CN110398272A - 一种用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工艺测量技术领域，具体涉及一种用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表；包括液位检测分析系统、PID比例控制系统和多线程局域网传输系统，所述液位检测分析系统用于检测所述液体存储装置内的液位变化，所述液位检测分析系统将检测的结果通过所述多线程局域网传输系统传送至所述分析仪表，所述分析仪表通过所述PID比例控制系统控制待测液体进入所述液体存储装置的速率，所述分析仪表通过LCD屏显示结果；本发明将测量工艺结合现在智能化，实现自动测量，远程控制，以及智能显示，以便于更好迎合社会发展需求，减少人力物力，增加测量精度和简化操作，实现工业智能化，具有很强的创造性。
Description
技术领域
本发明涉及工艺测量技术领域，具体涉及一种用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表。
背景技术
测量是按照某种规律，用数据来描述观察到的现象，即对事物作出量化描述。测量是对非量化实物的量化过程；在工艺测量技术中或者在工业测量技术中应用这样的分析仪表。例如，分析仪表能够用于例如通过监视活化盆(activationbasin)和澄清装置出口来监视并且优化澄清装置的清洁效力。此外，分析仪表能够被应用于监视饮用水或者用于监视食物的质量。由分析仪表确定和监视的测量变量例如是液体的分析物含量，例如，诸如铵、磷酸盐或者硝酸盐的离子、例如激素的生物或者生物化学化合物含量的含量，或者微生物的含量。在工艺测量技术中，特别是在水监测领域中，由分析仪表确定的其它测量变量例如是总碳含量(TOC)或者化学需氧量(COD)。
在专利申请号为201210149086.5的专利文件中，公开了一种用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表，包括：用于容纳被测液体的测量室；用于记录与在测量室中包含的被测液体的测量变量相关的测量值的测量转换器；控制单元，用于基于由测量转换器记录的测量值确定测量变量；液体线路系统；第一液体容器，其经由在液体线路系统中延伸的第一液体路径而连接到测量室，能够借助于至少第一阀来阻断第一液体路径；第二液体容器，其经由在液体线路系统中延伸的第二液体路径而连接到测量室，能够借助于至少第二阀来阻断第二液体路径。
上述专利文件只能实现物理测量，简化了测量的方法，但是不能将测量工艺结合现在智能化，实现自动测量，远程控制，以及智能显示，以便于更好迎合社会发展需求，减少人力物力，增加测量精度和简化操作，实现工业智能化。因此本文提出一种用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表予以解决。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表，旨在实现将测量工艺结合现在智能化，实现自动测量，远程控制，以及智能显示，以便于更好迎合社会发展需求，减少人力物力，增加测量精度和简化操作，实现工业智能化。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表，包括液体存储装置和分析仪表，包括液位检测分析系统、PID比例控制系统和多线程局域网传输系统，所述液位检测分析系统用于检测所述液体存储装置内的液位变化，所述液位检测分析系统将检测的结果通过所述多线程局域网传输系统传送至所述分析仪表，所述分析仪表通过所述PID比例控制系统控制待测液体进入所述液体存储装置的速率，所述分析仪表通过LCD屏显示结果。
更进一步的，所述液位检测分析系统使用红外摄像头，采用非接触方法对液位进行实时自动监测，然后对获得的液位图像的液位高度进行提取，通过与前期液面图像和参照标准物进行对比，得出液面的实际准确高度。
更进一步的，所述红外摄像头采集液位的彩色图像换为灰度图像进行处理，其中灰度化的处理方法为加权平均值法：根据重要性或其他指标给R,G,B赋予不同的权值，并使g等于它们的值的加权平均值，即
其中WR、WG、WB分别为R,G,B的权值，人眼对绿色的敏感度最高，对红色的敏感度次之，对蓝色的敏感度最低。
更进一步的，所述液位检测分析系统中，图片处理时使用边缘检测的算法，其利用边缘增强算子，突出图像中的局部边缘，然后定义象素的“边缘强度”，通过设置阈值的方法提取边缘点集。
更进一步的，所述边缘检测的算法包括以下步骤：
S1用高斯滤波器平滑图像；
S2用一阶偏导的有限差分来计算梯度的幅值和方向；
S3对梯度幅值进行非极大值抑制；
S4用双阈值算法检测和连接边缘。
