CN110987836B - 一种基于cielab色彩空间快速测算污泥热值的方法 - Google Patents

一种基于cielab色彩空间快速测算污泥热值的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种基于CIELAB色彩空间快速测算污泥热值的方法，通过计算出各种颜色污泥的色差和热值，通过建立XY平面直角坐标系，以色差(△E)为X坐标的值，热值(Q)为Y坐标的值，在XY平面直角坐标系中标出各个样品对应的点并以色差由低往高依次将各点拟合连成曲线，此曲线即污泥色差‑热值曲线(△E‑Q)。对于任何一种待测的污泥，只要根据其颜色，首先计算该污泥的色差值△E待测，根据获得的污泥色差‑热值曲线(△E‑Q)，在X轴中代入△E待测，就可以在曲线中直接查找出对应的热值Q(即Y坐标的值)。可以有效地解决现有采用热容量法测量污泥热值所带来的费用高、工作量强度大、对技术人员的操作熟练度要求高等问题。

Description

一种基于CIELAB色彩空间快速测算污泥热值的方法
技术领域
本发明涉及一种固体废弃物热值的测试方法，特别涉及一种基于CIELAB色彩空间快速测算污泥热值的方法。
背景技术
目前，城市污泥主要来源于城市污水处理厂，这些污泥的共同特征是，颜色越倾向于深黑色，热值越高，颜色越倾向于土黄色，热值越低。不同颜色的污泥对可见光光谱的吸收和反射不同，这与污泥本身各种成分的含量以及化学结构有关。
现有的基于热力学第一定律的污泥热值测试方法为热容量法，即将已知量的污泥样品置于密封容器(即氧弹)中，通入过量氧气并点火，使污泥样品在富氧气氛下完全燃烧，释放出的热量传递给周围已恒温处理的水，根据测量前后水温升高的数值、水的比热容及仪器热容量计算出热值。但该种方法对实验设备以及环境温湿度要求较高，设备的温度测量需要精确到0.0001℃甚至更高，环境的温湿度需要保持恒定，一次性投入及后续日常维护成本较高，不便于推广。另外，由于热容量法测量热值前处理要求较高，需要测量含水率以及对样品进行研磨过筛，并且对于热值较低污泥样品需要添加助燃物，整个测量过程时间很长，需要4个小时以上，劳动强度较大，同时对检测人员技术水平也有相当要求。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明提出一种基于CIELAB色彩空间快速测算污泥热值的方法，通过计算出各种颜色污泥的色差和热值，通过建立XY平面直角坐标系，以色差(△E)为X坐标的值，热值(Q)为Y坐标的值，在XY平面直角坐标系中标出各个样品对应的点并以色差由低往高依次将各点拟合连成曲线，此曲线即污泥色差-热值曲线(△E-Q)。对于任何一种待测的污泥，只要根据其颜色，首先计算该污泥的色差值△E待测，根据获得的污泥色差-热值曲线(△E-Q)，在X轴中代入△E待测，就可以在曲线中直接查找出对应的热值Q(即Y坐标的值)。可以有效地解决现有采用热容量法测量污泥热值所带来的费用高、工作量强度大、对技术人员的操作熟练度要求高等问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种基于CIELAB色彩空间快速测算污泥热值的方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤01，根据污泥样品颜色由浅至深，命名为样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N；其中，样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N，可以对应备注为浅黄1、黄2、黄褐3、褐4、黑褐5、黑6，黑7，……黑N；
步骤02，将色差计设置成以CIE规定的白光标准D65中的光源作为基准点，即将步骤01中技术人员目测判别污泥颜色时的光源或等价光源作为色差计的基准点，此时色彩空间L，a，b值均为0，色差值为0，即L0＝0，a0＝0，b0＝0，△E＝0；
步骤03，利用色差计对各个污泥样品的吸收或反射光的L，a，b值进行测定，从而计算出△E；
首先利用色差计对样品1的吸收或反射光的L1，a1，b1值进行测定，
根据公式：
Figure GDA0003478252180000021
计算出△E1，然后，依次分别对样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N进行测定，分别计算出△E2、△E3、△E4、△E5、△E6、△E7……△En；
步骤04，参照步骤03的方法，针对样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N，采用多点平均法，利用氧弹量热仪(即热容量法)测量并计算出污泥样品热值Q1平均、Q2平均、Q3平均、Q4平均、Q5平均、Q6平均、Q7平均……Qn平均；
步骤05，建立XY平面直角坐标系，以色差(△E)为X轴的值，热值(Q)为Y轴的值，各个污泥样品对应的坐标值分别为：
样品1(浅黄1)的坐标为，X1＝△E1平均，Y1＝Q1平均，
样品2(黄2)的坐标为，X2＝△E2平均，Y2＝Q2平均，
样品3(黄褐3)的坐标为，X3＝△E3平均，Y3＝Q3平均，
……
样品N(黑N)的坐标为，Xn＝△En平均，Yn＝Qn平均，
在XY平面直角坐标系中标出各个样品对应的点并以色差由低往高依次将各点拟合连成曲线，此曲线即污泥色差-热值曲线(△E-Q)；
步骤06：对于任何一种待测的污泥，只要根据其颜色，首先计算该污泥的色差值△E待测，根据步骤5中获得的污泥色差-热值曲线(△E-Q)，在X轴中代入△E待测，就可以在曲线中直接查找出对应的热值Q(即Y坐标的值)。
