CN115417492B - 基于水下视觉的高级氧化系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于水下视觉的高级氧化系统及控制方法，涉及自动控制技术领域，该系统应用于污水反应池，包括进水区、接触区、反应区和出水区，该系统包括：第一水下图像采集装置，用于采集接触区的第一图像信息；第二水下图像采集装置，用于采集反应区的第二图像信息；第三水下图像采集装置，用于采集出水区的第三图像信息；图像处理装置，与第一水下图像采集装置、第二水下图像采集装置以及第三水下图像采集装置电连接，图像处理装置用于基于第一图像信息、第二图像信息以及第三图像信息确定对应的水质监控信息；曝气装置，与图像处理装置电连接并与臭氧供气源导通连接，用于基于水质监控信息执行对应的臭氧供应调节操作。

Description

基于水下视觉的高级氧化系统及控制方法

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体地涉及一种基于水下视觉的氧化系统以及一种高级氧化系统的控制方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，人类生活活动越来越繁荣，由此导致人们对物质需求的不断提高，而为了满足人们日益增长的物质需求，工业生产的规模和种类也在不断增长，但由此导致了环境问题。

为了解决日益增加的环境问题，相关规定提出对环境污染的更高处理要求，例如针对污水处理，要求进一步提高污水资源化利用水平，由此进一步提高了对污水处理及资源化利用工艺的要求。

在现有的污水处理技术中，存在多种污水处理技术或污水处理工艺，而以臭氧接触氧化法为代表的高级氧化技术由于能够快速、无选择性、彻底利用强氧化性的羟基自由基氧化各种有机与无机污染物，其污水处理效果较好，因此得到广泛应用，然而在实际应用过程中，技术人员发现现有技术至少存在如下技术问题：

为了保证充分的氧化去污效果，现有臭氧接触氧化技术主要通过向污水中投放过量的臭氧以保证对污水进行充分的处理，然而一方面，过量的臭氧投放将导致对环境的新污染，而针对过量臭氧的处理将导致企业额外的成本；另一方面，水质处于不断变化，因此传统的臭氧投放技术对臭氧的利用率较低，同时在水质较好时，会进一步提高臭氧对环境的影响，提高企业的臭氧处理成本。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述技术问题，本发明实施例提供一种基于水下视觉的高级氧化系统及控制方法，通过对现有污水氧化处理系统进行改进，采用全自动控制的方式对臭氧的供给进行自适应控制，从而实现了臭氧的精确供给，提高了臭氧的利用率，降低了环境污染，提高了员工的工作安全性。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种基于水下视觉的高级氧化系统，所述高级氧化系统应用于污水反应池，所述污水反应池包括进水区、接触区、反应区和出水区，所述高级氧化系统包括：第一水下图像采集装置，配置于所述接触区，用于采集所述接触区的第一图像信息；第二水下图像采集装置，配置于所述反应区，用于采集所述反应区的第二图像信息；第三水下图像采集装置，配置于所述出水区，用于采集所述出水区的第三图像信息；图像处理装置，与所述第一水下图像采集装置、所述第二水下图像采集装置以及所述第三水下图像采集装置电连接，所述图像处理装置用于基于所述第一图像信息、所述第二图像信息以及所述第三图像信息确定对应的水质监控信息；曝气装置，与所述图像处理装置电连接并与臭氧供气源导通连接，用于基于所述水质监控信息执行对应的臭氧供应调节操作。

优选地，所述水质监控信息包括色度监控信息，所述基于所述第一图像信息、所述第二图像信息以及所述第三图像信息确定对应的水质监控信息，包括：依次对所述第一图像信息、所述第二图像信息以及所述第三图像信息进行图像识别，获得对应的第一色度信息、第二色度信息以及第三色度信息；对所述第一色度信息、所述第二色度信息以及所述第三色度信息进行分析，获得色度变化信息；判断所述色度变化信息是否大于预设色度阈值，生成第一判断结果；基于所述第一判断结果生成对应的色度监控信息。

优选地，所述依次对所述第一图像信息、所述第二图像信息以及所述第三图像信息进行图像识别，获得对应的第一色度信息、第二色度信息以及第三色度信息，包括：依次对所述第一图像信息、所述第二图像信息以及所述第三图像信息进行图像校正处理，获得校正后第一图像、校正后第二图像以及校正后第三图像；对所述校正后第一图像、所述校正后第二图像以及所述校正后第三图像进行颜色采样，获得对应的第一实时色度信息、第二实时色度信息以及第三实时色度信息，显示所述第一实时色度信息、所述第二实时色度信息以及所述第三实时色度信息；基于所述第一实时色度信息、所述第二实时色度信息以及所述第三实时色度信息获得对应的第一平均色度、第二平均色度以及第三平均色度；将所述第一平均色度作为第一色度信息，将所述第二平均色度作为第二色度信息以及将所述第三平均色度作为第三色度信息。

