CN113697916B - 一种沉淀池水控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种沉淀池水控制系统及方法，包括：沉淀池，用于污水的沉淀，侧壁为透光设置，且在池内设有若干标定单元；标定单元，浸没于沉淀池的池水内，且各个标定单元之间具有横向位差；图像获取单元，用于获取标定单元在沉淀池内的水下图像，并向控制单元发送图像信息，设置于沉淀池的侧壁处；控制单元，用于接收图像信息，并基于图像信息向执行模块发送控制命令；执行模块，用于进行加药控制、进出水控制和污泥排放，包括有加药单元、阀门单元和排污单元；该沉淀池水控制系统及方法能够降低处理成本，能够加速颗粒沉淀，缩小颗粒沉淀时间。

Description

一种沉淀池水控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种沉淀池水控制系统及方法。
背景技术
沉淀池主要利用的是水流中悬浮杂质颗粒向下沉淀速度大于水流向上流动速度，又或者向下沉淀时间小于水流流出沉淀池的时间，从而使得杂质与水流分离，实现水的净化。在实际运行的过程中，沉淀池中的水流从出水堰顶溢流会带来水流的上升流速，这时沉淀速度小于上升流速的颗粒会随水流走，沉淀速度等于上升流速的颗粒会悬浮在池中，只有沉淀速度大于上升流速的颗粒才会在沉淀池中往下沉形成污泥沉淀，因而沉淀颗粒在沉淀池中沉淀到池底所需要的时间与水流在沉淀池的水力停留时间有关，也就是与池体的深度有关。一般池体越浅，颗粒越容易到达池底，然而池底过低又容易激起池底已经沉淀的污泥上升。因此，如何提升处理工艺和处理系统，并尽可能降低处理成本，使得在不改变池底深度的情况下控制沉淀效果，一直是本领域备受关注的技术难题。
现有的沉淀池水控制系统，多是采用卷积神经网络来进行水下图像识别，然而这种方式需要在庞大的数据集上训练卷积神经网络，使其能看到足够多的对象示例以进行泛化，从而达到较高的准确度，这种方式成本度较高，且不利于快速普及推广使用。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种降低处理成本，能够加速颗粒沉淀，缩小颗粒沉淀时间的沉淀池水控制系统及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种沉淀池水控制系统，包括：
沉淀池，用于污水的沉淀，侧壁为透光设置，且在池内设有若干标定单元；
标定单元，浸没于沉淀池的池水内，且各个标定单元之间具有横向位差；
图像获取单元，用于获取标定单元在沉淀池内的水下图像，并向控制单元发送图像信息，设置于沉淀池的侧壁处；
控制单元，用于接收图像信息，并基于图像信息向执行模块发送控制命令；
执行模块，用于进行加药控制、进出水控制和污泥排放，包括有加药单元、阀门单元和排污单元。
进一步的，标定单元由若干依次竖向吊挂的标定物组成，该标定单元的顶部和底部分别与沉淀池的顶部和底部形成可拆卸连接，标定物呈锥形设置，且表面具有若干反光点。
进一步的，图像获取单元包括有LED灯组和摄像头模块，LED灯组对标定单元表面的反光点进行照射，摄像头模块具有CMOS感光元件，并通过CMOS感光元件对沉淀池内的标定单元进行光学成像，该摄像头模块为具有120°广角的玻璃组镜头，且采集区域覆盖标定单元。
进一步的，控制单元包括有存储模块、预处理模块、中值滤波模块和对比模块，预处理模块用于对图像信息进行对比度增强和灰度化处理，以生成预处理图像，中值滤波模块用于对预处理图像进行中值滤波，以生成滤波图像，存储模块用于对完全沉淀的沉淀池进行图像采集，以得到参考图像，对比模块用于对图像信息和参考图像进行比对判断。
