本發(fā)明屬于水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種水體透明度檢測(cè)方法及基于該方法的檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

目前，國(guó)家對(duì)城市黑臭水體整治非常重視，根據(jù)城市黑臭水體整治工作指南，至2030年將完成城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除的控制性目標(biāo)。透明度是城市黑臭水體分級(jí)評(píng)價(jià)的指標(biāo)之一，現(xiàn)階段檢測(cè)透明度指標(biāo)一般為黑白盤(pán)法和鉛字法兩種。

黑白盤(pán)法即塞氏盤(pán)法，是一種現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)定透明度的方法，該方法將塞氏盤(pán)沉入水中，以剛好看不見(jiàn)塞氏盤(pán)時(shí)的水深(單位：cm)表示透明度。鉛字法主要根據(jù)檢驗(yàn)人員的視力來(lái)觀(guān)察水樣的澄清程度，該方法采用長(zhǎng)33cm、內(nèi)徑2.5cm的具有刻度的玻璃筒作為透明度計(jì)，筒底有一磨光玻璃片，檢測(cè)人員從透明度計(jì)的筒口垂直向下觀(guān)察，以剛好能清楚地辨認(rèn)出其底部的標(biāo)準(zhǔn)鉛字印刷符號(hào)時(shí)的水柱高度(單位：cm)為該水樣的透明度，超過(guò)30cm時(shí)為透明水。

上述方法均以人工操作為主，操作受檢驗(yàn)人員的主觀(guān)影響較大，準(zhǔn)確度不高，檢測(cè)結(jié)果誤差較大；同時(shí)上述方法易受照明、天氣等外界條件的影響，需要進(jìn)行多次或數(shù)人測(cè)定，檢測(cè)效率低。而基于上述方法的透明度水體檢測(cè)裝置，也無(wú)法滿(mǎn)足黑臭水體的在線(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的水體透明度檢測(cè)準(zhǔn)確度不高、檢測(cè)結(jié)果誤差大、檢測(cè)效率低等上述問(wèn)題，提供了一種可自動(dòng)識(shí)別、操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)精度和檢測(cè)效率高的水體透明度檢測(cè)方法及基于該方法的檢測(cè)裝置。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種水體透明度檢測(cè)方法，含有以下步驟：

打開(kāi)進(jìn)水口向第一容量器內(nèi)注入待檢測(cè)水體，當(dāng)?shù)谝蝗萘科鲀?nèi)液面達(dá)到溢流口時(shí)，待檢測(cè)水體流入第二容量器，當(dāng)?shù)诙萘科鲀?nèi)液位達(dá)到溢流管高度時(shí)，停止進(jìn)水；

打開(kāi)泄流閥，向外排放待檢測(cè)水體，第一容量器液位下降，通過(guò)安裝于第一容量器頂部的攝像頭實(shí)時(shí)獲取測(cè)試桶內(nèi)待檢測(cè)水體的清晰度圖像，通過(guò)安裝于第一容量器內(nèi)的液位傳感器獲取待檢測(cè)水體的位置；

根據(jù)建立的評(píng)價(jià)模型進(jìn)行結(jié)果計(jì)量，獲取待檢測(cè)水體的透明度T。

進(jìn)一步的，每次檢測(cè)前，向第一容量器內(nèi)注入純凈水，并使用清潔刷頭清洗測(cè)試桶內(nèi)殘留的污垢，清掃完畢后，排放純凈水。

優(yōu)選的，所述評(píng)價(jià)模型的建立方法為：

假設(shè)待檢測(cè)水體排放的速度為勻速，并設(shè)定視頻每幀固定間隔拍攝時(shí)間為t₁，液位傳感器只記錄測(cè)試桶內(nèi)水位全滿(mǎn)和水位排空時(shí)的數(shù)據(jù)，待檢測(cè)水體排空所需時(shí)間記為t，已知測(cè)試桶高度為h，則待檢測(cè)水體排放速度為v＝h/t；