优选地，所述水质监控信息还包括透明度监控信息，所述高级氧化系统还包括配置于所述出水区液面上方的水上图像采集装置，以及配置于所述出水区液面下方的可升降目标装置，所述水上图像采集装置与所述图像处理装置电连接，所述水上图像采集装置用于获取针对所述目标装置的目标图像；所述图像处理装置还用于：基于所述目标图像确定出水透明度；判断所述出水透明度是否小于预设透明度限值，生成第二判断结果；基于所述第二判断结果生成对应的透明度监控信息。

优选地，所述臭氧供应调节操作包括提高臭氧供应操作和降低臭氧供应操作，所述基于所述水质监控信息执行臭氧供应调节操作，包括：若所述色度变化信息大于所述预设色度阈值或所述出水透明度小于所述预设透明度限值，执行提高臭氧供应操作；若所述色度变化信息小于等于所述预设色度阈值或所述出水透明度大于等于所述预设透明度限值，执行降低臭氧供应操作。

优选地，所述高级氧化系统还包括回流通路，所述回流通路的输入端与所述出水区连通，输出端与所述进水区连通，所述基于所述处理效果评估结果执行臭氧供应调节操作，还包括：在执行所述提高臭氧供应操作之前，控制所述回流通路提高回流量；获取对应的第一调节后色度变化信息或第一调节后出水透明度；基于所述第一调节后色度变化信息或所述第一调节后出水透明度执行对应的臭氧供应调节操作；或在执行所述降低臭氧供应操作之后，获取对应的第二调节后色度变化信息或第二调节后出水透明度；基于所述第二调节后色度变化信息或所述第二调节后出水透明度执行对应的回流通路调节操作。

优选地，所述臭氧供应调节操作还包括异常曝气器关停操作，所述第一水下图像采集装置为高速图像采集装置，所述第一图像信息为高速图像，所述图像处理装置还用于：对所述高速图像进行预处理操作，获得预处理后信息；对所述预处理后信息进行特征分析，获得所述接触区的气泡特征信息；基于所述气泡特征信息判断所述接触区的气泡是否满足预设形态条件；在确定所述气泡不满足所述预设形态条件的情况下，确定形态异常气泡；所述曝气装置还用于：基于所述形态异常气泡执行对应的异常曝气器关停操作。

优选地，所述曝气装置包括多个曝气器，所述图像处理装置还用于：从所述高速图像中提取针对所述曝气器的曝气器监控信息；获取预设神经网络识别模型；基于所述预设神经网络识别模型对所述曝气器监控信息进行识别，获得对应的识别结果，所述识别结果包括清洁曝气器或污堵曝气器；所述高级氧化系统还包括与所述曝气器连接的清洁装置，在确定所述识别结果为污堵曝气器之后，还包括：控制所述清洁装置执行对应的曝气器清洁操作。

优选地，所述高级氧化系统还包括配置于所述进水区的第一酸碱检测装置以及配置于所述出水区的第二酸碱检测装置，所述控制所述清洁装置执行对应的曝气器清洁操作，包括：获取所述第一酸碱检测装置采集的第一酸碱信息以及获取所述第二酸碱检测装置采集的第二酸碱信息；基于所述第一酸碱信息和所述第二酸碱信息判断污水反应池内是否满足预设酸碱要求；若是，控制所述清洁装置执行对应的曝气器清洁操作；否则，执行酸碱度异常报警操作。

相应的，本发明还提供一种基于水下视觉的高级氧化系统的控制方法，所述高级氧化系统应用于污水反应池，所述污水反应池包括进水区、接触区、反应区和出水区，所述控制方法包括：采集所述接触区的第一图像信息、所述反应区的第二图像信息以及所述出水区的第三图像信息，所述第一图像信息、所述第二图像信息和所述第三图像信息均通过对应的水下图像采集装置采集；基于所述第一图像信息、所述第二图像信息以及所述第三图像信息确定对应的水质监控信息；基于所述水质监控信息执行对应的臭氧供应调节操作。

通过本发明提供的技术方案，本发明至少具有如下技术效果：

通过对传统污水氧化处理系统进行自动化升级，根据污水在处理过程中的水质情况对臭氧的供给进行自动化调整，从而实现了臭氧的精确供应，保证了臭氧的最大化利用率和最小化浪费率，提高了企业的经营效益，避免臭氧泄露对环境造成的污染，提高了员工的工作安全性；

另一方面，同时对曝气装置进行实时自动监控，并对曝气装置的污堵进行自动清洁，以及对曝气装置的损坏进行自动管理以及及时报警，进一步保证了氧化系统对臭氧的供给精确性和可靠性，满足了企业的实际需求。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明实施例提供的基于水下视觉的高级氧化系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的基于水下视觉的高级氧化系统中确定水质监控信息的具体实现流程图；

