滤装置抽滤后，依次导入一级反渗透装置、二级反渗透装置进行反渗透处理；
(6)收集一级反渗透装置和二级反渗透装置处理所得淡水，并将经二级反渗透装置处理所得浓水导入蒸馏装置中进行蒸馏，分别收集蒸馏所得淡水和结晶盐；所述吸附剂Ⅰ的原料按重量份包括如下组分：磺化煤23-25份、麦饭石粉16-20份、脂肪酶液26-30份、腐殖酸钠6-8份、纳米四氧化三铁16-18份、羧甲基淀粉钠16-18份、聚合氯化铝6-8份、竹炭粉11-12份、聚丙烯酰胺4-5份。
本发明工作时，通过细菌检测模块1检测废水中细菌数据信息；通过毒性检测模块2检测废水中毒性数据信息；通过重金属检测模块3检测废水中重金属含量数据信息；主控模块4调度沉降模块5在废水中投入金属沉淀剂，进行沉淀，并静置2-4小时，然后进行过滤得到废水的上清液；通过杀菌模块6将上清液先用杀菌剂进行杀菌；通过电镀模块7对废水进行电镀净化处理；最后，通过显示模块8显示检测数据信息。
下面结合具体分析对本发明作进一步描述。
本发明实施例提供的智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法，包括：
通过重金属检测模块检测废水中重金属含量数据信息；重金属检测模块检测废水中重金属含量数据信息中，通过重金属检测模块集成的摄影设备获取废水中重金属元素含量一组绕拍图像序列，对每帧绕拍图像提取重金属离子轮廓，并将轮廓区域内的像素值设置为255，将轮廓外的像素值设为0，得到一帧二值图像，称为有效区域图；
对绕拍图像序列中的第i帧图像，取出计算得到的变换矩阵Mi，将得到的派生点云根据变换矩阵Mi变换到对应的相机坐标系下，并根据投影原理将派生点云中的每个点反投影到获得的第i帧的有效区域图上；
对投影到第i帧有效区域图中的无效区域内的点，将从派生点云中删除，投影到第i帧有效区域图中的有效区域中的点则保留；
对绕拍图像序列中的每一帧均执行上述的操作，通过对派生点云环绕投影并删除，三维重建获得含有内点的派生点云；
遍历所获得的派生点云中的每个派生点，判断每个派生点是内点还是外点，删除掉是内点的派生点云，保留是外点的派生点云；最终保留下的点云为派生一次的有效点云；
统计所得有效点云的数量，若稠密程度达到需求，则此有效点云为最终点云；若稠密程度未达到需求，则将该有效点云作为初始点云，重复上述S3至当前步骤，直到获得的有效点云满足稠密度要求；
主控模块调度沉降模块在废水中投入金属沉淀剂，进行沉淀，并静置2-4小时，然后进行过滤得到废水的上清液；
通过杀菌模块将上清液先用杀菌剂进行杀菌；通过电镀模块对废水进行电镀净化处理；
通过显示模块显示检测数据信息；显示模块采用最大熵阈值分割法进行图像分割：熵为：
式中p(x)是随机变量x的概率密度函数；
对于数字图像，随机变量x灰度级值、区域灰度、梯度特征；灰度的最大熵为选择一个阈值，使图像用阈值分割出两部分一阶统计最大的信息量；设ni为图像中灰度级i的像素点数，pi为灰度级i出现的概率，则：
式中：N×N为图像总的像素数，L为图像的总的灰度级数；
假设图像中灰度级小于t的像素点构成目标区域A，灰度级大于t的像素点构成目标区域B，各概率在基本区域的分布分别为：
A区：pi/pt i＝1，2，…，t
B区：pi/(1-pt) i＝1，2，…，t
其中：
目标区域和背景区域的熵分别为：
则熵函数为：
式中：
当熵函数取得最大值时对应的灰度值η是所求的最佳阈值：
对绕拍图像序列中的第i帧图像，取出计算得到的变换矩阵Mi前，需进行：
对绕拍图像序列进行三维重建步骤，获得一个稠密度很低的点云，称为初始点云，同时还获得每一帧相机相对于世界坐标系的旋转矩阵R与平移向量t,旋转矩阵与平移向量组合起来形成变换矩阵M；
遍历初始点云中的每个点，获得初始点云中所有点在x、y、z三个轴上取值的最大值与最小值，并计算每个轴上最大值与最小值之间的距离差，分别记做x_dis、y_dis、z_dis，分别将此三个距离差除以100，得到的三个量，称为初始点云的派生尺度，记做x_scalar、y_scalar、z_scalar；