根據(jù)已獲取視頻畫(huà)面，利用圖像處理方法識(shí)別視頻中測(cè)試桶底部下方刻印的識(shí)別標(biāo)志，以能清楚識(shí)別出刻印的識(shí)別標(biāo)志的視頻幀為透明度圖像，該透明度圖像對(duì)應(yīng)的水位刻度即為待檢測(cè)水體的透明度；

假定以能清楚識(shí)別出刻印的識(shí)別標(biāo)志的視頻幀為n，待檢測(cè)水體已排放時(shí)間記為t₂＝t₁*n，待檢測(cè)水體已下降水位h₁＝v*t₂，則待檢測(cè)水體的透明度T＝h-h₁。

優(yōu)選的，所述評(píng)價(jià)模型的建立方法為：液位傳感器實(shí)時(shí)記錄測(cè)試桶內(nèi)水位的位置，根據(jù)已獲取的視頻畫(huà)面，利用圖像處理方法識(shí)別視頻中測(cè)試桶底部下方刻印的識(shí)別標(biāo)志，以能清楚識(shí)別出識(shí)別標(biāo)志的視頻幀為透明度圖像，該透明度圖像對(duì)應(yīng)的液位傳感器記錄的水位刻度值為待檢測(cè)水體的透明度T。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種水體透明度檢測(cè)裝置，基于上述水體透明度檢測(cè)方法，所述檢測(cè)裝置包括通過(guò)擋板連接為一體的第一容量器和第二容量器，所述擋板設(shè)有溢流口，第一容量器與第二容量器通過(guò)溢流口連通；所述第一容量器內(nèi)設(shè)有由透明材料制作而成的測(cè)試桶、位于測(cè)試桶一側(cè)的液位傳感器以及位于測(cè)試桶底部下方的識(shí)別標(biāo)志，測(cè)試桶的頂部設(shè)有攝像頭，第一容量器下部設(shè)有進(jìn)水口，底部設(shè)有泄流閥；所述第二容量器的上部設(shè)有溢流管，下部設(shè)有出水管。

優(yōu)選的，所述識(shí)別標(biāo)志刻印在位于測(cè)試桶下方的有機(jī)玻璃片上。

進(jìn)一步的，所述測(cè)量桶的下方還設(shè)有刷頭，刷頭位于測(cè)量桶與有機(jī)玻璃片之間，所述刷頭與設(shè)置在第一容量器頂部的電機(jī)連接。

優(yōu)選的，所述測(cè)量桶為有機(jī)玻璃制作而成的透明桶體。

進(jìn)一步的，所述液位傳感器上安裝有浮球。

進(jìn)一步的，所述第二容量器內(nèi)設(shè)有ORP電極傳感器、或DO電極傳感器、或ORP電極傳感器和DO電極傳感器。

優(yōu)選的，第一容量器、第二容量器均采用防腐蝕材料制作而成，所述溢流管、出水管和進(jìn)水口均為PVC管。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明檢測(cè)方法通過(guò)視頻圖像和圖像處理方法自動(dòng)識(shí)別刻印的識(shí)別標(biāo)志，結(jié)合液位傳感器實(shí)現(xiàn)水體透明度的自動(dòng)檢測(cè)，大大提高了檢測(cè)效率，操作方便，根據(jù)已獲取的視頻畫(huà)面，采用評(píng)價(jià)模型進(jìn)行結(jié)果計(jì)量，提高了檢測(cè)精度。

(2)本發(fā)明檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，采用攝像頭和液位傳感器相結(jié)合，通過(guò)攝像頭實(shí)時(shí)記錄水位下降過(guò)程畫(huà)面，獲取能夠清楚識(shí)別測(cè)試桶底部下方刻印的識(shí)別標(biāo)志的視頻畫(huà)面，通過(guò)液位傳感器實(shí)時(shí)記錄測(cè)試桶中待測(cè)水體的水位位置，能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)黑臭水體的透明度檢測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)控水體，自動(dòng)化程度高，檢測(cè)效率大大提高，檢測(cè)精度高。本發(fā)明檢測(cè)裝置將進(jìn)樣單元和檢測(cè)單元高度集成化，便于儀器小型化和便攜式，可隨時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，便于使用。