进一步的，加药单元为絮凝剂加药泵，阀门单元为进水口阀门和出水口阀门，排污单元为排污阀门，基于控制单元发送的控制命令，进行絮凝剂加药泵的启闭，进水口阀门和出水口阀门的启闭，以及排污阀门的启闭。
本发明所要解决的另一技术问题为提供一种沉淀池水控制方法，包括：
对完全沉淀的沉淀池内标定单元进行图像采集，以获得参考图像；
对沉淀池内的未沉淀污水的标定单元进行图像采集，以获得图像信息；
对参考图像和图像信息进行比对，基于所测得的标定单元数量，以及标定单元表面反光点的数量，向执行模块发送控制命令；
执行模块基于控制命令进行加药控制、进出水控制和污泥排放。
进一步的，基于参考图像对沉淀池划分为清水区间、浑浊区间和沉淀区间，其中，加药单元具有至少三个加药泵，同样分别位于沉淀池的清水区间、浑浊区间和沉淀区间内，阀门单元位于沉淀池的清水区间，排污单元位于沉淀池的沉淀区间。
进一步的，每一标定物的表面具有若干呈锥形分布的反光点，该反光点由固定在标定物表面的反光片组成。
进一步的，每一标定单元具有至少三个标定物，且分别位于沉淀池的清水区间、浑浊区间和沉淀区间内。
进一步的，图像采集时采用具有120°广角的玻璃组镜头的摄像头模块对沉淀池的清水区间、浑浊区间和沉淀区间进行同时采集。
本发明的有益效果是：
通过采用了标定单元的方式配合进行池内图像的采集，基于对标定单元的图像采集，来判断池内絮凝物的沉淀状态，以控制沉淀池进行加药、排污和进出水；而由于沉淀池的特殊性，絮凝物沉淀后池内图像较为清晰，且池内的流动性差，与传统的水下图像识别相比，其采集图像的误差性小，清晰度高，相比于传统水下图像识别系统中，通过卷积神经网络来识别水下图像的方式，本方案实现更为简单，且成本更低，沉淀控制能力较强。
附图说明
图1为本发明的采用广角镜头的结构示意图；
图2为本发明的采用标准镜头的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
参阅图1所示，一种具有控制装置的沉淀池，包括有沉淀池本体和控制装置7，所述沉淀池本体的侧壁呈透明设置，所述的沉淀池本体具有进水口阀门1、出水口阀门2、排污阀门3和加药装置4，所述控制装置7包括有设置于沉淀池本体内的标定装置5，及设置于沉淀池本体外的摄像装置6，及分别与摄像装置6、进水口阀门1、出水口阀门2、排污阀门3和加药装置4连接的控制装置7，所述标定装置5包括有吊绳51，及若干与吊绳51连接的标定物52，标定物52的表面贴有若干反光片53。
所述标定物52呈锥形设置，各个反光片53在标定物52的表面呈锥形分布。
所述沉淀池本体的底部设有挂扣8，吊绳51与该沉淀池本体底部的挂扣8处形成钩挂，所述沉淀池本体的顶部设有振动电机9，吊绳51与该振动电机9的震源处形成连接。
所述的摄像装置6包括有支架，及安装于支架上的摄像头，及安装于支架上的LED灯组，所述摄像头内置有CMOS感光元件，该摄像头和LED灯组设置于沉淀池本体的侧壁位置，朝向于标定物52方向。
所述沉淀池本体内具有清水区间、浑浊区间和沉淀区间，所述标定物52设有至少三个，且分别位于清水区间、浑浊区间和沉淀区间，所述加药装置4设有至少三组，且分别位于清水区间、浑浊区间和沉淀区间，所述摄像头为一具有120°广角的玻璃组镜头。
实施例2
参阅图2所示，本方案与实施例1的区别仅在于，所述摄像头由三个分别朝向清水区间、浑浊区间和沉淀区间的标准镜头组成。
实施例3
一种沉淀池水控制系统，包括：
沉淀池，用于污水的沉淀，侧壁为透光设置，且在池内设有若干标定单元；