图3是本发明实施例提供的基于水下视觉的高级氧化系统的控制方法的具体实现流程图。

附图标记说明

100进水区 101进水管道

102第一酸碱检测装置200接触区

201第一水下图像采集装置

300反应区 301第二水下图像采集装置

400出水区 401第三水下图像采集装置

402水上图像采集装置 403目标装置

404升降轮轴 405第二酸碱检测装置

406出水管道

500曝气装置 501曝气支管阀

502清洁装置 600臭氧供气源

700回流通路 701变频回流泵

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

本发明实施例中的术语“系统”和“网络”可被互换使用。“多个”是指两个或两个以上，鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本发明实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

请参见图1，本发明实施例提供一种基于水下视觉的高级氧化系统，所述高级氧化系统应用于污水反应池，所述污水反应池包括进水区100、接触区200、反应区300和出水区400，所述高级氧化系统包括：第一水下图像采集装置201，配置于所述接触区200，用于采集所述接触区200的第一图像信息；第二水下图像采集装置301，配置于所述反应区300，用于采集所述反应区300的第二图像信息；第三水下图像采集装置401，配置于所述出水区400，用于采集所述出水区400的第三图像信息；图像处理装置(未示出)，与所述第一水下图像采集装置201、所述第二水下图像采集装置301以及所述第三水下图像采集装置401电连接，所述图像处理装置用于基于所述第一图像信息、所述第二图像信息以及所述第三图像信息确定对应的水质监控信息；曝气装置500，与所述图像处理装置电连接并与臭氧供气源600导通连接，用于基于所述水质监控信息执行对应的臭氧供应调节操作。

在一种可能的实施方式中，将废水或污水引入本发明实施例提供的基于水下视觉的高级氧化系统进行氧化处理，污水从进水区100的进水管道101进入，当进水区中的水达到一定程度后，从上方漫入接触区200，在本发明实施例中，该接触区可以分为A区和B区，例如左边的作为A区，右边的作为B区，中间设置格挡部，在污水处理的过程中，臭氧供气源600经过供气管道(未示出)从曝气装置500中投入臭氧对污水进行氧化处理，污水在接触区中与臭氧进行充分的接触，通过将接触区设置为由中间格挡区分的左右两个区域，在污水流动的过程中，通过AB区域形成内回流系统，能够使得污水与臭氧能够更加充分的接触和融合，同时能够提高池内透明度，防止机器视觉致盲。

在接触区内进行充分接触后，污水在反应区300中进行充分反应，然后流入出水区400，并通过出水区400的出水管道406排出。而在现有技术中，上述臭氧在通过曝气装置500喷入接触区200的过程中，往往是喷入过量的臭氧，以保证臭氧与污水的充分反应，然而现有技术造成了臭氧资源的浪费以及对环境的污染，因此为了解决上述技术问题，在接触区200内配置第一水下图像采集装置201，在反应区内配置第二水下图像采集装置301以及在出水区配置第三水下图像采集装置401，在污水氧化处理的过程中，通过第一水下图像采集装置201对接触区200内进行实时图像采集，并获得对应的第一图像信息，以及通过第二水下图像采集装置301和第三水下图像采集装置401对反应区和出水区进行实时图像采集，获得对应的第二图像信息以及第三图像信息，当然，本领域技术人员很容易知道，可以根据实际需求采用间隔预定时间段进行图像采集以获得上述图像信息，图像处理装置(未示出)在获得上述图像信息后进行图像处理，并根据处理后的图像信息对污水反应池内的水质进行监控并获得对应的水质监控信息，根据该水质监控信息自动控制曝气装置500执行对应的臭氧供应调节操作，从而实现臭氧供给的自适应调节功能，例如可以为每个曝气装置500设置曝气支管阀501，通过控制曝气支管阀501的阀门大小就能够有效控制臭氧的供气大小，从而实现臭氧供应调节操作。

在本发明实施例中，通过在现有的污水处理系统中，配置额外的图像采集装置对污水反应池内的氧化反应进行实时监控，并根据监控结果控制曝气装置500进行自适应的臭氧供应调节，能够大大提高臭氧的利用率，提高企业的经营效益，同时有效减少臭氧逸散至空气中的量，降低对环境的污染，保障了工作人员的人身安全。