(3)本發(fā)明檢測(cè)裝置耐用、防腐蝕，第一容量器、第二容量器均采用防腐蝕材料制作而成，所述溢流管、出水管和進(jìn)水口均為PVC管，增加了檢測(cè)裝置的使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例水體透明度檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例水體透明度檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明又一實(shí)施例水體透明度檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明某一實(shí)施例水體透明度檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明某一實(shí)施例水體透明度檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、擋板，2、第一容量器，21、測(cè)試桶，22、液位傳感器，23、識(shí)別標(biāo)志，24、攝像頭，25、進(jìn)水口，26、泄流閥，27、刷頭，28、電機(jī)，29、浮球，3、第二容量器，31、溢流管，32、出水管，33、ORP電極傳感器，34、DO電極傳感器，4、溢流口。

具體實(shí)施方式

下面，通過(guò)示例性的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，在沒(méi)有進(jìn)一步敘述的情況下，一個(gè)實(shí)施方式中的元件、結(jié)構(gòu)和特征也可以有益地結(jié)合到其他實(shí)施方式中。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“內(nèi)”、“上”、“下”、“頂”、“底”、“一側(cè)”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

本發(fā)明一實(shí)施例提供了一種水體透明度檢測(cè)方法，含有以下步驟：

打開(kāi)進(jìn)水口向第一容量器內(nèi)注入待檢測(cè)水體，當(dāng)?shù)谝蝗萘科鲀?nèi)液面達(dá)到溢流口時(shí)，待檢測(cè)水體流入第二容量器，當(dāng)?shù)诙萘科鲀?nèi)液位達(dá)到溢流管高度時(shí)，停止進(jìn)水；

打開(kāi)泄流閥，向外排放待檢測(cè)水體，第一容量器液位下降，通過(guò)安裝于測(cè)試桶頂部的攝像頭實(shí)時(shí)獲取測(cè)試桶內(nèi)待檢測(cè)水體的清晰度圖像，通過(guò)安裝于第一容量器內(nèi)的液位傳感器獲取待檢測(cè)水體的位置；

根據(jù)建立的評(píng)價(jià)模型進(jìn)行結(jié)果計(jì)量，獲取待檢測(cè)水體的透明度T；所述評(píng)價(jià)模型的建立方法為：

假設(shè)待檢測(cè)水體排放的速度為勻速，并設(shè)定視頻每幀固定間隔拍攝時(shí)間為t₁，液位傳感器只記錄測(cè)試桶內(nèi)水位全滿(mǎn)和水位排空時(shí)的數(shù)據(jù)，待檢測(cè)水體排空所需時(shí)間記為t，已知測(cè)試桶高度為h，則待檢測(cè)水體排放速度為v＝h/t；

根據(jù)已獲取視頻畫(huà)面，利用圖像處理方法識(shí)別視頻中測(cè)試桶底部下方刻印的識(shí)別標(biāo)志，以能清楚識(shí)別出刻印的識(shí)別標(biāo)志的視頻幀為透明度圖像，該透明度圖像對(duì)應(yīng)的水位刻度即為待檢測(cè)水體的透明度；

假定以能清楚識(shí)別出刻印的識(shí)別標(biāo)志的視頻幀為n，待檢測(cè)水體已排放時(shí)間記為t₂＝t₁*n，待檢測(cè)水體已下降水位h₁＝v*t₂，則待檢測(cè)水體的透明度T＝h-h₁。

為了進(jìn)一步保證透明度的檢測(cè)精度，在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中，每次檢測(cè)前，向第一容量器內(nèi)注入純凈水，并使用清潔刷頭清洗測(cè)試桶內(nèi)殘留的污垢，清掃完畢后，排放純凈水。

本發(fā)明另一實(shí)施例提供了一種水體透明度檢測(cè)方法，含有以下步驟：

打開(kāi)進(jìn)水口向第一容量器內(nèi)注入待檢測(cè)水體，當(dāng)?shù)谝蝗萘科鲀?nèi)液面達(dá)到溢流口時(shí)，待檢測(cè)水體流入第二容量器，當(dāng)?shù)诙萘科鲀?nèi)液位達(dá)到溢流管高度時(shí)，停止進(jìn)水；