更进一步的，所述PID比例控制系统经中断采样被控制量的实际值，将此量与给定值比较得到误差信号E，选误差信号E和误差变化率EC作为模糊控制器的两个输入量。把误差信号E和EC的精确量进行模糊化成模糊量得到误差E的模糊语言合集的子集e，再有e和模糊规则Q，得到控制量u为：u＝e·Q
得到精确数字量后，经数模转换变为精确的模拟量送给执行机构，对被控对象进行一步控制；然后，进行第二次采样，完成第二次控制，如此循环。
更进一步的，所述液体存储装置包括存储罐，所述存储罐的数量大于3，所述存储罐连接有水泵，所述水泵接收所述PID比例控制系统的控制信号，完成液体的注入。
更进一步的，所述多线程局域网传输系统工作时包括以下步骤：
T1在服务器端开启服务，创建套接字；
T2在套接字中把端口与特定的服务联系起来，将套接字与端口绑定；
T3服务器端监听客户请求；
T4客户机端向服务器发出建立连接的请求，建立成功后，得到服务；若连接失败，得不到服务；
T5服务器接收客户机发出的建立连接的请求，服务器和客户机双方之间的通信连接建立；
T6根据连接请求建立了连接以后，服务器与客户机进行通信；
T7服务完成后，关闭套接字，释放套接字上的相关资源。
本发明的有益效果为：
本发明将测量工艺结合现在智能化，实现自动测量，远程控制，以及智能显示，以便于更好迎合社会发展需求，减少人力物力，增加测量精度和简化操作，实现工业智能化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例PID比例控制系统原理示意图；
图2是本发明实施例液位检测分析系统图片灰度处理原理图；
图3是本发明实施例多线程局域网传输系统原理步骤图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例公开一种用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表，包括液体存储装置和分析仪表，包括液位检测分析系统、PID比例控制系统和多线程局域网传输系统，所述液位检测分析系统用于检测所述液体存储装置内的液位变化，所述液位检测分析系统将检测的结果通过所述多线程局域网传输系统传送至所述分析仪表，所述分析仪表通过所述PID比例控制系统控制待测液体进入所述液体存储装置的速率，所述分析仪表通过LCD屏显示结果。
彩色图像包含大量的颜色信息，它的每个像素都具有三个不同的颜色分量R、G、B，因此对于彩色图像，图像数据包括实际的R、G、B值，其中每个R、G、B在实际的处理中占有一个字节，这样一个真彩色图像的一个像素将占有3个字节，在对它进行处理时需要占用很大的存储空间，而且在对其进行处理时也会浪费较多的系统资源，会降低系统的执行速度。而对于256色灰度位图只包含亮度信息，不包含色彩信息，而亮度值通常分成0～255共256个级别，0为最暗(即全黑)，255最亮(即全白)，所以灰度的一个像素占有一个字节。
同时采集到的图像质量受到环境以及光线的变化，对于真彩色图像的影响比较大，而且由于256级灰度比较简单，而彩色图像，颜色种类较多，不利于图像处理，因此一般都是将彩色图像转换为灰度图像进行处理，可以加快图像处理的速度。
如图2所示液位检测分析系统使用红外摄像头，采用非接触方法对液位进行实时自动监测，然后对获得的液位图像的液位高度进行提取，通过与前期液面图像和参照标准物进行对比，得出液面的实际准确高度。
红外摄像头采集液位的彩色图像换为灰度图像进行处理，其中灰度化的处理方法为加权平均值法：根据重要性或其他指标给R,G,B赋予不同的权值，并使g等于它们的值的加权平均值，即
其中WR、WG、WB分别为R,G,B的权值，人眼对绿色的敏感度最高，对红色的敏感度次之，对蓝色的敏感度最低。
液位检测分析系统中，图片处理时使用边缘检测的算法，其利用边缘增强算子，突出图像中的局部边缘，然后定义象素的“边缘强度”，通过设置阈值的方法提取边缘点集。
边缘检测的算法包括以下步骤：
S1用高斯滤波器平滑图像；
S2用一阶偏导的有限差分来计算梯度的幅值和方向；
S3对梯度幅值进行非极大值抑制；
S4用双阈值算法检测和连接边缘。
如图1所示PID比例控制系统经中断采样被控制量的实际值，将此量与给定值比较得到误差信号E，选误差信号E和误差变化率EC作为模糊控制器的两个输入量。把误差信号E和EC的精确量进行模糊化成模糊量得到误差E的模糊语言合集的子集e，再有e和模糊规则Q，得到控制量u为：u＝e·Q
得到精确数字量后，经数模转换变为精确的模拟量送给执行机构，对被控对象进行一步控制；然后，进行第二次采样，完成第二次控制，如此循环。
液体存储装置包括存储罐，所述存储罐的数量大于3，所述存储罐连接有水泵，所述水泵接收所述PID比例控制系统的控制信号，完成液体的注入。
实施例2
本实施例公开如图3所示的多线程局域网传输系统，其工作时包括以下步骤：
T1在服务器端开启服务，创建套接字；
T2在套接字中把端口与特定的服务联系起来，将套接字与端口绑定；
T3服务器端监听客户请求；