例如请参见图2，在本发明实施例中，所述水质监控信息包括色度监控信息，所述基于所述第一图像信息、所述第二图像信息以及所述第三图像信息确定对应的水质监控信息，包括：

S41)依次对所述第一图像信息、所述第二图像信息以及所述第三图像信息进行图像识别，获得对应的第一色度信息、第二色度信息以及第三色度信息；

S42)对所述第一色度信息、所述第二色度信息以及所述第三色度信息进行分析，获得色度变化信息；

S43)判断所述色度变化信息是否大于预设色度阈值，生成第一判断结果；

S44)基于所述第一判断结果生成对应的色度监控信息。

进一步的，在本发明实施例中，所述依次对所述第一图像信息、所述第二图像信息以及所述第三图像信息进行图像识别，获得对应的第一色度信息、第二色度信息以及第三色度信息，包括：依次对所述第一图像信息、所述第二图像信息以及所述第三图像信息进行图像校正处理，获得校正后第一图像、校正后第二图像以及校正后第三图像；对所述校正后第一图像、所述校正后第二图像以及所述校正后第三图像进行颜色采样，获得对应的第一实时色度信息、第二实时色度信息以及第三实时色度信息，显示所述第一实时色度信息、所述第二实时色度信息以及所述第三实时色度信息；基于所述第一实时色度信息、所述第二实时色度信息以及所述第三实时色度信息获得对应的第一平均色度、第二平均色度以及第三平均色度；将所述第一平均色度作为第一色度信息，将所述第二平均色度作为第二色度信息以及将所述第三平均色度作为第三色度信息。

具体的，首先依次对所获取的每张图像信息进行图像识别，在一种可能的实施方式中，首先对所获取的每张图像信息进行图像校正处理，并获得对应的校正后第一图像信息、校正后第二图像信息以及校正后第三图像信息，然后对上述校正后图像信息进行颜色采样，例如可以对上述校正后图像信息中的多个像素点的颜色进行采样，并获得对应的第一实时色度信息、第二实时色度信息以及第三实时色度信息，即获得了接触区200、反应区300以及出水区400的实时色度信息，实现了对各个区域中色度分布状态的实时感知，可以对用户进行实时显示。在此基础上，进一步根据上述色度信息分别获取每个区域的平均色度，并将上述获得的第一平均色度作为第一色度信息，将所述第二平均色度作为第二色度信息以及将所述第三平均色度作为第三色度信息，并作为后续处理的数据依据。

此时进一步根据上述色度信息进行分析，并获得对应的色度变化信息，例如根据两两相邻区域的色度差可以确定色度去除效果或色度去除效率，此时可以根据预设色度阈值，例如该预设色度阈值为预设色度去除效果值或预设色度去除效率值，将实时的色度去除效果值与该预设色度去除效果值进行比较，或将实时的色度去除效率值与该预设色度去除效率值进行比较，从而生成对应的第一判断结果，并将判断结果作为对应的色度监控信息，在后续的处理过程中，根据上述色度变化信息可以执行对应的臭氧供应调节操作，从而实现臭氧的自适应供给，例如在本发明实施例中，可以基于PID控制算法对上述调节过程进行控制，以实现更精确的过程控制。

然而在实际应用过程中，仅通过控制臭氧的供给来对污水的氧化过程进行调节，依然存在调节效果不足的技术问题。

为了解决上述技术问题，在本发明实施例中，所述水质监控信息还包括透明度监控信息，所述高级氧化系统还包括配置于所述出水区400液面上方的水上图像采集装置402，以及配置于所述出水区400液面下方的可升降目标装置403，所述水上图像采集装置402与所述图像处理装置电连接，所述水上图像采集装置402用于获取针对所述目标装置403的目标图像；所述图像处理装置还用于：基于所述目标图像确定出水透明度；判断所述出水透明度是否小于预设透明度限值，生成第二判断结果；基于所述第二判断结果生成对应的透明度监控信息。

在一种可能的实施方式中，该目标装置403为塞氏盘，塞氏盘可以通过设置于污水反应池上方的升降轮轴404进行升降控制，在应用过程中，水上图像采集装置402实时采集塞氏盘的图像信息，并判断是否能够清晰查看，具体的，可以通过计算图片梯度等方式来分析和判断，若无法清晰查看，则控制升降轮轴404上下移动，以控制塞氏盘在出水区400的下方上下移动，直至水上图像采集装置402能够清晰查看到塞氏盘，则根据此时塞氏盘在出水区400中的深度可以确定出水区400中的出水透明度。此时判断该出水透明度是否小于预设透明度限值，并生成对应的第二判断结果，以及进一步生成对应的透明度监控信息作为水质监控信息。此时根据上述水质监控信息对臭氧的供应进行调节控制。

在本发明实施例中，所述臭氧供应调节操作包括提高臭氧供应操作和降低臭氧供应操作，所述基于所述水质监控信息执行臭氧供应调节操作，包括：若所述色度变化信息大于所述预设色度阈值或所述出水透明度小于所述预设透明度限值，执行提高臭氧供应操作；若所述色度变化信息小于等于所述预设色度阈值或所述出水透明度大于等于所述预设透明度限值，执行降低臭氧供应操作。

对于本领域技术人员很容易知道，在本发明实施例的基础上，也可以将上述色度变化信息和出水透明度相结合对臭氧的供应进行调节，以实现更精确的调控结果，因此也应该属于本发明实施例的保护范围，在此不做过多赘述。

