基于图像处理的水厂加矾量自动决策系统

第３６卷第６期２０１３年６月合肥工业大学学报（自然科学版）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＥＦＥＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．３６Ｎｏ．６Ｊｕｎ．２０１３收稿日期：２０１２－１１－０７；修回日期：２０１３－０２－２０基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１００１１４２）；厦门大学基础创新科研基金资助项目（中央高校基本科研业务费专项资金资助项目２０１１１２１０５０）作者简介：刘倩（１９８７－），女，河南郑州人，厦门大学硕士生；程恩（１９６５－），男，福建厦门人，博士，厦门大学教授，博士生导师．Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－５０６０．２０１３．０６．００８基于图像处理的水厂加矾量自动决策系统刘倩，王良元，程恩，袁飞（厦门大学信息科学与技术学院，福建厦门３６１００５）摘要：文章总结了国内外水厂加矾控制系统的现状，针对其不足设计了一套基于图像处理的水厂加矾量自动决策系统。该系统硬件部分以ＰＣ为主控制器，外接视频监控系统及投药控制电路，系统软件部分以Ｃ＋＋编程语言为基础，ＯｐｅｎＣＶ为图像处理和机器视觉库，开发出了基于ＭＦＣ的软件系统界面。该系统可自动抓拍水质图像，对其进行相关图像处理后得到关键的水质参数，并根据水质变化适当自动地控制絮凝剂的投加量。关键词：图像处理；自动决策；机器视觉中图分类号：ＴＰ３９１．４１文献标志码：Ａ文章编号：１００３－５０６０（２０１３）０６－０６７１－０４ＦｌｏｃｃｕｌａｔｉｎｇａｇｅｎｔａｄｄｉｎｇａｕｔｏｍａｔｉｃｄｅｃｉｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｉｎｗａｔｅｒｗｏｒｋｓＬＩＵＱｉａｎ，ＷＡＮＧＬｉａｎｇ－ｙｕａｎ，ＣＨＥＮＧＥｎ，ＹＵＡＮＦｅｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＸｉａｍｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｍｅｎ３６１００５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｔａｔｕｓｏｆｔｈｅａｕｔｏｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｎｇａｇｅｎｔａｄｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎｗａｔｅｒｗｏｒｋｓａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｉｓｓｕｍ－ｍａｒｉｚｅｄ．Ａｉｍｉｎｇａｔｉｔｓｄｅｆｅｃｔｓ，ａｓｅｔｏｆｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｎｇａｇｅｎｔａｄｄｉｎｇａｕｔｏｍａｔｉｃｄｅｃｉｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＴｈｅｈａｒｄｗａｒｅｐａｒｔｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｕｓｅｓＰＣａｓｉｔｓｍａｉｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｃｉｒｃｕｍｓｃｒｉｂｅｄｂｙｖｉｄ－ｅｏｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｎｇａｇｅｎｔａｄｄｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｐａｒｔｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｕｓｅｓＣ＋＋ａｓｉｔｓｂａｓｉｓ，ＯｐｅｎＣＶａｓｔｈｅｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎｌｉｂｒａｒｙ，ａｎｄｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｓｙｓｔｅｍｉｎ－ｔｅｒｆａｃｅｂａｓｅｄｏｎＭＦＣｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｃａｎｓｎａｐｓｈｏｔｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｐｉｃｔｕｒｅｓａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ，ｐｒｏｃｅｓｓｔｈｅｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｐｉｃｔｕｒｅｓｔｏｇｅｔｓｏｍｅｃｒｉｔｉｃａｌｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｎｇａｇｅｎｔａｄｄｉｎｇｐｒｏｐｅｒｌｙａｎｄａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｃｈａｎｇｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ａｕｔｏｍａｔｉｃｄｅｃｉｓｉｏｎ；ｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎ水是人们生命中不可或缺的部分，自来水厂生产符合国家标准的饮用水，对人民的身体健康起着重要作用。絮凝剂的投加量是自来水厂水处理中相当关键的环节。絮凝剂投加太少，有些杂质不能过滤掉；投加太多又会形成浪费，增加水厂成本［１］。目前国内外一些水厂主要采用肉眼观察经验法、浊度测量法、电脉法等传统的絮凝剂投加控制方法［２］，这些方法虽有一定的经验基础，但其稳定性及控制精度都不是很乐观，容易造成人为的误判。本文针对如何找到絮凝剂投加的最佳点这一主要问题，设计了一套基于图像处理［３］的水厂加矾量自动决策系统，该系统利用数字图像处理技术对水厂原水水质图像进行检测分析［４］，并根据分析结果实现加料的映射机制，该系统可避免人为造成的误判，具有很好的经济和社会效益。１系统方案设计本系统的总体设计框图如图１所示，系统基于数字图像处理技术实现水厂加矾量的自动决策控制。系统的图像采集部分选用红外网络摄像机［５］实时采集水质图像并把图像传输到计算机中；图像处理部分则利用基于Ｃ＋＋编程语言［６］