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基于图像技术的生化需氧量检测及装置开发

修瑞天  
【摘要】:BOD检测是水质检测重要的环节之一。污水处理厂将它用作到工艺设计和处理能力的主要参数,也是衡量污水处理厂效率和运行状况的主要措施之一。针对传统检测方法具有耗时长、耗人力、化学性质不能及时反映,以及BOD新型的检测仪器成本高和系统复杂庞大等缺点。因此,设计开发出准确快速的BOD在线检测装置意义重大。本文以碘量法和计算机视觉为基础,依据分光光度法的基本原理,采用机器视觉技术,进行相关BOD检测的研究,开发了一套新型BOD在线检测装置。装置的硬件部分包括计算机、无影稳压光源、继电器反应池和阀门等,软件部分包括图像采集程序。图像处理程序和加药控制程序。硬件上为化学反应提供了稳定的外部条件,软件上实现了对加药量的精确控制。通过自然光源、日光灯和无影稳压光源的对比实验,得出最佳的实验光源为无影稳压光源。试验确定了最佳的颜色特征值为R值,硫代硫酸钠的最佳的滴定量分别为5mL和15mL。实验数据分析,当BOD的值小于2mg/L时,我们采用的是第三组线性模型,间隔5天所测得的两个模型分别是Y=-0.05048x+187.1,R~2=0.9764;Y=-0.05439x+187.2,R~2=0.989。当BOD的值大于2mg/L时,采用第一组线性模型,这两个线性模型为Y=-0.03858x+190.8,R~2=0.9747;Y=-0.0458x+192.7,R~2=0.988。根据多次测量数据结果进行对比分析,选定范围为[0,620]、[0,558]、[0,496]的溶液分别确定线性区间,5天后选定[0,558]、[0,527]、[0,434]位线性区间。第一次测得的线性区间[0,620]、[0,558],第二次测得的线性区间选择的[0,496]、[0,434]。将关系模型编写到自动检测模块,并进行了重复性检测实验,得出了绝对误差。实验结果表明,测得的BOD值均在所规定的标准区间内,得到的两组实验模型可靠。针对本文的图像法检测BOD,利用了计算机视觉和图像处理技术,判定滴定终点,代替了人眼,滴定更佳精确。虽然时间上与传统的碘量法一样,根据颜色值得出了两组最佳的颜色模型,在该模型的条件下测得BOD值更加精确。实验过程中,加药过程全程由计算机控制,相比较人工加药也更加精准。


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