而在实际应用过程中，若在将污水通入接触区200后直接进行污水处理，则可能因污水脏污浓度过大而导致图像采集装置的视觉致盲，从而降低图像识别精确性，同时降低臭氧与所有污染物的接触效率。

为了解决上述技术问题，在本发明实施例中，所述高级氧化系统还包括回流通路700，所述回流通路700的输入端与所述出水区400连通，输出端与所述进水区100连通，所述基于所述处理效果评估结果执行臭氧供应调节操作，还包括：在执行所述提高臭氧供应操作之前，控制所述回流通路700提高回流量；获取对应的第一调节后色度变化信息或第一调节后出水透明度；基于所述第一调节后色度变化信息或所述第一调节后出水透明度执行对应的臭氧供应调节操作；或在执行所述降低臭氧供应操作之后，获取对应的第二调节后色度变化信息或第二调节后出水透明度；基于所述第二调节后色度变化信息或所述第二调节后出水透明度执行对应的回流通路调节操作。

在一种可能的实施方式中，通过设置回流通路700将出水区400和进水区100相连接，并将出水区400中的处理后的水再次导入进水区100中，例如可以在回流通路700中配置变频回流泵701来将出水区400中的水再次导入进水区100，在实际应用过程中，若确定污水反应池内的污水氧化效果不足，则需要提高臭氧供应操作，在执行提高臭氧供应操作之前，为了提高控制精确性，进一步控制回流通路提高回流量，例如加大变频回流泵701以提高回流量，此时处理后的污水进入进水区100，使得进水区100中的污水被稀释后再进入接触区200，从而有效降低污水的浓度，避免第一水下图像采集装置201的致盲效果，同时有效提高污水与臭氧的接触效率。此时获取对应的第一调节后色度变化信息或第一调节后出水透明度，并根据上述第一调节后色度变化信息或第一调节后出水透明度再次执行对应的臭氧供应调节操作，例如在一种实施例中，根据第一调节后色度变化信息或第一调节后出水透明度确定出水水质依然没有达到期望值，则进一步提高臭氧供给，以实现更充分的氧化反应，提高污水处理效果。

另一方面，若在确定出水水质已经超过期望值，则可以确定臭氧供应过量，此时优先执行降低臭氧供应操作，以避免臭氧的浪费和环境污染，此时进一步获取对应的第二调节后色度变化信息或第二调节后出水透明度，并根据第二调节后色度变化信息或第二调节后出水透明度执行对应的回流通路调节操作，例如在另一实施例中，在进行降低臭氧供应操作后，出水水质依然超过期望值，则降低回流通路700的回流量，以使得臭氧能够与更多的污水进行氧化反应，提高臭氧利用率。

在本发明实施例中，通过在现有污水反应池内的内循环的基础上，进一步配置污水反应池的外循环，并将臭氧供应以及回流供应相结合对整个污水的氧化反应进行精确控制，从而实现了对臭氧的更高使用效率，降低了臭氧的浪费，提高了员工的人身安全。

然而，在使用过程中，曝气装置500可能因老化破裂或因污水中的杂质堵塞而无法正常工作，并导致污水处理效率的降低以及企业经营成本的增加。

为了解决上述技术问题，在本发明实施例中，对老化破裂导致无法正常工作的技术问题，所述臭氧供应调节操作还包括异常曝气器关停操作，所述第一水下图像采集装置201为高速图像采集装置，所述第一图像信息为高速图像，所述图像处理装置还用于：对所述高速图像进行预处理操作，获得预处理后信息；对所述预处理后信息进行特征分析，获得所述接触区的气泡特征信息；基于所述气泡特征信息判断所述接触区的气泡是否满足预设形态条件；在确定所述气泡不满足所述预设形态条件的情况下，确定形态异常气泡；所述曝气装置500还用于：基于所述形态异常气泡执行对应的异常曝气器关停操作。

在一种可能的实施方式中，将第一水下图像采集装置201配置为高速摄像头，并采集接触区内的高速图像，例如该高速图像为接触区内针对气泡的气泡图像，在采集到高速图像后，首先进行预处理操作，例如通过二值化处理、滤波、分水岭分割算法等方式进行预处理操作，并获得预处理后信息，此时对该预处理后信息进行特征分析，并从中提取出表征接触区中的气泡的气泡特征信息，在本发明实施例中，该气泡特征信息包括但不限于气泡的气泡体积、界面面积等信息，此时基于该气泡特征信息判断接触区的气泡是否满足预设形态条件，具体的，可以实时将上述气泡特征与历史气泡特征进行形态比较，若当前气泡特征信息大于历史特征均值的一定程度，具体的，例如大于历史均值的3倍标准差，则可以确定当前气泡特征出现异常，可能是曝气装置500出现破裂导致，因此立即确定存在形态异常的形态异常气泡，并根据该形态异常气泡所在位置控制对应的曝气器执行异常曝气器关停操作，以避免臭氧资源的浪费和泄露，同时，还可以在对应的用户界面发出对应的报警提示信息，以提示用户及时进行处理。

