本发明涉及一种污水检测装置及方法，特别是涉及一种污水svi检测装置及其方法。
背景技术：
1、污泥体积指数(sludge volume index,svi)是衡量污水处理过程中活性污泥沉降性能的重要指标之一。svi值能较好地反映出活性污泥的松散程度和凝聚沉降性能，从而间接评估污水处理系统的运行状况。传统的svi检测方法主要依赖人工取样和实验室分析，这不仅耗时费力，而且由于人为操作的不可控因素，可能导致检测结果的不准确性。
2、当前市面上的svi检测装置多为手动或半自动设备，存在如下问题：
3、检测效率低：传统手动检测方法需要人工取样、静置、测量等多个步骤，整个过程耗时较长，难以满足大规模连续检测的需求。
4、数据准确性差：手动检测易受操作人员经验和环境条件的影响，导致检测结果的波动性较大，难以保证数据的准确性和一致性。
5、操作复杂：部分设备操作复杂，使用门槛较高，对操作人员的专业技能要求较高，增加了操作成本和培训成本。
6、鉴于上述问题，研发一种高效、准确、自动化的污水svi检测装置及方法，显得尤为迫切和重要。通过创新设计检测装置及方法，能够实现污水处理过程中任意阶段的svi的监测和数据采集，为污水处理系统的优化运行提供有力支持。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种污水svi检测装置及其方法，该污水svi检测方法在投加被检测污水后，可以实现自主检测并计算各类污水指标，包括沉降性能、速度、间隙水含量、絮凝状态和泥水界面等，丰富了测量的数据种类，以获得对被测污水更全面的评估；该污水svi检测装置通过处理器对摄像头采集到的视频结果分析计算后，可自动调节装置伸缩杆的长度和移动平台的位置以获得最佳图像效果，提高测量数据的精度；该污水svi检测装置较常规装置增多了光源的数量，同时采用正向、侧向多角度补光，可提高摄像头采集视频的亮暗对比度，提高所测得泥-水体积比的精度。
2、为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：一种污水svi检测方法，所述方法包括如下步骤：
3、s1、启动图像采集组件，定时采集泥水沉降组件中待检测污水的图像，每隔i秒采集一帧图像，i的取值范围为0至30，i为整数；并通过调节照明组件的亮度，以确保图像的光照条件；
4、s2、将采集到的图像通过如下图像处理方法处理：
5、使用浮点算法对采集的图像进行灰度化处理，以去除颜色信息，仅保留亮度信息；
6、对灰度化后的图像进行对数变换处理，以增强图像对比度；
7、使用高斯滤波算法对对数变换后的图像进行去噪处理，消除图像中的噪声；
8、对去噪后的图像进行锐化处理，提高图像的清晰度；
9、对锐化后的图像进行全局阈值二值化处理，将图像转换为黑白图像；
10、对二值化图像进行基于投影法的投影处理，通过计算图像的水平和垂直投影来提取目标区域；
11、提取的目标区域为沉降容器底部标记处到500ml标记处的区域，像素高度为h；
12、使用浮点算法对目标区域图像进行灰度化处理；
13、对灰度化图像中存在的不规则形状进行校正(包括边缘检测、霍夫变换和透视变换)，以确保图像的准确性；
14、对校正后的图像进行直方图均衡化处理，增强图像的细节；
15、使用高斯滤波算法对直方图均衡化后的图像进行去噪处理，进一步消除图像噪声；
16、对去噪后的图像进行锐化处理，提高图像清晰度；
17、对锐化后的图像进行全局阈值二值化处理，将图像转换为黑白图像；
18、对二值化图像进行膨胀后腐蚀的形态学运算，使用定义为圆形结构的膨胀核和腐蚀核进行处理；
19、对形态学运算后的图像进行基于投影法的投影处理，通过计算垂直投影中第一个纵坐标为0的点的横坐标，得到污泥液位面上层清液的像素高度h(j)，根据计算出第j分钟的污泥沉降比；
