基于圖像技術的污水懸浮顆粒濃度檢測系統(tǒng)設計

張磊 陳蘭 劉康 章華

【摘 要】污水懸浮顆粒濃度是檢測水質(zhì)的一個重要參考指標，基于水和水中懸浮顆粒對光具有不同反射特性，本課題提出了基于圖像技術的污水懸浮顆粒濃度檢測方案。通過TMS320C6748控制攝像頭采集氧化溝中污水圖像，結合圖像處理技術計算出污水懸浮顆粒濃度，實時VGA顯示圖像和濃度，根據(jù)濃度值控制排泥泵的開啟和關閉時間，并通過ZigBee無線模塊將濃度值傳輸給中控系統(tǒng)遠程監(jiān)測。

【關鍵詞】污水懸浮顆粒濃度；檢測系統(tǒng)；圖像處理

中圖分類號：TP391 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）16-0130-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.16.059

【Abstract】The concentration of suspended particles in sewage is an important reference index for water quality detection. Based on the different reflection characteristics of light in water and suspended particles in water， a method based on image technology is proposed to detect the concentration of suspended particles in sewage. The sewage image in oxidation ditch is collected by TMS320C6748 control camera， and the concentration of suspended particles is calculated by image processing technology. The real-time VGA displays the image and concentration， and the time of opening and closing the sludge pump is controlled according to the concentration value， and the concentration value is transmitted to the remote control system by the ZigBee wireless module.

【Key words】Concentration of suspended particulate matter；Detection system；Image processing

0 引言

隨著社會的發(fā)展，人們生活水平的提高，對水的工業(yè)污染和生活污染越來越嚴重。水質(zhì)的好壞直接關系到人們的生活健康，準確檢測污水懸浮顆粒濃度是保證經(jīng)過污水處理工藝處理的污水的質(zhì)量的關鍵，也是準確判斷排泥泵排泥時間的關鍵。由于傳統(tǒng)的污水懸浮顆粒濃度檢測設備的在線性和實時性都較差，而且受到污水的長時間浸泡和沖刷，不但檢測的準確率降低，還極容易使設備損壞。因此，本課題針對傳統(tǒng)檢測設備以上的不足之處，提出了一種新的基于圖像技術的污水懸浮顆粒濃度檢測方法。

1 系統(tǒng)總體結構

系統(tǒng)選用TMS320C6748作為主處理器，控制高清攝像頭獲取氧化溝中的污水圖像，并對獲取的污水圖像進行數(shù)字圖像處理計算污水懸浮顆粒濃度，實時通過VGA顯示污水懸浮顆粒的濃度值，通過Zigbee無線傳輸模塊將濃度值實時傳輸給中控系統(tǒng)，根據(jù)濃度值計算排泥泵的排泥時間以RS485開關量信號形式輸出控制排泥泵的開啟和關閉。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 圖像采集電路

圖像采集電路中的圖像傳感芯片選用的是OV5640，該芯片的成像分辨率為2592*1944，整體性能較高。OV5640圖像傳感器芯片的引腳D[9：0]直接連接到DSP芯片TMS320C6748的引腳，其中，HREF和HSYNC引腳接在一起。當PWND引腳電壓上拉到與DOVDD引腳的電壓一樣時，即控制OV5640芯片進入節(jié)電模式。

2.2 ZigBee無線通信電路

ZigBee無線電路是選用順舟科技的SZ05-ADV超遠距離Zigbee模塊與TMS320C6748連接。SZ05-ADV模塊采用的是加強型Zigbee無線技術，能夠?qū)崿F(xiàn)比普通模塊更遠距離的通信，其組網(wǎng)方式更加的靈活自由，抗干擾能力更強。具體電路是Zigbee模塊與主芯片之間通過串口連接。

2.3 電源電路

電源電路選用廣州金升陽LH05-25系列AC-DC電源模塊將提供的電壓進行降壓處理，該模塊輸入電壓范圍寬為50/60Hz的85-264VAC，穩(wěn)壓輸出、低紋波、低噪聲，轉(zhuǎn)化效率高達85%，輸出為5VDC，具有短路、過流、過壓保護功能。

3 系統(tǒng)軟件設計

污水處理現(xiàn)場環(huán)境復雜，采集到的圖像具有噪聲多、干擾大的特點，所以先要對獲取的圖像進行預處理，如圖2所示，利用光照不均勻校正算法去除由關照引起的光照不均勻現(xiàn)象，然后利用模糊閾值分割方法對圖像進行二值化分割，根據(jù)分割后的二值化圖像計算污水懸浮顆粒濃度，為了提高檢測的精度，將連續(xù)三次處理計算結果進行平均，得出最終的濃度值，然后通過VGA實時顯示污水懸浮顆粒濃度，通過ZigBee模塊將濃度志發(fā)送給上位機，并根據(jù)濃度值控制排泥泵排泥時間。

4 結語

本文突出了對污水懸浮顆粒濃度進行檢測的重要性。提出了污水懸浮顆粒濃度檢測方案。設計了一種基于圖像技術的污水懸浮顆粒濃度檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)具有實時性好、檢測準確度高、安全可靠及便于安裝等優(yōu)點。

【參考文獻】

[1]楊艷民.污水處理控制系統(tǒng)開發(fā)[D].大連：大連輕工業(yè)學院碩士學位論文.2007.

[2]田金云.煤泥水濃度超聲檢測技術的研究[D].北京：中國礦業(yè)大學博士學位論文.2013.

[3]周雪.污水處理系統(tǒng)污泥濃度在線監(jiān)測與控制[D].北京：華北電力大學碩士學位論文.2013.

[4]張陽潔.基于閾值的圖像分割技術在簡牘中的應用[D].成都：成都理工大學碩士學位論文.2010.

[5]李鋒.智能光電式污泥濃度檢測儀的研制[D].天津：天津科技大學博士學位論文.2002.

[6]劉榮麗.圖像處理技術在在摻氣濃度測量中的應用研究[D].四川：四川大學碩士學位論文.2003.

[7]陳俊濤，張乾龍，楊露.煤泥水濃度檢測的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].煤炭技術，2014，33（11）.