T4客户机端向服务器发出建立连接的请求，建立成功后，得到服务；若连接失败，得不到服务；
T5服务器接收客户机发出的建立连接的请求，服务器和客户机双方之间的通信连接建立；
T6根据连接请求建立了连接以后，服务器与客户机进行通信；
T7服务完成后，关闭套接字，释放套接字上的相关资源。
该程序采用多线程技术，同时借助Win-dows应用程序基于消息的事件驱动运行机制，利用网络编程接口Windows Socket，简称Winsock，即套接字，开发局域网通信程序，使得同一局域网内任意两台主机能够进行数据的发送、接收、显示及其它数据处理，即使得两台局域网内主机可以在对等模式之下实现网络通信，即不需要区分谁是服务器，谁是客户机，以此即可达到网络数据传输的目的。
本发明将测量工艺结合现在智能化，实现自动测量，远程控制，以及智能显示，以便于更好迎合社会发展需求，减少人力物力，增加测量精度和简化操作，实现工业智能化，具有很强的市场应用前景。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表，包括液体存储装置和分析仪表，其特征在于，包括液位检测分析系统、PID比例控制系统和多线程局域网传输系统，所述液位检测分析系统用于检测所述液体存储装置内的液位变化，所述液位检测分析系统将检测的结果通过所述多线程局域网传输系统传送至所述分析仪表，所述分析仪表通过所述PID比例控制系统控制待测液体进入所述液体存储装置的速率，所述分析仪表通过LCD屏显示结果。
2.根据权利要求1所述的用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表，其特征在于，所述液位检测分析系统使用红外摄像头，采用非接触方法对液位进行实时自动监测，然后对获得的液位图像的液位高度进行提取，通过与前期液面图像和参照标准物进行对比，得出液面的实际准确高度。
3.根据权利要求2所述的用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表，其特征在于，所述红外摄像头采集液位的彩色图像换为灰度图像进行处理，其中灰度化的处理方法为加权平均值法：根据重要性或其他指标给R,G,B赋予不同的权值，并使g等于它们的值的加权平均值，即
其中WR、WG、WB分别为R,G,B的权值，人眼对绿色的敏感度最高，对红色的敏感度次之，对蓝色的敏感度最低。
4.根据权利要求1所述的用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表，其特征在于，所述液位检测分析系统中，图片处理时使用边缘检测的算法，其利用边缘增强算子，突出图像中的局部边缘，然后定义象素的边缘强度，通过设置阈值的方法提取边缘点集。
5.根据权利要求4所述的用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表，其特征在于，所述边缘检测的算法包括以下步骤：
S1用高斯滤波器平滑图像；
S2用一阶偏导的有限差分来计算梯度的幅值和方向；
S3对梯度幅值进行非极大值抑制；
S4用双阈值算法检测和连接边缘。
6.根据权利要求1所述的用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表，其特征在于，所述PID比例控制系统经中断采样被控制量的实际值，将此量与给定值比较得到误差信号E，选误差信号E和误差变化率EC作为模糊控制器的两个输入量。把误差信号E和EC的精确量进行模糊化成模糊量得到误差E的模糊语言合集的子集e，再有e和模糊规则Q，得到控制量u为：u＝e·Q
得到精确数字量后，经数模转换变为精确的模拟量送给执行机构，对被控对象进行一步控制；然后，进行第二次采样，完成第二次控制，如此循环。
7.根据权利要求1所述的用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表，其特征在于，所述液体存储装置包括存储罐，所述存储罐的数量大于3，所述存储罐连接有水泵，所述水泵接收所述PID比例控制系统的控制信号，完成液体的注入。
8.根据权利要求1所述的用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表，其特征在于，所述多线程局域网传输系统工作时包括以下步骤：
T1在服务器端开启服务，创建套接字；
T2在套接字中把端口与特定的服务联系起来，将套接字与端口绑定；
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T4客户机端向服务器发出建立连接的请求，建立成功后，得到服务；若连接失败，得不到服务；
T5服务器接收客户机发出的建立连接的请求，服务器和客户机双方之间的通信连接建立；
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