摘 要:信息处理技术介入自来水行业是近年来水厂发展最显著的特点,本文在分析了数据采集跟踪系统的基础上,重点对于水厂自动加药控制系统中的数据采集跟踪系统关键技术进行分析,提出了采集检测系统方案,有利于提高水厂自动化水平。
关键词:水处理;数据采集;检测系统方案;检测传感器;图像采集卡
水厂自动加药控制系统中包括主要目的是为了高效地、自动地控制混凝剂的加注量,本文主要就其中的数据采集跟踪系统相关问题进行分析。
1 数据采集跟踪系统
在水处理控制系统中,数据采集跟踪系统是重要的组成部分,也是整个水处理控制系统顺利工作的关键和基础。其目的是使控制系统能够及时、方便地获得杂质颗粒在沉淀池中的沉淀效果,帮助控制系统实时、高效地控制混凝剂的投放量,使水处理控制系统中混凝过程达到理想的效果。本文的数据采集跟踪系统,最终的目的就是为了获得水中絮体颗粒的沉降速度,控制沉降速度在一个标准范围内,来评价水处理混凝效果和自动控制混凝剂的加注,这是本文主要的研究目的。
2 采集检测系统方案
图像采集检测系统作为整个检测系统的最前端,主要包括检测传感器、图像数字化以及图像传输,它是整个检测系统的硬件基础。图像采集部分获取图像的实时性、图像的质量以及数据结构都直接关系到后续的运动目标检测、跟踪与理解,所以就要求所设计的图像采集系统既要满足图像的实时性要求,又能保证采集到的图像有较高的质量[1,2]。
在设计图像采集部分的过程中,本文主要考虑检测目标是混凝过程中形成的絮体颗粒大小、重心坐标、宽度和高度等,所以所设计的硬件系统,既要能兼顾系统的速度和性能,又要能保证不浪费资源。经过长期的研究和试验,确认絮体颗粒沉降速度和沉淀池出水浊度有着良好的相关性,在深入研究目前的混凝剂加注控制系统的基础上。
检测传感器被放置在沉淀池的入水口处,对沉淀池中形成的絮体颗粒进行实时摄像,将所拍摄到的图像经电缆线传输到图像采集卡,计算机再通过图像采集卡对絮体图像进行处理,用所编写的程序对所采集的图像信息加以处理,并跟踪计算得到絮体的沉降速度,并与所采集到的原水进水流量的多少进行综合,自动调整混凝剂的加注量,达到理想的混凝效果。
3 检测传感器设计
本文采用的摄像机是面阵CCD摄像机。CCD是固态图像传感器,其原理是读取布设在半导体衬底上许多感光小单元的光电信号来实现摄像。CCD摄像机是整个絮体检测传感器的核心。根据课题的设计需求,本文选择的摄像机是CE-7850C系列,其分辨率为768×576×24位。
将检测传感器安装在反应池的末端下部20cm浸在水中,水从上面的进水孔流入,当传感器发生抖动时,为了避免传感器底部的絮凝物污染正常的絮凝图像,将出水孔置于整个传感器的底部,使水从下面的出水孔流出。内部有26×20mm的取样窗,传感器内有水流减速功能,能将传感器外部的较快的水流速度缓慢地减小到1CTa/S以下流经取样窗,缓慢减速还能避免絮体破碎,以便能真实取样。
传感探测器内部结构设计的好坏直接关系到成像质量,传感器内部具有高分辨工业CDD摄像头,絮体图像经视频电缆传送到图像采集卡上,再由采集卡传输到电脑进行显示和跟踪处理。为了得到清晰稳定的图像,传感器内部使用LED发光管照明,光源照明系统设计采用反射照明法。LED光源在摄像系统的同一侧对流入采样区域的水样进行照明,当光线照到絮体时,光线将反射,因此所拍得图像是有絮体处为亮点,背景为暗点。同时,希望只有照射到絮体的光线才能被反射,其余的光线全部被吸收,这样有利于提高图像的对比和成像质量。
4 图像采集卡
图像采集卡作为图像采集和处理核心部分,把检测传感器采集到的图像信号直接存储到计算机内,它的性能直接关系到整个系统的实时性,为此本文选用了北京大恒有限公司的DH-CG300图像卡,大恒DH-CG300视频采集卡采用了PCI总线,所以采集的图像数据传输基本不占用CPU时间,并可将图像直接传送到计算机内存或显存,是当今市场上相当流行的一种图像采集卡,它适用于图像处理、工业控制多媒体监控、办公自动化等领域。
5 结语
首先简述了本文所要研究的图像采集检测系统的总体方案;接着,阐述了水下检测传感器的外部结构和内部原理,检测传感器内部光源照明原理,并设计了光线吸收器以提高成像质量;最后,介绍了所选用的图像采集卡相关内容。
参考文献
[1]忻培强, 万由令, 江有为, 等. 用于污水处理的计算机监控与数据采集系统[J].江苏大学学报(自然科学版), 2003,24(4).