在本发明实施例中，通过利用臭氧在供气的过程中的气泡特征，对曝气装置500是否正常运行进行实时监控，能够及时有效的发现曝气装置500的损坏或异常，并及时进行对应的处理，大大降低了因曝气装置500损坏或异常导致的臭氧泄露或臭氧利用率降低，保障了企业的经营效益。

进一步的，在实际应用过程中，由于污水中杂质多种多样，对曝气装置500所造成的影响也各不相同，例如其中的杂质(例如为污水中的盐分结晶结垢)将曝气装置堵塞的情况，若每次堵塞均派遣相关技术人员前往人工处理，则可能费时费力，人工成本大大增加。

为了解决上述技术问题，采用对曝气装置500的异常情况进行进一步的精确分析和确定，并在确定仅是堵塞的情况下，采用自动清洁的方式进行处理，从而在实现保障曝气装置500的使用稳定性的基础上，避免技术人员的频繁出勤，降低企业经营成本。具体的，在本发明实施例中，所述曝气装置包括多个曝气器，所述图像处理装置还用于：从所述高速图像中提取针对所述曝气器的曝气器监控信息；获取预设神经网络识别模型；基于所述预设神经网络识别模型对所述曝气器监控信息进行识别，获得对应的识别结果，所述识别结果包括清洁曝气器或污堵曝气器；所述高级氧化系统还包括与所述曝气器连接的清洁装置502，在确定所述识别结果为污堵曝气器之后，还包括：控制所述清洁装置502执行对应的曝气器清洁操作。

在一种可能的实施方式中，该清洁装置502包括洗涤管路和雾化阀，洗涤液通过洗涤管路进入曝气器，雾化阀在打开和关闭状态之间切换，以控制洗涤液是否能够进入曝气器，在应用过程中，图像处理装置从高速图像中进一步提取针对曝气器的曝气器监控信息，然后获取预设神经网络识别模型，例如该预设神经网络识别模型为预先基于大量的曝气器图像作为训练数据集进行训练后获得的神经网络模型，通过该预设神经网络识别模型能够识别出曝气器当前为清洁曝气器还是污堵曝气器。

在通过该预设神经网络识别模型对实时获取的高速图像进行识别后，获得针对当前曝气器的识别结果，例如在一种实施例中，识别出当前曝气器为污堵曝气器，因此立即控制清洁装置502执行曝气器清洁操作，具体的，通过打开上述雾化阀以将清洁液导入曝气器中进行清洁，从而进一步提高氧化系统的工作稳定性，提高对污水氧化处理的稳定性和可靠性。

在本发明实施例中，通过针对曝气器的工作状况进行实时监控，并对曝气器的污堵情况进行自动化清洁处理，而不再需要由人工进行现场清洁处理，大大提高了针对曝气器的污堵的清洁效率，降低了人工成本，提高了企业经营效益，同时清洁的过程中不会对其他曝气器的正常使用造成影响，因此保障了企业的经营效益。

然而在实际应用过程中，技术人员发现，虽然通过上述自动清洁方法能够对曝气器的污堵情况进行自动清洁，然而清洁过程中的清洁液可能对污水的氧化处理过程造成影响，因此为了进一步保证氧化过程的精确性和有效性，需要对清洁过程进行监控和管理。

在本发明实施例中，所述高级氧化系统还包括配置于所述进水区100的第一酸碱检测装置102以及配置于所述出水区400的第二酸碱检测装置405，所述控制所述清洁装置502执行对应的曝气器清洁操作，包括：获取所述第一酸碱检测装置采集的第一酸碱信息以及获取所述第二酸碱检测装置采集的第二酸碱信息；基于所述第一酸碱信息和所述第二酸碱信息判断污水反应池内是否满足预设酸碱要求；若是，控制所述清洁装置502执行对应的曝气器清洁操作；否则，执行酸碱度异常报警操作。

在一种可能的实施方式中，第一酸碱检测装置102为碱度仪，第二酸碱检测装置405为pH计，在实际应用过程中，在污水进入进水区100时，通碱度仪采集进水区100的污水的第一酸碱信息，在污水经过氧化处理后，在出水区400通过pH计采集出水区400的第二酸碱信息，在实际监控过程中，优选地，首先基于第一酸碱信息将进水区100内的污水控制在高碱度条件下，然后根据该第一酸碱信息结合清洁液投放量、清洁时间等参数可以计算确定在出水区400的期望pH值，将该期望pH值与第二酸碱信息进行比较，可以确定第二酸碱信息是否满足预设酸碱要求，例如当第一酸碱信息处于预设高碱度范围内且第二酸碱信息与期望pH值之间的偏差在预设偏差范围内时，可以确定污水反应池内的酸碱环境满足清洁要求，此时控制清洁装置502执行对应的曝气器清洁操作，从而实现了精确、可靠的曝气清洁操作。