将初始点云中的一个点作为源点，分别沿x、y、z三个方向的正负方向各扩展对应计算的派生尺度大小，得到一个以源点为中心的长方体，该长方体的长宽高分别为2*x_scalar、2*y_scalar、2*z_scalar，该源点中心往长方体的周围共扩展了26个方向，在每个方向上派生出一个新点，取该新点的法向量与源点的法向量相同，且每个派生点均记录其源点；
对初始点云中的每一个点都进行一次所述的派生操作，将得到一个派生的点云，该点云中点的数量是初始点云数量的26倍；
以初始点云中的其中一个点作为源点向长方体的26个方向派生获得新点，其中新点的计算公式为：
其中，x_org、y_org、z_org分别为初始点云中某一个点在x、y、z轴上的坐标，x_scalar、y_scalar、z_scalar分别为计算得到的x、y、z三个方向的派生尺度，
上式计算得到的3*3*3个新点坐标，除了源点坐标增量为(0，0，0)的情况，将会派生出描述的26个新点云；
将派生点云变换到第i帧图像的相机坐标系的计算公式：
(x_cami,y_cami,z_cami)＝(x_world,y_world,z_world)*Ri|ti
其中，(x_world,y_world,z_world)为派生点云在世界坐标系中的坐标，Ri，ti分别为第i帧相机的旋转矩阵与平移向量，经过Ri与ti的变换，将世界坐标系中的点云转到了第i帧相机坐标系下，即第i帧相机坐标系中变换后的点云的坐标为(x_cami,y_cami,z_cami)；
将相机坐标系中的点云进行反投影，将每个点投影到第i帧有效区域图中，投影位置的计算公式：
其中，f为相机焦距，Cx、Cy分别为图像分辨率的0.5倍，计算得到的u、v为该点投影到图像上的位置，即图像上的第u行、第v列对应的像素位置。
通过绕拍图像对派生点云滤除后，此时的派生点云已经没有外部杂点，同时也将初始点云中部分错误的点滤除，但是由于派生方向是26个方向，因此还存在位于表面内部的点，即内点；
所述的判断每个派生点是内点还是外点的方法，是根据向量点积的方法来确定的：由于源点的法向量指向物体的表面切平面的外侧，对每个派生点，计算该派生点的派生源点到该派生点的向量，若该向量与该派生点的派生源点的法向量的点乘结果为正，说明该派生点为外点，保留该点；若该向量与该派生点的派生源点的法向量的点乘结果为负，说明该派生点的派生源点到派生点的向量与法向量的夹角大于90度，说明该点为内点，删除该点。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidStateDisk(SSD))等。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法，其特征在于，所述智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法包括：
通过细菌检测模块检测废水中细菌数据信息；
通过毒性检测模块检测废水中毒性数据信息；
通过重金属检测模块检测废水中重金属含量数据信息；重金属检测模块检测废水中重金属含量数据信息中，通过重金属检测模块集成的摄影设备获取废水中重金属元素含量一组绕拍图像序列，对每帧绕拍图像提取重金属离子轮廓，并将轮廓区域内的像素值设置为255，将轮廓外的像素值设为0，得到一帧二值图像，称为有效区域图；
对绕拍图像序列中的第i帧图像，取出计算得到的变换矩阵Mi，将得到的派生点云根据变换矩阵Mi变换到对应的相机坐标系下，并根据投影原理将派生点云中的每个点反投影到获得的第i帧的有效区域图上；
对投影到第i帧有效区域图中的无效区域内的点，将从派生点云中删除，投影到第i帧有效区域图中的有效区域中的点则保留；