[2]崔光亮, 冯正进, 苏纯, 等. SCADA系统在污水处理中的应用[J].自动化仪表, 2003,24(10).
关键词:水处理;数据采集;检测系统方案;检测传感器;图像采集卡
水厂自动加药控制系统中包括主要目的是为了高效地、自动地控制混凝剂的加注量,本文主要就其中的数据采集跟踪系统相关问题进行分析。
1 数据采集跟踪系统
在水处理控制系统中,数据采集跟踪系统是重要的组成部分,也是整个水处理控制系统顺利工作的关键和基础。其目的是使控制系统能够及时、方便地获得杂质颗粒在沉淀池中的沉淀效果,帮助控制系统实时、高效地控制混凝剂的投放量,使水处理控制系统中混凝过程达到理想的效果。本文的数据采集跟踪系统,最终的目的就是为了获得水中絮体颗粒的沉降速度,控制沉降速度在一个标准范围内,来评价水处理混凝效果和自动控制混凝剂的加注,这是本文主要的研究目的。
2 采集检测系统方案
图像采集检测系统作为整个检测系统的最前端,主要包括检测传感器、图像数字化以及图像传输,它是整个检测系统的硬件基础。图像采集部分获取图像的实时性、图像的质量以及数据结构都直接关系到后续的运动目标检测、跟踪与理解,所以就要求所设计的图像采集系统既要满足图像的实时性要求,又能保证采集到的图像有较高的质量[1,2]。
在设计图像采集部分的过程中,本文主要考虑检测目标是混凝过程中形成的絮体颗粒大小、重心坐标、宽度和高度等,所以所设计的硬件系统,既要能兼顾系统的速度和性能,又要能保证不浪费资源。经过长期的研究和试验,确认絮体颗粒沉降速度和沉淀池出水浊度有着良好的相关性,在深入研究目前的混凝剂加注控制系统的基础上。
检测传感器被放置在沉淀池的入水口处,对沉淀池中形成的絮体颗粒进行实时摄像,将所拍摄到的图像经电缆线传输到图像采集卡,计算机再通过图像采集卡对絮体图像进行处理,用所编写的程序对所采集的图像信息加以处理,并跟踪计算得到絮体的沉降速度,并与所采集到的原水进水流量的多少进行综合,自动调整混凝剂的加注量,达到理想的混凝效果。
3 检测传感器设计
本文采用的摄像机是面阵CCD摄像机。CCD是固态图像传感器,其原理是读取布设在半导体衬底上许多感光小单元的光电信号来实现摄像。CCD摄像机是整个絮体检测传感器的核心。根据课题的设计需求,本文选择的摄像机是CE-7850C系列,其分辨率为768×576×24位。
将检测传感器安装在反应池的末端下部20cm浸在水中,水从上面的进水孔流入,当传感器发生抖动时,为了避免传感器底部的絮凝物污染正常的絮凝图像,将出水孔置于整个传感器的底部,使水从下面的出水孔流出。内部有26×20mm的取样窗,传感器内有水流减速功能,能将传感器外部的较快的水流速度缓慢地减小到1CTa/S以下流经取样窗,缓慢减速还能避免絮体破碎,以便能真实取样。
传感探测器内部结构设计的好坏直接关系到成像质量,传感器内部具有高分辨工业CDD摄像头,絮体图像经视频电缆传送到图像采集卡上,再由采集卡传输到电脑进行显示和跟踪处理。为了得到清晰稳定的图像,传感器内部使用LED发光管照明,光源照明系统设计采用反射照明法。LED光源在摄像系统的同一侧对流入采样区域的水样进行照明,当光线照到絮体时,光线将反射,因此所拍得图像是有絮体处为亮点,背景为暗点。同时,希望只有照射到絮体的光线才能被反射,其余的光线全部被吸收,这样有利于提高图像的对比和成像质量。
4 图像采集卡
图像采集卡作为图像采集和处理核心部分,把检测传感器采集到的图像信号直接存储到计算机内,它的性能直接关系到整个系统的实时性,为此本文选用了北京大恒有限公司的DH-CG300图像卡,大恒DH-CG300视频采集卡采用了PCI总线,所以采集的图像数据传输基本不占用CPU时间,并可将图像直接传送到计算机内存或显存,是当今市场上相当流行的一种图像采集卡,它适用于图像处理、工业控制多媒体监控、办公自动化等领域。
5 结语
首先简述了本文所要研究的图像采集检测系统的总体方案;接着,阐述了水下检测传感器的外部结构和内部原理,检测传感器内部光源照明原理,并设计了光线吸收器以提高成像质量;最后,介绍了所选用的图像采集卡相关内容。
参考文献
[1]忻培强, 万由令, 江有为, 等. 用于污水处理的计算机监控与数据采集系统[J].江苏大学学报(自然科学版), 2003,24(4).
[2]崔光亮, 冯正进, 苏纯, 等. SCADA系统在污水处理中的应用[J].自动化仪表, 2003,24(10).