标定单元，浸没于沉淀池的池水内，且各个标定单元之间具有横向位差；
图像获取单元，用于获取标定单元在沉淀池内的水下图像，并向控制单元发送图像信息，设置于沉淀池的侧壁处；
控制单元，用于接收图像信息，并基于图像信息向执行模块发送控制命令；
执行模块，用于进行加药控制、进出水控制和污泥排放，包括有加药单元、阀门单元和排污单元。
标定单元由若干依次竖向吊挂的标定物52组成，该标定单元的顶部和底部分别与沉淀池的顶部和底部形成可拆卸连接，标定物52呈锥形设置，且表面具有若干反光点。
锥形的标定物52用于避免絮凝物在标定物52上堆积，锥形结构能够使絮凝物自然沉降于沉淀池内，更进一步的说，还可采用振动装置使标定物52进行一定程度的振动，如振动电机9等，避免絮凝物堆积在标定物52上。
图像获取单元包括有LED灯组和摄像头模块，LED灯组对标定单元表面的反光点进行照射，摄像头模块具有CMOS感光元件，并通过CMOS感光元件对沉淀池内的标定单元进行光学成像，该摄像头模块为具有120°广角的玻璃组镜头，且采集区域覆盖标定单元。
LED灯组通过沉淀池的侧壁对沉淀池内进行照射，照射光源的穿透标准以完全沉淀的情况下，能够照射至标定物52表面，并通过反光点折射回来由CMOS感光元件接收到为准。
控制单元包括有存储模块、预处理模块、中值滤波模块和对比模块，预处理模块用于对图像信息进行对比度增强和灰度化处理，以生成预处理图像，中值滤波模块用于对预处理图像进行中值滤波，以生成滤波图像，存储模块用于对完全沉淀的沉淀池进行图像采集，以得到参考图像，对比模块用于对图像信息和参考图像进行比对判断。
控制单元为集成控制芯片，通过对图像进行一定程度的处理后进行对比判断，基于判断结果来决定絮凝物的沉淀状态，并基于沉淀状态向执行模块发送控制命令。
加药单元为絮凝剂加药泵，阀门单元为进水口阀门1和出水口阀门2，排污单元为排污阀门3，基于控制单元发送的控制命令，进行絮凝剂加药泵的启闭，进水口阀门1和出水口阀门2的启闭，以及排污阀门3的启闭。
实施例4
一种沉淀池水控制方法，包括：
对完全沉淀的沉淀池内标定单元进行图像采集，以获得参考图像；
对沉淀池内的未沉淀污水的标定单元进行图像采集，以获得图像信息；
对参考图像和图像信息进行比对，基于所测得的标定单元数量，以及标定单元表面反光点的数量，向执行模块发送控制命令；
执行模块基于控制命令进行加药控制、进出水控制和污泥排放。
基于参考图像对沉淀池划分为清水区间、浑浊区间和沉淀区间，其中，加药单元具有至少三个加药泵，同样分别位于沉淀池的清水区间、浑浊区间和沉淀区间内，阀门单元位于沉淀池的清水区间，排污单元位于沉淀池的沉淀区间。
每一标定物52的表面具有若干呈锥形分布的反光点，该反光点由固定在标定物52表面的反光片53组成。
每一标定单元具有至少三个标定物52，且分别位于沉淀池的清水区间、浑浊区间和沉淀区间内。
图像采集时采用具有120°广角的玻璃组镜头的摄像头模块对沉淀池的清水区间、浑浊区间和沉淀区间进行同时采集。
在本实施例中采用了120°广角的玻璃组镜头来进行图像的采集，但也可以采用多个标准镜头分别对清水区间、浑浊区间和沉淀区间来进行图像采集。
在本方案中，对于沉淀池内沉淀情况的判断逻辑为，当清水区间、浑浊区间和沉淀区间所识别的各个标定物上的反光点数量呈递减时，则判断为浑浊状态，进行定时定量的加药操作；当清水区间、浑浊区间和沉淀区间所识别的各个标定物上的反光点数量呈相近时，则判断为沉淀中状态，停止加药操作；当清水区间、浑浊区间和沉淀区间所识别的各个标定物上的反光点数量呈增时，则判断为沉淀状态；当清水区间、浑浊区间和沉淀区间所识别的各个标定物上的反光点数量与参考图像相近时，则判断为完全沉淀状态，进行排污操作和出水操作。