打開(kāi)泄流閥，向外排放待檢測(cè)水體，第一容量器液位下降，通過(guò)安裝于測(cè)試桶頂部的攝像頭實(shí)時(shí)獲取測(cè)試桶內(nèi)待檢測(cè)水體的清晰度圖像，通過(guò)安裝于第一容量器內(nèi)的液位傳感器獲取待檢測(cè)水體的位置；

根據(jù)建立的評(píng)價(jià)模型進(jìn)行結(jié)果計(jì)量，獲取待檢測(cè)水體的透明度T；所述評(píng)價(jià)模型的建立方法為：液位傳感器實(shí)時(shí)記錄測(cè)試桶內(nèi)水位的位置，根據(jù)已獲取的視頻畫(huà)面，利用圖像處理方法識(shí)別視頻中測(cè)試桶底部下方刻印的識(shí)別標(biāo)志，以能清楚識(shí)別出識(shí)別標(biāo)志的視頻幀為透明度圖像，該透明度圖像對(duì)應(yīng)的液位傳感器記錄的水位刻度值為待檢測(cè)水體的透明度T。

參見(jiàn)圖1，本發(fā)明又一實(shí)施例提供了一種水體透明度檢測(cè)裝置，包括通過(guò)擋板1連接為一體的第一容量器2和第二容量器3，所述擋板1設(shè)有溢流口4，第一容量器2與第二容量器3通過(guò)溢流口4連通；所述第一容量器2內(nèi)設(shè)有由透明材料制作而成的測(cè)試桶21、位于測(cè)試桶一側(cè)的液位傳感器22以及位于測(cè)試桶底部下方的識(shí)別標(biāo)志23，測(cè)試桶的頂部設(shè)有攝像頭24，第一容量器下部設(shè)有進(jìn)水口25，底部設(shè)有泄流閥26；所述第二容量器3的上部設(shè)有溢流管31，下部設(shè)有出水管32。

為了能夠清楚記錄水體實(shí)時(shí)畫(huà)面，在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中，所述測(cè)量桶21為有機(jī)玻璃制作而成的透明桶體，長(zhǎng)33cm，內(nèi)徑2.5cm。

為了能夠進(jìn)一步清楚記錄水體實(shí)時(shí)畫(huà)面，在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中，所述攝像頭為500萬(wàn)像素。

為了進(jìn)一步保證水體透明度的檢測(cè)精確度，在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例提供的一種水體透明度檢測(cè)裝置中，參見(jiàn)圖2，所述測(cè)量桶21的底部還設(shè)有刷頭27，該刷頭27與設(shè)置在第一容量器2頂部的電機(jī)28連接。在進(jìn)行水體透明度檢測(cè)之前，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)刷頭對(duì)識(shí)別標(biāo)志進(jìn)行清洗，清除識(shí)別標(biāo)志表面殘留的沉淀物和污垢。

為了便于記錄被檢測(cè)水體位置，在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中，參見(jiàn)圖2，所述液位傳感器22安裝有浮球29，通過(guò)浮球記錄被檢測(cè)水體的位置。

在本發(fā)明某一實(shí)施例中，參見(jiàn)圖3，所述第二容量器3內(nèi)設(shè)有ORP電極傳感器32，可以對(duì)水體進(jìn)行氧化還原電位檢測(cè)。

在本發(fā)明某一實(shí)施例中，參見(jiàn)圖4，所述第二容量器3內(nèi)設(shè)有DO電極傳感器33，可以對(duì)水體進(jìn)行溶解氧檢測(cè)。

在本發(fā)明某一實(shí)施例中，參見(jiàn)圖5，所述第二容量器3內(nèi)設(shè)有ORP電極傳感器32和DO電極傳感器33，既可以對(duì)水體進(jìn)行氧化還原電位檢測(cè)，又可以對(duì)水體進(jìn)行溶解氧檢測(cè)。