20、s4、根据计算出的污泥沉降比，以时间为横坐标，以污泥沉降比为纵坐标，绘制污泥沉降曲线；
21、s5、根据污泥沉降曲线，以时间为横坐标，以污泥沉降速率为纵坐标，绘制污泥沉降速率曲线；
22、s6、根据计算出污泥容积指数，其中，j＝30分钟，mlss为污泥浓度。
23、s7、根据上述所测量及计算获得的各参数可以求得
24、ssvsf＝w1*vs+w2*u+w3*c+w4*(1/svi)+w5*hs，其中w1、w2、w3、w4和w5为常数，vs为沉降速度，u为流速，c为污泥浓度，hs为污泥界面高度。
25、在一个实施例中，所述定时采集泥水沉降组件中待检测污水的图像包括：
26、在第一时间获取待检测污水的第一图像，根据所述第一图像识别的效果对所述移动平台和所述泥水沉降组件的位置进行负反馈调节，以获取优化的第二图像。
27、在一个实施例中，在所述定时采集泥水沉降组件中待检测污水的图像之前，所述方法包括：调节照明组件的亮度，以确保采集图像的光照条件。
28、一种污水svi检测装置，所述装置包括有主体机架1，用于固定各组件以及增强装置整体运行稳定性；
29、泥水沉降组件3，用于盛放被检测污水；
30、照明组件2，设置于所述主体机架1上，用于提供光源，所述光源的照射方向朝向所述泥水沉降组件3；
31、图像采集组件4，用于采集所述被检测污水的图像数据，并将所述图像数据传递至处理器；
32、处理器5，接收所述污水数据，并通过权利要求1所述的图像处理方法得到所述待检测污水的沉降分离程度，根据所述沉降分离程度控制所述泥水沉降组件3的位置，以获得优化图像数据。
33、在一个实施例中，所述主体机架1由多根铝型材组成，包括铝型材一1-1、铝型材二1-2、铝型材三1-3、铝型材四1-4、铝型材五1-5；
34、所述照明组件2包括移动平台2-1、环形光源2-2、矩形光源一2-3、矩形光源二2-4；所述移动平台2-1设置于铝型材四1-4和铝型材五1-5之间；所述移动平台2-1两侧为滑轮2-5可在水平方向上自由移动；所述环形光源2-2设置于移动平台2-1上，随移动平台2-1一起移动；所述矩形光源一2-3设置于铝型材1-4上；所述矩形光源二2-4设置于铝型材五1-5上；所述环形光源2-2、矩形光源一2-3、矩形光源二2-4的光照方向均对着泥水沉降组件3。
35、在一个实施例中，所述泥水沉降组件3包括伸缩杆3-1、开口箱3-2、量筒3-3、滑块3-4、滑轨3-5；所述伸缩杆3-1顶部固定于铝型材一1-1一侧；所述开口箱3-2的顶部与所述伸缩杆3-1底部连接，与伸缩杆3-1协同运动；所述开口箱3-2上端开口；所述开口箱3-2为一矩形和梯形拼接而成的中空箱体；所述开口箱3-2下端逐渐缩小为直径10cm的圆孔；所述量筒3-3顶部与开口箱3-2下端圆孔密闭连接，形成一个整体；所述滑块3-4固定于开口箱3-2上端远离伸缩杆3-1一侧；所述滑轨3-5固定于铝型材二1-2和铝型材三1-3上；所述滑块3-4设置于滑轨3-5上，可在竖直方向上自由移动。
36、在一个实施例中，所述泥水沉降组件3还包括泥水成分传感器3-6，所述泥水成分传感器3-6设置于所述量筒3-3内部，用于监测待检测污水的沉降情况并将检测数据传输至处理器5。
37、在一个实施例中，所述图像采集组件4包括高精度摄像头4-1；所述高精度摄像头4-1固定于移动平台2-1上的中间位置，正对量筒3-3中心；所述高精度摄像头4-1将拍摄的视频上传至所述处理器5，所述处理器5对视频进行分析计算，根据结果负反馈控制所述伸缩杆3-1和移动平台2-1的位置，以获得优化图像数据。
38、在一个实施例中，所述量筒3-3为透明无刻度的圆柱形量筒。