本发明的有益效果是：
通过采用了标定单元的方式配合进行池内图像的采集，基于对标定单元的图像采集，来判断池内絮凝物的沉淀状态，以控制沉淀池进行加药、排污和进出水；而由于沉淀池的特殊性，絮凝物沉淀后池内图像较为清晰，且池内的流动性差，与传统的水下图像识别相比，其采集图像的误差性小，清晰度高，相比于传统水下图像识别系统中，通过卷积神经网络来识别水下图像的方式，本方案实现更为简单，且成本更低，沉淀控制能力较强。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种沉淀池水控制系统，其特征在于，包括：
沉淀池，用于污水的沉淀，侧壁为透光设置，且在池内设有若干标定单元；
标定单元，浸没于沉淀池的池水内，且各个标定单元之间具有横向位差；
图像获取单元，用于获取标定单元在沉淀池内的水下图像，并向控制单元发送图像信息，设置于沉淀池的侧壁处；
控制单元，用于接收图像信息，并基于图像信息向执行模块发送控制命令；
执行模块，用于进行加药控制、进出水控制和污泥排放，包括有加药单元、阀门单元和排污单元；
标定单元由若干依次竖向吊挂的标定物组成，该标定单元的顶部和底部分别与沉淀池的顶部和底部形成可拆卸连接，标定物呈锥形设置，且表面具有若干反光点；
图像获取单元包括有LED灯组和摄像头模块，LED灯组对标定单元表面的反光点进行照射，摄像头模块具有CMOS感光元件，并通过CMOS感光元件对沉淀池内的标定单元进行光学成像，该摄像头模块为具有120°广角的玻璃组镜头，且采集区域覆盖标定单元；
该沉淀池水控制方法，包括：
对完全沉淀的沉淀池内标定单元进行图像采集，以获得参考图像；
对沉淀池内的未沉淀污水的标定单元进行图像采集，以获得图像信息；
对参考图像和图像信息进行比对，基于所测得的标定单元数量，以及标定单元表面反光点的数量，向执行模块发送控制命令；
执行模块基于控制命令进行加药控制、进出水控制和污泥排放。
2.根据权利要求1所述的沉淀池水控制系统，其特征在于：控制单元包括有存储模块、预处理模块、中值滤波模块和对比模块，预处理模块用于对图像信息进行对比度增强和灰度化处理，以生成预处理图像，中值滤波模块用于对预处理图像进行中值滤波，以生成滤波图像，存储模块用于对完全沉淀的沉淀池进行图像采集，以得到参考图像，对比模块用于对图像信息和参考图像进行比对判断。
3.根据权利要求1所述的沉淀池水控制系统，其特征在于：加药单元为絮凝剂加药泵，阀门单元为进水口阀门和出水口阀门，排污单元为排污阀门，基于控制单元发送的控制命令，进行絮凝剂加药泵的启闭，进水口阀门和出水口阀门的启闭，以及排污阀门的启闭。
4.根据权利要求1所述的沉淀池水控制系统，其特征在于：基于参考图像对沉淀池划分为清水区间、浑浊区间和沉淀区间，其中，加药单元具有至少三个加药泵，同样分别位于沉淀池的清水区间、浑浊区间和沉淀区间内，阀门单元位于沉淀池的清水区间，排污单元位于沉淀池的沉淀区间。
5.根据权利要求4所述的沉淀池水控制系统，其特征在于：每一标定物的表面具有若干呈锥形分布的反光点，该反光点由固定在标定物表面的反光片组成。
6.根据权利要求5所述的沉淀池水控制系统，其特征在于：每一标定单元具有至少三个标定物，且分别位于沉淀池的清水区间、浑浊区间和沉淀区间内。
7.根据权利要求6所述的沉淀池水控制系统，其特征在于：图像采集时采用具有120°广角的玻璃组镜头的摄像头模块对沉淀池的清水区间、浑浊区间和沉淀区间进行同时采集。
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