对绕拍图像序列中的每一帧均执行上述的操作，通过对派生点云环绕投影并删除，三维重建获得含有内点的派生点云；
遍历所获得的派生点云中的每个派生点，判断每个派生点是内点还是外点，删除掉是内点的派生点云，保留是外点的派生点云；最终保留下的点云为派生一次的有效点云；
统计所得有效点云的数量，若稠密程度达到需求，则此有效点云为最终点云；若稠密程度未达到需求，则将该有效点云作为初始点云，重复上述S3至当前步骤，直到获得的有效点云满足稠密度要求；
主控模块调度沉降模块在废水中投入金属沉淀剂，进行沉淀，并静置2-4小时，然后进行过滤得到废水的上清液；
通过杀菌模块将上清液先用杀菌剂进行杀菌；通过电镀模块对废水进行电镀净化处理；
通过显示模块显示检测数据信息；显示模块采用最大熵阈值分割法进行图像分割：熵为：
式中p(x)是随机变量x的概率密度函数；
对于数字图像，随机变量x灰度级值、区域灰度、梯度特征；灰度的最大熵为选择一个阈值，使图像用阈值分割出两部分一阶统计最大的信息量；设ni为图像中灰度级i的像素点数，pi为灰度级i出现的概率，则：
式中：N×N为图像总的像素数，L为图像的总的灰度级数；
假设图像中灰度级小于t的像素点构成目标区域A，灰度级大于t的像素点构成目标区域B，各概率在基本区域的分布分别为：
A区：pi/pti＝1，2，…，t
B区：pi/(1-pt)i＝1，2，…，t
其中：
目标区域和背景区域的熵分别为：
则熵函数为：
式中：
当熵函数取得最大值时对应的灰度值η是所求的最佳阈值：
2.如权利要求1所述智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法，其特征在于，对绕拍图像序列中的第i帧图像，取出计算得到的变换矩阵Mi前，需进行：
对绕拍图像序列进行三维重建步骤，获得一个稠密度很低的点云，称为初始点云，同时还获得每一帧相机相对于世界坐标系的旋转矩阵R与平移向量t,旋转矩阵与平移向量组合起来形成变换矩阵M；
遍历初始点云中的每个点，获得初始点云中所有点在x、y、z三个轴上取值的最大值与最小值，并计算每个轴上最大值与最小值之间的距离差，分别记做x_dis、y_dis、z_dis，分别将此三个距离差除以100，得到的三个量，称为初始点云的派生尺度，记做x_scalar、y_scalar、z_scalar；
将初始点云中的一个点作为源点，分别沿x、y、z三个方向的正负方向各扩展对应计算的派生尺度大小，得到一个以源点为中心的长方体，该长方体的长宽高分别为2*x_scalar、2*y_scalar、2*z_scalar，该源点中心往长方体的周围共扩展了26个方向，在每个方向上派生出一个新点，取该新点的法向量与源点的法向量相同，且每个派生点均记录其源点；
对初始点云中的每一个点都进行一次所述的派生操作，将得到一个派生的点云，该点云中点的数量是初始点云数量的26倍；
以初始点云中的其中一个点作为源点向长方体的26个方向派生获得新点，其中新点的计算公式为：
其中，x_org、y_org、z_org分别为初始点云中某一个点在x、y、z轴上的坐标，x_scalar、y_scalar、z_scalar分别为计算得到的x、y、z三个方向的派生尺度，
上式计算得到的3*3*3个新点坐标，除了源点坐标增量为(0，0，0)的情况，将会派生出描述的26个新点云；
将派生点云变换到第i帧图像的相机坐标系的计算公式：
(x_cami,y_cami,z_cami)＝(x_world,y_world,z_world)*Ri|ti
其中，(x_world,y_world,z_world)为派生点云在世界坐标系中的坐标，Ri，ti分别为第i帧相机的旋转矩阵与平移向量，经过Ri与ti的变换，将世界坐标系中的点云转到了第i帧相机坐标系下，即第i帧相机坐标系中变换后的点云的坐标为(x_cami,y_cami,z_cami)；