39、在一个实施例中，所述环形光源2-2、矩形光源一2-3、矩形光源二2-4的亮度可调节。
40、在一个实施例中，所述处理器5为电脑。
41、与现有技术相比，本发明提供的污水svi检测装置及其方法具有以下有益效果：1、高精度的测量数据：该装置通过处理器对摄像头采集到的视频进行分析计算，自动调节装置伸缩杆的长度和移动平台的位置，以获得最佳图像效果。这种自动调节功能显著提高了测量数据的精度，确保了每次检测的准确性和一致性。2、增强的图像识别效果：本装置增加了光源的数量，采用正向、侧向多角度补光，提高了摄像头采集视频的亮暗对比度。这种设计增强了图像识别效果，提高了所测得泥-水体积比的精度，使得检测结果更为可靠。3、自主检测和实时计算：投加被检测污水后，该装置可以自主完成检测过程，并实时计算各类污水指标。这种自主性减少了人工干预的需要，提高了检测过程的效率和便捷性。4、先进的图像处理技术：本发明采用了一系列先进的图像处理技术，包括灰度化处理、对数变换处理、高斯滤波、锐化处理、全局阈值二值化处理等。这些技术的应用大大提高了图像的清晰度和对比度，确保了每一帧图像的质量，从而提高了检测结果的准确性。5、多种参数的综合利用：通过对多种参数(如沉降性能、速度、间隙水含量、絮凝状态和泥水界面等)的综合测量和计算，本发明实现了对污水处理过程的全面评估和优化。这种综合利用不仅提高了检测结果的准确性，还为污水处理过程的改进提供了科学依据。
1.一种污水svi检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定时采集泥水沉降组件中待检测污水的图像包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述定时采集泥水沉降组件中待检测污水的图像之前，所述方法包括：
4.一种污水svi检测装置，其特征在于，所述装置包括有主体机架1，用于固定各组件以及增强装置整体运行稳定性；
5.根据权利要求4所述的一种污水svi检测装置，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的一种污水svi检测装置，其特征在于，所述泥水沉降组件3包括伸缩杆3-1、开口箱3-2、量筒3-3、滑块3-4、滑轨3-5；所述伸缩杆3-1顶部固定于铝型材一1-1一侧；所述开口箱3-2的顶部与所述伸缩杆3-1底部连接，与伸缩杆3-1协同运动；所述开口箱3-2上端开口；所述开口箱3-2为一矩形和梯形拼接而成的中空箱体；所述开口箱3-2下端逐渐缩小为直径10cm的圆孔；所述量筒3-3顶部与开口箱3-2下端圆孔密闭连接，形成一个整体；所述滑块3-4固定于开口箱3-2上端远离伸缩杆3-1一侧；所述滑轨3-5固定于铝型材二1-2和铝型材三1-3上；所述滑块3-4设置于滑轨3-5上，可在竖直方向上自由移动。
7.根据权利要求6所述的一种污水svi检测装置，其特征在于，所述泥水沉降组件3还包括泥水成分传感器3-6，所述泥水成分传感器3-6设置于所述量筒3-3内部，用于监测待检测污水的沉降情况并将检测数据传输至处理器5。
8.根据权利要求6所述的一种污水svi检测装置，其特征在于，所述图像采集组件4包括高精度摄像头4-1；所述高精度摄像头4-1固定于移动平台2-1上的中间位置，正对量筒3-3中心；所述高精度摄像头4-1将拍摄的视频上传至所述处理器5，所述处理器5对视频进行分析计算，根据结果负反馈控制所述伸缩杆3-1和移动平台2-1的位置，以获得优化图像数据。
9.根据权利要求6所述的污水svi检测装置，其特征在于，所述量筒3-3为透明无刻度的圆柱形量筒。
10.根据权利要求5所述的污水svi检测装置，其特征在于，所述环形光源2-2、矩形光源一2-3、矩形光源二2-4的亮度可调节。
