基于圖像技術的污水懸浮顆粒濃度檢測系統設計

張磊 陳蘭 劉康 章華

【摘 要】污水懸浮顆粒濃度是檢測水質的一個重要參考指標，基于水和水中懸浮顆粒對光具有不同反射特性，本課題提出了基于圖像技術的污水懸浮顆粒濃度檢測方案。通過TMS320C6748控制攝像頭采集氧化溝中污水圖像，結合圖像處理技術計算出污水懸浮顆粒濃度，實時VGA顯示圖像和濃度，根據濃度值控制排泥泵的開啟和關閉時間，并通過ZigBee無線模塊將濃度值傳輸給中控系統遠程監測。

【關鍵詞】污水懸浮顆粒濃度；檢測系統；圖像處理

中圖分類號：TP391 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）16-0130-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.16.059

【Abstract】The concentration of suspended particles in sewage is an important reference index for water quality detection. Based on the different reflection characteristics of light in water and suspended particles in water， a method based on image technology is proposed to detect the concentration of suspended particles in sewage. The sewage image in oxidation ditch is collected by TMS320C6748 control camera， and the concentration of suspended particles is calculated by image processing technology. The real-time VGA displays the image and concentration， and the time of opening and closing the sludge pump is controlled according to the concentration value， and the concentration value is transmitted to the remote control system by the ZigBee wireless module.

【Key words】Concentration of suspended particulate matter；Detection system；Image processing

0 引言

隨著社會的發展，人們生活水平的提高，對水的工業污染和生活污染越來越嚴重。水質的好壞直接關系到人們的生活健康，準確檢測污水懸浮顆粒濃度是保證經過污水處理工藝處理的污水的質量的關鍵，也是準確判斷排泥泵排泥時間的關鍵。由于傳統的污水懸浮顆粒濃度檢測設備的在線性和實時性都較差，而且受到污水的長時間浸泡和沖刷，不但檢測的準確率降低，還極容易使設備損壞。因此，本課題針對傳統檢測設備以上的不足之處，提出了一種新的基于圖像技術的污水懸浮顆粒濃度檢測方法。

1 系統總體結構

系統選用TMS320C6748作為主處理器，控制高清攝像頭獲取氧化溝中的污水圖像，并對獲取的污水圖像進行數字圖像處理計算污水懸浮顆粒濃度，實時通過VGA顯示污水懸浮顆粒的濃度值，通過Zigbee無線傳輸模塊將濃度值實時傳輸給中控系統，根據濃度值計算排泥泵的排泥時間以RS485開關量信號形式輸出控制排泥泵的開啟和關閉。

2 系統硬件設計

2.1 圖像采集電路

圖像采集電路中的圖像傳感芯片選用的是OV5640，該芯片的成像分辨率為2592*1944，整體性能較高。OV5640圖像傳感器芯片的引腳D[9：0]直接連接到DSP芯片TMS320C6748的引腳，其中，HREF和HSYNC引腳接在一起。當PWND引腳電壓上拉到與DOVDD引腳的電壓一樣時，即控制OV5640芯片進入節電模式。

2.2 ZigBee無線通信電路

ZigBee無線電路是選用順舟科技的SZ05-ADV超遠距離Zigbee模塊與TMS320C6748連接。SZ05-ADV模塊采用的是加強型Zigbee無線技術，能夠實現比普通模塊更遠距離的通信，其組網方式更加的靈活自由，抗干擾能力更強。具體電路是Zigbee模塊與主芯片之間通過串口連接。

2.3 電源電路

電源電路選用廣州金升陽LH05-25系列AC-DC電源模塊將提供的電壓進行降壓處理，該模塊輸入電壓范圍寬為50/60Hz的85-264VAC，穩壓輸出、低紋波、低噪聲，轉化效率高達85%，輸出為5VDC，具有短路、過流、過壓保護功能。

3 系統軟件設計

污水處理現場環境復雜，采集到的圖像具有噪聲多、干擾大的特點，所以先要對獲取的圖像進行預處理，如圖2所示，利用光照不均勻校正算法去除由關照引起的光照不均勻現象，然后利用模糊閾值分割方法對圖像進行二值化分割，根據分割后的二值化圖像計算污水懸浮顆粒濃度，為了提高檢測的精度，將連續三次處理計算結果進行平均，得出最終的濃度值，然后通過VGA實時顯示污水懸浮顆粒濃度，通過ZigBee模塊將濃度志發送給上位機，并根據濃度值控制排泥泵排泥時間。

4 結語

本文突出了對污水懸浮顆粒濃度進行檢測的重要性。提出了污水懸浮顆粒濃度檢測方案。設計了一種基于圖像技術的污水懸浮顆粒濃度檢測系統。系統具有實時性好、檢測準確度高、安全可靠及便于安裝等優點。

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