[发明专利]一种基于数字图像技术的粉尘浓度测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及畜禽养殖环境监测与空气质量控制技术领域，具体涉及一种基于数字图像技术的粉尘浓度测量装置及方法。

背景技术

随着规模化、集约化、工厂化养殖模式在我国的不断推广与发展，动物养殖健康和畜禽产品质量令人担忧。作为其重要组成部分，畜禽舍内空气质量的好坏越来越引起人们的关注。畜禽舍是一个相对密闭的生产环境，受到室内环境因素(光照、温度、湿度、通风)，室外气候因素(昼夜和季节变化)，以及动物本身因素(动物活动、体重和日龄变化)，人为因素(饲养管理条件)等的影响，粉尘颗粒物较多且集中。有学者指出，其畜禽舍内总悬浮颗粒物浓度接近国家标准限值年平均值的30倍。粉尘颗粒是畜禽舍内主要的空气污染物之一，它吸附微生物、臭气、有害气体，是畜禽疾病传播的有利途径。同时，粉尘会影响饲养员的健康和家禽生产力，引起人和动物呼吸系统疾病，腐蚀建筑和设备，污染养殖场周围空气环境。

对于畜禽舍内粉尘来源、空间分布及其测定技术的研究，我国起步相对较晚，近年禽流感的爆发引起人们对畜禽产品质量、畜禽舍内空气污染的高度重视。研究开发有效的粉尘浓度测定工具和方法测量畜禽舍内粉尘浓度，获悉畜禽舍内粉尘产生、传播和分布的规律，对于改善舍内空气质量，提高畜禽饲养水平，增加畜禽产品竞争力具有重要意义。

目前粉尘浓度的测量方法主要有称重滤膜法、β射线法、压电振动法、超声波衰减法、黑度法、光散射法等。这些测量方法各有其优缺点，称重滤膜法应用广泛但操作繁琐，不能实现在线监测；β射线法具有一定放射性，测量易受人员素质和心理作用的影响，且需国家相关部门的监管；压电振动法可以在线监测，但其需要手工操作，程序繁琐，测量精度不高；黑度法操作简单，但受主客观因素影响，测量误差较大；光散射法可实现远距离连续测量，但其受环境条件限制，需要定期维护。因此应用新的技术，探索新的粉尘浓度测量方法非常有必要。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是：如何准确、方便地测量粉尘浓度。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于数字图像技术的粉尘浓度测量装置，包括：依次连接的拍摄模板、粉尘发生室和图像拍摄体，所述图像拍摄体包括安装于内部的摄像机和辅助光源。

优选地，所述拍摄模板、粉尘发生室和图像拍摄体之间均采用丝扣连接。

优选地，所述拍摄模板的面向所述粉尘发生室的一端安装有透明隔板，另一端安装有黑白相间的棋盘网格状模板。

优选地，所述粉尘发生室上设有进风口、排风口，与所述进风口连接的风管，以及与所述风管连接的离心风机。

优选地，所述图像拍摄体的面向所述粉尘发生室的一端安装有透明隔板。

优选地，所述辅助光源为LED光源，环形布置。

本发明提供了一种利用所述的装置测量粉尘浓度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、利用所述摄像机采集待测气体引入所述粉尘发生室之前所述拍摄模板的图像，运用图像分割阀值算法对所述图像进行处理，分别找出亮度直方图中像素个数最大值及其所对应的亮度值，以获得所述拍摄模板的图像的黑色区域和白色区域的固有视亮度值和

S2、将待测气体引入所述粉尘发生室，等待一定的时间，至所述粉尘发生室内气流混合均匀，形成稳定流场；

S3、利用所述摄像机采集所述拍摄模板的图像，运用分割阀值算法处理图像，获得此时拍摄模板的图像的黑色区域和白色区域的视亮度值B_w(R)和B_b(R)，其中，R表示所述摄像机镜头至所述拍摄模板的垂直距离；