本发明优选方案，在步聚02中，所有污泥需事先充分混匀，污泥颜色需要经过本领域3名及以上普通技术人员在CIE规定的白光标准D65条件下与标准比色卡对照进行感观评价。
本发明优选方案，在步骤03中，对每一个样品的测定采用多点平均法，然后计算出平均值的方法。
本发明优选方案，在步骤03中，针对样品1，在20厘米×20厘米的污泥样品中，依据固体废物取样规则，找出5个典型点位，通过色差计的测定，分别计算出5个典型点位的△E1.1、△E1.2、△E1.3、△E1.4、△E1.5，由此，计算出5个典型点位的平均值△E1平均；然后，依次计算出样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N的色差：△E2平均、△E3平均、△E4平均、△E5平均、△E6平均、△E7平均……△En平均。
本发明优选方案，在步骤03和步骤04中，所取得结果至少需要获得2名及以上技术人员认可。
本发明的有益效果是：本发明提出一种基于CIELAB色彩空间快速测算污泥热值的方法，通过计算出各种颜色污泥的色差和热值，通过建立XY平面直角坐标系，以色差(△E)为X坐标的值，热值(Q)为Y轴坐标的值，在XY平面直角坐标系中确定各种污泥对应的各点，将各点连成线从而获得污泥色差-热值曲线(△E-Q)。对于任何一种待测的污泥，只要根据其颜色，首先计算该污泥的色差值△E待测，根据步骤5中获得的污泥色差-热值曲线(△E-Q)，在X轴中代入△E待测，就可以在曲线中直接查找出对应的热值Q(即Y坐标的值)。可以有效地解决现有采用热容量法测量污泥热值所带来的费用高、工作量大、对技术人员的操作熟练度要求高等问题。
具体实施方式
一种基于CIELAB色彩空间快速测算污泥热值的方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤01，根据污泥样品颜色由浅至深，命名为样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N；其中，样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N，可以对应备注为浅黄1、黄2、黄褐3、褐4、黑褐5、黑6，黑7，……黑N。
在步骤01中，所有污泥需事先充分混匀，污泥颜色需要经过本领域3名及以上普通技术人员在CIE规定的白光标准D65条件下与标准比色卡对照进行感观评价，并且所取得结果至少需要获得2名及以上技术人员认可；
步骤02，将色差计设置成以CIE规定的白光标准D65中的光源作为基准点，即将步骤01中技术人员目测判别污泥颜色时的光源或等价光源作为色差计的基准点，此时色彩空间L，a，b值均为0，色差值为0，即L0＝0，a0＝0，b0＝0，△E＝0；
步骤03，利用色差计对各个污泥样品的吸收或反射光的L，a，b值进行测定，从而计算出△E；
首先利用色差计对样品1的吸收或反射光的L1，a1，b1值进行测定，
根据公式：
Figure GDA0003478252180000031
计算出△E1；
然后，依次分别对样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N进行测定，分别计算出△E2、△E3、△E4、△E5、△E6、△E7……△En；
在步骤03中，对每一个样品的测定采用多点平均法，然后计算出平均值的方法；
针对样品1，在20厘米×20厘米的污泥样品中，找出5个典型点位，通过色差计的测定，分别计算出5个典型点位的△E1.1、△E1.2、△E1.3、△E1.4、△E1.5，由此，计算出5个典型点位的平均值△E1平均；然后，依次计算出样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N的色差：△E2平均、△E3平均、△E4平均、△E5平均、△E6平均、△E7平均……△En平均；
步骤04，参照步骤3的方法，针对样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N，采用多点平均法，利用量热仪测量并计算出污泥样品热值Q1平均、Q2平均、Q3平均、Q4平均、Q5平均、Q6平均、Q7平均……Qn平均；
步骤05，建立XY平面直角坐标系，以色差(△E)为X轴的值，热值(Q)为Y轴的值，各个污泥样品对应的坐标值分别为：
样品1(浅黄1)的坐标为，X1＝△E1平均，Y1＝Q1平均，
样品2(黄2)的坐标为，X2＝△E2平均，Y2＝Q2平均，
样品3(黄褐3)的坐标为，X3＝△E3平均，Y3＝Q3平均，
……
样品N(黑N)的坐标为，Xn＝△En平均，Yn＝Qn平均，
在XY平面直角坐标系中标出各个样品对应的点并以色差由低往高依次将各点拟合连成曲线，此曲线即污泥色差-热值曲线(△E-Q)；
步骤06：对于任何一种待测的污泥，只要根据其颜色，首先计算该污泥的色差值△E待测，根据步骤5中获得的污泥色差-热值曲线(△E-Q)，在X轴中代入△E待测，就可以在曲线中直接查找出对应的热值Q(即Y坐标的值)。
本发明提示，本例中，步骤01至步骤05进行完毕后，对于待测污泥样品，在计算出待测污泥的色差值△E待测之后，除了可以利用曲线查找出待测污泥的热值Q之外，还可以采用电脑自动计算的方法。采用电脑自动计算的方法，必须将包含在步骤01至步骤05中以获得△E平均-Q平均数学关系的计算内容以电脑程序语言的方式录入到电脑中由此形成△E平均-Q平均专用计算程序。利用△E平均-Q平均专用计算程序，对于任何一种待测的污泥，只要根据其颜色，首先计算该污泥的色差值△E待测，则可以在电脑中输入△E待测由程序直接计算出热值Q。