将相机坐标系中的点云进行反投影，将每个点投影到第i帧有效区域图中，投影位置的计算公式：
其中，f为相机焦距，Cx、Cy分别为图像分辨率的0.5倍，计算得到的u、v为该点投影到图像上的位置，即图像上的第u行、第v列对应的像素位置。
3.如权利要求1所述智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法，其特征在于，通过绕拍图像对派生点云滤除后，此时的派生点云已经没有外部杂点，同时也将初始点云中部分错误的点滤除，但是由于派生方向是26个方向，因此还存在位于表面内部的点，即内点；
所述的判断每个派生点是内点还是外点的方法，是根据向量点积的方法来确定的：由于源点的法向量指向物体的表面切平面的外侧，对每个派生点，计算该派生点的派生源点到该派生点的向量，若该向量与该派生点的派生源点的法向量的点乘结果为正，说明该派生点为外点，保留该点；若该向量与该派生点的派生源点的法向量的点乘结果为负，说明该派生点的派生源点到派生点的向量与法向量的夹角大于90度，说明该点为内点，删除该点。
4.如权利要求1所述智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法，其特征在于，重金属检测方法进一步包括：
首先，取一定量采集液过滤，使用试管盛接得到26～50ml待测液；
其次，将待测液放入聚四氟乙烯管中，并使用50ml去离子水冲洗试后将冲洗液倒入至聚四氟乙烯管中，同时加入1～2ml消解液进行高温溶解1～3h，冷却得到溶解液；
然后，将溶解液过滤、洗涤、定容得到试样；
最后，采用火焰原子吸收光谱仪对所述试样中的重金属进行定性定量分析；
所述消解液包括浓硝酸、氢氟酸和双氧水。
5.如权利要求1所述智能矿物加工废水回用装备系统的，其特征在于，电镀方法包括：
(1)将电镀废水经过滤装置过滤后，导入加药池中，加入除磷剂和H2O2并调节pH为3.1-3.5，搅拌反应0.6-1h后，调节pH为4.6-5.0，继续搅拌15min后过滤，将所得滤液导入絮凝沉降池；
(2)向絮凝沉降池中加入复合絮凝剂，搅拌处理1-2h后，静置待沉降，沉降完成后将所得上清液导入一级吸附处理池；
(3)向一级吸附处理池中加入吸附剂Ⅰ，调节pH为6.0-7.0，在25℃左右，230-250rpm转速下吸附处理4-5h，然后将一级吸附处理池中所得固液混合物导入过滤池，通过过滤池中倾斜设置的过滤板进行过滤，并将所得滤液导入二级吸附处理池；
(4)利用二级吸附处理池中悬挂设置的吸附包Ⅱ对导入的滤液吸附处理0.5h后，将所得废液依次流经厌氧池、兼氧池、好氧池，进行微生物脱氮处理；
(5)将脱氮处理后的废液导入离心装置中进行离心处理，然后将所得上层清液经抽滤装置抽滤后，依次导入一级反渗透装置、二级反渗透装置进行反渗透处理；
(6)收集一级反渗透装置和二级反渗透装置处理所得淡水，并将经二级反渗透装置处理所得浓水导入蒸馏装置中进行蒸馏，分别收集蒸馏所得淡水和结晶盐；所述吸附剂Ⅰ的原料按重量份包括如下组分：磺化煤23-25份、麦饭石粉16-20份、脂肪酶液26-30份、腐殖酸钠6-8份、纳米四氧化三铁16-18份、羧甲基淀粉钠16-18份、聚合氯化铝6-8份、竹炭粉11-12份、聚丙烯酰胺4-5份；
毒性检测模块使用发光细菌检测废水中毒性数据信息，检测方法宝库：
(1)将青海弧菌冻干粉由-20℃温度转为室温，平衡15min，再将平衡后的青海弧菌冻干粉取下橡皮塞，然后用移液器取出专用青海弧菌复苏液0.5ml注入瓶中，将复苏后的青海弧菌置于室温10min待用；
(2)先对待测样品进行沉淀或者离心处理，排除无关因素对实验的影响，用渗透压调节液调节待测样品的渗透压，两者以1:19的比例混合、摇匀。样品的不同稀释度都要用复苏稀释液进行稀释，在测定过程中，多个稀释度进行实验，以便于数据的对比；