在本发明实施例中，通过对传统的污水氧化处理系统进行升级改造，基于多维度条件对臭氧的供应进行自动化调节，实现了臭氧的精确供应和高效利用，提高了企业的经营效益，降低了环境污染，提高了工作安全性；同时通过对曝气器的使用状况进行实时监控，有效保证了曝气器的可靠、稳定运行。

下面结合附图对本发明实施例所提供的基于水下视觉的氧化方法进行说明。

请参见图3，基于同一发明构思，本发明实施例提供一种基于水下视觉的高级氧化系统的控制方法，所述高级氧化系统应用于污水反应池，所述污水反应池包括进水区、接触区、反应区和出水区，其特征在于，所述控制方法包括：

S10)采集所述接触区的第一图像信息、所述反应区的第二图像信息以及所述出水区的第三图像信息，所述第一图像信息、所述第二图像信息和所述第三图像信息均通过对应的水下图像采集装置采集；

S20)基于所述第一图像信息、所述第二图像信息以及所述第三图像信息确定对应的水质监控信息；

S30)基于所述水质监控信息执行对应的臭氧供应调节操作。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (8)

1.一种基于水下视觉的高级氧化系统，所述高级氧化系统应用于污水反应池，所述污水反应池包括进水区、接触区、反应区和出水区，其特征在于，所述高级氧化系统包括：

第一水下图像采集装置，配置于所述接触区，用于采集所述接触区的第一图像信息；

第二水下图像采集装置，配置于所述反应区，用于采集所述反应区的第二图像信息；

第三水下图像采集装置，配置于所述出水区，用于采集所述出水区的第三图像信息；

图像处理装置，与所述第一水下图像采集装置、所述第二水下图像采集装置以及所述第三水下图像采集装置电连接，所述图像处理装置用于基于所述第一图像信息、所述第二图像信息以及所述第三图像信息确定对应的水质监控信息；

曝气装置，与所述图像处理装置电连接并与臭氧供气源导通连接，用于基于所述水质监控信息执行对应的臭氧供应调节操作；

所述第一水下图像采集装置为高速图像采集装置，所述第一图像信息为高速图像，所述曝气装置包括多个曝气器，所述图像处理装置还用于：

从所述高速图像中提取针对所述曝气器的曝气器监控信息；

获取预设神经网络识别模型；

基于所述预设神经网络识别模型对所述曝气器监控信息进行识别，获得对应的识别结果，所述识别结果包括清洁曝气器或污堵曝气器；

所述高级氧化系统还包括与所述曝气器连接的清洁装置，在确定所述识别结果为污堵曝气器之后，还包括：

控制所述清洁装置执行对应的曝气器清洁操作；

所述高级氧化系统还包括配置于所述进水区的第一酸碱检测装置以及配置于所述出水区的第二酸碱检测装置，所述控制所述清洁装置执行对应的曝气器清洁操作，包括：

获取所述第一酸碱检测装置采集的第一酸碱信息以及获取所述第二酸碱检测装置采集的第二酸碱信息；

基于所述第一酸碱信息和所述第二酸碱信息判断污水反应池内是否满足预设酸碱要求；

若是，控制所述清洁装置执行对应的曝气器清洁操作；

否则，执行酸碱度异常报警操作；

所述基于所述第一酸碱信息和所述第二酸碱信息判断污水反应池内是否满足预设酸碱要求，包括：

基于所述第一酸碱信息、清洁液投放量、清洁时间确定与所述出水区对应的期望pH值；

将所述期望pH值与所述第二酸碱信息进行比较，确定污水反应池内是否满足预设酸碱要求。

2.根据权利要求1所述的高级氧化系统，其特征在于，所述水质监控信息包括色度监控信息，所述基于所述第一图像信息、所述第二图像信息以及所述第三图像信息确定对应的水质监控信息，包括：

依次对所述第一图像信息、所述第二图像信息以及所述第三图像信息进行图像识别，获得对应的第一色度信息、第二色度信息以及第三色度信息；

对所述第一色度信息、所述第二色度信息以及所述第三色度信息进行分析，获得色度变化信息；

判断所述色度变化信息是否大于预设色度阈值，生成第一判断结果；

基于所述第一判断结果生成对应的色度监控信息。

3.根据权利要求2所述的高级氧化系统，其特征在于，所述依次对所述第一图像信息、所述第二图像信息以及所述第三图像信息进行图像识别，获得对应的第一色度信息、第二色度信息以及第三色度信息，包括：