Claims (5)

1.一种基于CIELAB色彩空间快速测算污泥热值的方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤01，根据污泥样品颜色由浅至深，命名为样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N；其中，样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N，可以对应备注为浅黄1、黄2、黄褐3、褐4、黑褐5、黑6，黑7，……黑N；
步骤02，将色差计设置成以CIE规定的白光标准D65中的光源作为基准点，即将步骤01中技术人员目测判别污泥颜色时的光源或等价光源作为色差计的基准点，此时色彩空间L，a，b值均为0，色差值为0，即L0＝0，a0＝0，b0＝0，△E＝0；
步骤03，利用色差计对各个污泥样品的吸收或反射光的L，a，b值进行测定，从而计算出△E；首先利用色差计对样品1的吸收或反射光的L1，a1，b1值进行测定，
根据公式：
Figure FDA0003478252170000011
计算出△E1，然后，依次分别对样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N进行测定，分别计算出△E2、△E3、△E4、△E5、△E6、△E7……△En；
步骤04，参照步骤03的方法，针对样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N，采用多点平均法，利用氧弹量热仪测量并计算出污泥样品热值Q1平均、Q2平均、Q3平均、Q4平均、Q5平均、Q6平均、Q7平均……Qn平均；
步骤05，建立XY平面直角坐标系，以色差△E为X轴的值，热值Q为Y轴的值，各个污泥样品对应的坐标值分别为：
样品1，即浅黄1的坐标为，X1＝△E1平均，Y1＝Q1平均，
样品2，即黄2的坐标为，X2＝△E2平均，Y2＝Q2平均，
样品3，即黄褐3的坐标为，X3＝△E3平均，Y3＝Q3平均，
……
样品N，即黑N的坐标为，Xn＝△En平均，Yn＝Qn平均，
在XY平面直角坐标系中标出各个样品对应的点并以色差由低往高依次将各点拟合连成曲线，此曲线即污泥色差-热值曲线；
步骤06：对于任何一种待测的污泥，只要根据其颜色，首先计算该污泥的色差值△E待测，根据步骤5中获得的污泥色差-热值曲线，在X轴中代入△E待测，就可以在曲线中直接查找出对应的热值Q。
2.根据权利要求1所述的一种基于CIELAB色彩空间快速测算污泥热值的方法，其特征是，在步聚02中，所有污泥需事先充分混匀，污泥颜色需要经过本领域3名及以上普通技术人员在CIE规定的白光标准D65条件下与标准比色卡对照进行感观评价。
3.根据权利要求1所述的一种基于CIELAB色彩空间快速测算污泥热值的方法，其特征是，在步骤03中，对每一个样品的测定采用多点平均法，然后计算出平均值的方法。
4.根据权利要求3所述的一种基于CIELAB色彩空间快速测算污泥热值的方法，其特征是，在步骤03中，针对样品1，在20厘米×20厘米的污泥样品中，依据固体废物取样规则，找出5个典型点位，通过色差计的测定，分别计算出5个典型点位的△E1.1、△E1.2、△E1.3、△E1.4、△E1.5，由此，计算出5个典型点位的平均值△E1平均；然后，依次计算出样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7……样品N的色差：△E2平均、△E3平均、△E4平均、△E5平均、△E6平均、△E7平均……△En平均。
5.根据权利要求3所述的一种基于CIELAB色彩空间快速测算污泥热值的方法，其特征是，在步骤03和步骤04中，所取得结果至少需要同时获得2名及以上技术人员认可。
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