[发明专利]一种高效的微涡流混凝絮体检测系统

说明书

技术领域

本发明属于水处理检测技术领域，尤其涉及一种高效的微涡流混凝絮体检测系统。

背景技术

水处理的混凝投药过程是影响处理水质的关键环节，一直是水处理研究的重点。随着计算机技术的发展和水厂运行自动化程度的提高，已在一定程度上实现了混凝投药的自动控制。由于水处理过程复杂的物理化学反应机理，及反应过程中水质参数的时变性、反应的时滞性，使影响混凝剂投加量的因素很多，确定和控制混凝剂的投加量变得十分困难。

现有的絮体检测系统存在一些缺点：一是单独的CCD摄像机无法全面将絮体的各个方位的形状进行全面拍摄，导致检测数据的不精准；二是对所采集的图像预处理或执行简单固定的采集策略等，对采集的图像进行简单的处理和分析，会产生大量重复或者无效的数据，这对数据的存储、挖掘和分析造成额外负担，降低了整个系统的运行效率。

发明内容

本发明为解决现有的检测不精准，数据冗余和数据存储不安全的技术问题而提供一种高效的微涡流混凝絮体检测系统。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

本发明提供的高效的微涡流混凝絮体检测系统，该高效的微涡流混凝絮体检测系统包括：

用于对反应池中絮体进行图像拍摄的CCD工业摄像机，CCD工业摄像机有四个，分别分布在反应池前后左右四个内壁上；

与CCD工业摄像机有线连接，用于将图像资料由光信号转换成电信号的CCD图像传感器；

与CCD图像传感器有线连接，用于对接收的电信号进行分析和处理的单片机；

与单片机有线连接，用于对图像进行分析处理的图像处理模块；图像处理模块中混沌系统的Lyapunov指数的计算方法包括：

(1)一维离散混沌系统Lyapunov指数的计算

设一维混沌系统为：

x_n+1＝F(x_n) (2.9)

x_n有偏差dx_n，x_n+1的偏差为dx_n+1，则有式(2.10)，所以式(2.11)成立。

x_n+1+dx_n+1＝F(x_n+dx_n)≈F(x_n)+dx_n·F'(x_n)(2.10)

dx_n+1＝dx_n·F'(x_n)(2.11)

假设该一维混沌映射的轨道呈现指数规律，即：

|dx_n+1|＝|dx_n|·e^LE(2.12)

其中LE是Lyapunov指数；经过式(2.13)多次迭代后，得到最终式(2.14)。

(2)微分方程组Lyapunov指数的计算

假设在微分方程组所确定的相空间中，选择两条起点差距为d₀轨迹，经过时间τ后，差距为d_τ，且d₀与d_τ成指数关系，即：

dτ＝d₀e^τLE (2.15)

则Lyapunov指数为：

先从一条参考轨迹上找一个起点，算出与相邻轨迹的距离d₀、d_τ，如果d_τ与d₀不成指数关系，则找新的起点重算d₀、d_τ；经过时间τ后，选取一个新的起点，但是与参考轨迹的初始距离d₀保持不变；得到一系列的d₁,d₂,...,d_j,...；然后按(2.16)式算平均，得到最大Lyapunov指数：

当d₀足够小，且n取足够大时，只要τ不太大，则计算的结果就与τ的具体大小无关；即用计算机可以实现这种算法，从而得到一个可靠的LE₁；

(3)差分方程组Lyapunov指数的计算