依次对所述第一图像信息、所述第二图像信息以及所述第三图像信息进行图像校正处理，获得校正后第一图像、校正后第二图像以及校正后第三图像；

对所述校正后第一图像、所述校正后第二图像以及所述校正后第三图像进行颜色采样，获得对应的第一实时色度信息、第二实时色度信息以及第三实时色度信息，显示所述第一实时色度信息、所述第二实时色度信息以及所述第三实时色度信息；

基于所述第一实时色度信息、所述第二实时色度信息以及所述第三实时色度信息获得对应的第一平均色度、第二平均色度以及第三平均色度；

将所述第一平均色度作为第一色度信息，将所述第二平均色度作为第二色度信息以及将所述第三平均色度作为第三色度信息。

4.根据权利要求2所述的高级氧化系统，其特征在于，所述水质监控信息还包括透明度监控信息，所述高级氧化系统还包括配置于所述出水区液面上方的水上图像采集装置，以及配置于所述出水区液面下方的可升降目标装置，所述水上图像采集装置与所述图像处理装置电连接，

所述水上图像采集装置用于获取针对所述目标装置的目标图像；

所述图像处理装置还用于：

基于所述目标图像确定出水透明度；

判断所述出水透明度是否小于预设透明度限值，生成第二判断结果；

基于所述第二判断结果生成对应的透明度监控信息。

5.根据权利要求4所述的高级氧化系统，其特征在于，所述臭氧供应调节操作包括提高臭氧供应操作和降低臭氧供应操作，所述基于所述水质监控信息执行臭氧供应调节操作，包括：

若所述色度变化信息大于所述预设色度阈值或所述出水透明度小于所述预设透明度限值，执行提高臭氧供应操作；

若所述色度变化信息小于等于所述预设色度阈值或所述出水透明度大于等于所述预设透明度限值，执行降低臭氧供应操作。

6.根据权利要求5所述的高级氧化系统，其特征在于，所述高级氧化系统还包括回流通路，所述回流通路的输入端与所述出水区连通，输出端与所述进水区连通，基于处理效果评估结果执行臭氧供应调节操作，还包括：

在执行所述提高臭氧供应操作之前，控制所述回流通路提高回流量；

获取对应的第一调节后色度变化信息或第一调节后出水透明度；

基于所述第一调节后色度变化信息或所述第一调节后出水透明度执行对应的臭氧供应调节操作；或

在执行所述降低臭氧供应操作之后，获取对应的第二调节后色度变化信息或第二调节后出水透明度；

基于所述第二调节后色度变化信息或所述第二调节后出水透明度执行对应的回流通路调节操作。

7.根据权利要求1所述的高级氧化系统，其特征在于，所述臭氧供应调节操作还包括异常曝气器关停操作，所述图像处理装置还用于：

对所述高速图像进行预处理操作，获得预处理后信息；

对所述预处理后信息进行特征分析，获得所述接触区的气泡特征信息；

基于所述气泡特征信息判断所述接触区的气泡是否满足预设形态条件；

在确定所述气泡不满足所述预设形态条件的情况下，确定形态异常气泡；

所述曝气装置还用于：

基于所述形态异常气泡执行对应的异常曝气器关停操作。

8.一种基于水下视觉的高级氧化系统的控制方法，所述高级氧化系统应用于污水反应池，所述污水反应池包括进水区、接触区、反应区和出水区，其特征在于，所述控制方法包括：

采集所述接触区的第一图像信息、所述反应区的第二图像信息以及所述出水区的第三图像信息，所述第一图像信息、所述第二图像信息和所述第三图像信息均通过对应的水下图像采集装置采集；

基于所述第一图像信息、所述第二图像信息以及所述第三图像信息确定对应的水质监控信息；

基于所述水质监控信息执行对应的臭氧供应调节操作；

所述第一图像信息为高速图像，所述控制方法还包括：

从所述高速图像中提取曝气器监控信息；

获取预设神经网络识别模型；

基于所述预设神经网络识别模型对所述曝气器监控信息进行识别，获得对应的识别结果，所述识别结果包括清洁曝气器或污堵曝气器；

在确定所述识别结果为污堵曝气器之后，所述控制方法还包括：

执行对应的曝气器清洁操作；

所述执行对应的曝气器清洁操作，包括：

获取采集自所述进水区的第一酸碱信息以及获取采集自所述出水区的第二酸碱信息；

基于所述第一酸碱信息和所述第二酸碱信息判断污水反应池内是否满足预设酸碱要求；

若是，执行对应的曝气器清洁操作；

否则，执行酸碱度异常报警操作；

所述基于所述第一酸碱信息和所述第二酸碱信息判断污水反应池内是否满足预设酸碱要求，包括：

基于所述第一酸碱信息、清洁液投放量、清洁时间确定与所述出水区对应的期望pH值；

将所述期望pH值与所述第二酸碱信息进行比较，确定污水反应池内是否满足预设酸碱要求。

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