(3)将2ml的复苏液和2ml的待测样品自动加入到反应池中。然后加入青海弧菌试剂，通过主控单元控制蠕动泵开关，来控制加入青海弧菌试剂的量，在整个加样过程中都由主控单元控制加样时间间隔、加样容量等变量；
(4)在调试工作完成以后，进行发光细菌与有毒物质反应实验，并利用软件进行检测分析。
6.如权利要求1所述智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法，其特征在于，细菌数据信息检测方法包括：
(1)水样使用液：用微量移液器吸取10μL废水，接种于20mLLB液体培养基中，37℃150rpm培养12h；将培养后的菌悬液用经22μm孔径滤膜过滤后矿泉水稀释至三个使菌悬液浓度在105cells/mL数量级浓度，作为使用液待用；
(2)HPC检测：以无菌操作的方式用微量移液器吸取充分混勾的水样或2-3个适宜浓度的稀释水样1mL(理想的稀释梯度是每个平皿中菌落数在30-300之间)，注入灭菌平皿中，倒入约15mL己融化并冷却到45℃左右的R2A固体培养基，并立即旋摇平皿，使水样与培养基充分混勾。每个水样倾注3个平皿，每次检测时，另用一个平皿只倾注R2A固体培养基做空白对照。将平皿放置在37℃±1℃恒温培养箱内48h后，菌落计数；
(3)荧光染色方法：废水水样经适量稀释，分别进行Green Ⅰ染色和SYPI染色，将每个浓度的水样使用液分别取1mL置于2个5mL圆底聚苯乙稀样品管中，于37℃金属浴中预热5min后取出，各加入10μL EDTA-2Na使用液，混勾后再分别立即加入10μLGreen Ⅰ标准使用液和标准10μL SYPI标准使用液，于37℃避光孵育10min后，分别加入2μL劳光计数微球(即共加入2×105个微球)，混匀上样；
(4)FCM测定：流式细胞仪光源为488nm气冷氩离子激光。将已混合有荧光计数微球的样品于祸旋振荡仪上充分混合均勾，将样品管置于样品架上，开始上样。
(5)数据分析：根据公式：门中微球数量/门中细菌数量＝实际加入微球数量/菌悬液浓度×上样体积计算出原菌悬液实际浓度，釆用Microsoft Excel2010软件进行分析。
7.一种实现权利要求1～6任意一项所述智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法的计算机程序。
8.一种实现权利要求1～6任意一项所述智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法的信息数据处理终端。
9.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-6任意一项所述的智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法。
10.一种实现权利要求1～6任意一项所述智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法的智能矿物加工废水回用装备系统，其特征在于，所述智能矿物加工废水回用装备系统包括：
细菌检测模块，与主控模块连接，用于检测废水细菌数据信息；
毒性检测模块，与主控模块连接，用于检测废水中毒性数据信息；
重金属检测模块，与主控模块连接，用于检测废水中重金属含量数据信息；
主控模块，与细菌检测模块、毒性检测模块、重金属检测模块、沉降模块、杀菌模块、电镀模块、显示模块连接，用于控制各个模块正常工作；
沉降模块，与主控模块连接，用于在废水中投入金属沉淀剂，进行沉淀，并静置2-4小时，然后进行过滤得到废水的上清液；
杀菌模块，与主控模块连接，用于将上清液先用杀菌剂进行杀菌；
电镀模块，与主控模块连接，用于对废水进行电镀净化处理；
显示模块，与主控模块连接，用于显示检测数据信息。
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