為了提高檢測(cè)裝置的使用壽命，適應(yīng)不同惡劣環(huán)境條件，增加其實(shí)用性，第一容量器、第二容量器均采用防腐蝕材料制作而成，所述溢流管、出水管和進(jìn)水口均為PVC管，在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中，所述防腐蝕材料為玻璃鋼，所述溢流管、出水管和進(jìn)水口均為直徑為25mm的PVC管

以下以對(duì)某水樣透明度進(jìn)行檢測(cè)為例進(jìn)行具體說(shuō)明。

在進(jìn)行透明度檢測(cè)之前，可以先對(duì)檢測(cè)裝置進(jìn)行清洗，其具體清洗過(guò)程為；關(guān)閉攝像頭、溢流管、出水管、泄流閥，打開(kāi)進(jìn)水口，向第一容量器內(nèi)注入純凈水后，關(guān)閉進(jìn)水口；啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)刷頭清理識(shí)別標(biāo)志表面殘留的沉淀物和污垢，清理完畢后，打開(kāi)泄流閥，將清洗后的純凈水排空，關(guān)閉電機(jī)、泄流閥。

清洗后進(jìn)行檢測(cè)的具體過(guò)程如下：

(1)關(guān)閉出水管和泄流閥，打開(kāi)進(jìn)水口，向第一容量器中注入待檢測(cè)水體，第一容量器中的水位達(dá)到溢流口，關(guān)閉進(jìn)水口，停止進(jìn)水，記錄液位傳感器此時(shí)的數(shù)據(jù)。

(2)打開(kāi)攝像頭、泄流閥，開(kāi)始排放第一容量器中的待檢測(cè)水體，攝像頭記錄水位下降的整個(gè)過(guò)程，液位傳感器全程打開(kāi)，當(dāng)?shù)谝蝗萘科鲀?nèi)的待檢測(cè)水體全部排空時(shí)，關(guān)閉泄流閥，記錄液位傳感器此時(shí)的數(shù)據(jù)。

(3)進(jìn)行結(jié)果評(píng)價(jià)，通過(guò)第一容量器注滿(mǎn)水時(shí)液位傳感器的數(shù)據(jù)以及第一容量器排空水時(shí)液位傳感器的數(shù)據(jù)，可知整個(gè)水體排放過(guò)程的時(shí)間t＝5s，測(cè)試桶高度h＝33cm，則水體下降速度v＝h/t＝33/5＝6.6cm/s；通過(guò)攝像頭記錄的視頻圖像，采用圖像處理方法識(shí)別刻印的識(shí)別標(biāo)志，視頻第20幀時(shí)，可識(shí)別刻印的識(shí)別標(biāo)志，記n＝20；設(shè)定攝像頭為每秒15幀，視頻每幀固定間隔拍攝時(shí)間為t₁＝1/15s，水體已排放時(shí)間記為t₂＝t₁*n＝1/15*20＝4/3s；待檢測(cè)水體已下降水位h₁＝v*t₂＝6.6*4/3＝8.8cm，則待檢測(cè)水體的透明度T＝h-h₁＝33-8.8＝24.2cm，評(píng)價(jià)結(jié)果為輕度黑臭。

檢測(cè)結(jié)束后可以再次對(duì)檢測(cè)裝置進(jìn)行清洗，以便下次使用。

為了驗(yàn)證評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，保證評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性，本實(shí)施例對(duì)該水樣透明度進(jìn)行了5次重復(fù)檢測(cè)，檢測(cè)過(guò)程如上所述，5次重復(fù)檢測(cè)的評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示。

表1

根據(jù)5次重復(fù)檢測(cè)的結(jié)果，可取其平均值24.04cm為該水樣透明度檢測(cè)結(jié)果，該水樣評(píng)價(jià)結(jié)果為輕度黑臭。

在上述實(shí)施例中，所述的識(shí)別標(biāo)志可以為數(shù)字、字母、其他任意形狀的圖案的一種或幾種的結(jié)合。

上述實(shí)施例用來(lái)解釋本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明做出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。