[发明专利]煤泥水混凝过程中絮体动态特征参数提取系统及方法

权利要求书

1.煤泥水混凝过程中絮体动态特征参数提取系统，其特征在于:该系统包括调速搅拌器(1)、搅拌槽(2)、LED光源(3)、沉降柱(4)、带旋拧阀的进样管(5)、长焦摄像机(6)、三维移动台(7)、排污口(8)、数据线(9)、数据处理系统(10)、微量循环泵(11)、橡胶管(12)、橡胶管(13)、带旋拧阀的进水口(14)、橡胶管(15)、带旋拧阀的出水口(16)；

具体而言，所述的搅拌槽(2)内设固定高度的调速搅拌器(1)，底部通过带旋拧阀的进样管(5)与沉降柱(4)顶部中心位置连接；沉降柱(4)顶部侧边为带旋拧阀的出水口(16)，沉降柱(4)底部中心位置为排污口(8)，沉降柱(4)底部侧边底端为带旋拧阀的进水口(14)；LED光源(3)设置在沉降柱(4)的一侧，长焦摄像机(6)固定在三维移动台(7)上组成图像采集系统在沉降柱(4)的另一侧的观测面；长焦摄像机(6)通过数据线(9)与数据处理系统(10)连接；带旋拧阀的出水口(16)与橡胶管(15)连接；带旋拧阀的进水口(14)通过橡胶管(12)与微量循环泵(11)链接；微量循环泵(11)的进水口为橡胶管(13)，出水口为橡胶管(12)。

2.煤泥水混凝过程中絮体动态特征参数提取方法，其特征在于该方法包括下述流程：

1)保持排污口(8)关闭，进水口(14)的旋拧阀和出水口(16)的旋拧阀打开的情况下，开启微量循环泵(11)将纯水通过进水橡胶管(13)和出水橡胶管(12)经进水口(14)注入沉降柱(4)中直至注满后立即关闭微量循环泵(11)、进水口(14)和出水口(16)的旋拧阀；

2)调节三维移动台(7)使得长焦摄像机(6)对准沉降柱观测面，放置LED光源(3)于沉降柱(4)的另一观测面并使与长焦摄像机(6)正对，调节LED光源(3)至适宜亮度；

3)将数据线(9)连接至数据处理系统(10)，打开LED光源(3)、长焦摄像机(6)及数据处理系统(10)；

4)打开进样管(5)将直径为1mm的细铁丝垂直插入沉降柱(4)中，微调长焦摄像机(6)至数据处理系统(10)中可以清楚看到铁丝边缘并拍照记录标尺；

5)关闭进样管(5)的旋拧阀，向搅拌槽(2)中加入配制所需浓度的悬浮液，开启调速搅拌器(1)调节至所需转速N，搅拌T时间后添加混凝剂；

6)缓慢打开进样管(5)的旋拧阀，使待测絮体依靠自身重力作用进入沉降柱(4)内进行沉降运动；

7)调节长焦摄像机控制软件以50帧/s的速率进行录像或者0.02s/张的速度遥控连拍；

8)基于絮体“清晰度”的模糊絮体自动剔除方法和“多目标追踪”算法应用MATLAB编程剔除模糊絮体、统计清晰絮体的特征参数并直接输出任意时间间隔的统计结果。

3.根据权利要求2所述的煤泥水混凝过程中絮体动态特征参数提取方法，其特征是：根据每一帧阈值分割后的二值图像，确定包围每个絮体颗粒的最小矩形，利用一阶高斯卷积梯度，计算每个絮体颗粒的清晰度，确定模糊絮体与清晰絮体的分界值，然后剔除模糊絮体。

4.根据权利要求2所述的煤泥水混凝过程中絮体动态特征参数提取方法，其特征是：应用MATLAB编程自动获取任意时间间隔混凝反应过程中絮体特性和几何参数并输出，包括絮体的大小、平均粒径、粒径分布、分形维数、粒度分形维数、颗粒数量以及沉降速度。