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

背景技術(shù)：

目前，國家對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評價的指標(biāo)之一，現(xiàn)階段檢測透明度指標(biāo)一般為黑白盤法和鉛字法兩種。

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

上述方法均以人工操作為主，操作受檢驗(yàn)人員的主觀影響較大，準(zhǔn)確度不高，檢測結(jié)果誤差較大；同時上述方法易受照明、天氣等外界條件的影響，需要進(jìn)行多次或數(shù)人測定，檢測效率低。而基于上述方法的透明度水體檢測裝置，也無法滿足黑臭水體的在線實(shí)時自動檢測的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的水體透明度檢測準(zhǔn)確度不高、檢測結(jié)果誤差大、檢測效率低等上述問題，提供了一種可自動識別、操作簡單、檢測精度和檢測效率高的水體透明度檢測方法及基于該方法的檢測裝置。

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方法，含有以下步驟：

打開進(jìn)水口向第一容量器內(nèi)注入待檢測水體，當(dāng)?shù)谝蝗萘科鲀?nèi)液面達(dá)到溢流口時，待檢測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，停止進(jìn)水；

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

根據(jù)建立的評價模型進(jìn)行結(jié)果計量，獲取待檢測水體的透明度T。

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

優(yōu)選的，所述評價模型的建立方法為：

假設(shè)待檢測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間為t₁，液位傳感器只記錄測試桶內(nèi)水位全滿和水位排空時的數(shù)據(jù)，待檢測水體排空所需時間記為t，已知測試桶高度為h，則待檢測水體排放速度為v＝h/t；

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

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

優(yōu)選的，所述評價模型的建立方法為：液位傳感器實(shí)時記錄測試桶內(nèi)水位的位置，根據(jù)已獲取的視頻畫面，利用圖像處理方法識別視頻中測試桶底部下方刻印的識別標(biāo)志，以能清楚識別出識別標(biāo)志的視頻幀為透明度圖像，該透明度圖像對應(yīng)的液位傳感器記錄的水位刻度值為待檢測水體的透明度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裝置，基于上述水體透明度檢測方法，所述檢測裝置包括通過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試桶、位于測試桶一側(cè)的液位傳感器以及位于測試桶底部下方的識別標(biāo)志，測試桶的頂部設(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，所述識別標(biāo)志刻印在位于測試桶下方的有機(jī)玻璃片上。

進(jìn)一步的，所述測量桶的下方還設(shè)有刷頭，刷頭位于測量桶與有機(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)明檢測方法通過視頻圖像和圖像處理方法自動識別刻印的識別標(biāo)志，結(jié)合液位傳感器實(shí)現(xiàn)水體透明度的自動檢測，大大提高了檢測效率，操作方便，根據(jù)已獲取的視頻畫面，采用評價模型進(jìn)行結(jié)果計量，提高了檢測精度。

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

(3)本發(fā)明檢測裝置耐用、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，增加了檢測裝置的使用壽命。

附圖說明

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

圖中，1、擋板，2、第一容量器，21、測試桶，22、液位傳感器，23、識別標(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，通過示例性的實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行具體描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，在沒有進(jìn)一步敘述的情況下，一個實(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，需要說明的是，術(shù)語“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，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

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

打開進(jìn)水口向第一容量器內(nèi)注入待檢測水體，當(dāng)?shù)谝蝗萘科鲀?nèi)液面達(dá)到溢流口時，待檢測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，停止進(jìn)水；

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

根據(jù)建立的評價模型進(jìn)行結(jié)果計量，獲取待檢測水體的透明度T；所述評價模型的建立方法為：

假設(shè)待檢測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間為t₁，液位傳感器只記錄測試桶內(nèi)水位全滿和水位排空時的數(shù)據(jù)，待檢測水體排空所需時間記為t，已知測試桶高度為h，則待檢測水體排放速度為v＝h/t；

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

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

為了進(jìn)一步保證透明度的檢測精度，在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中，每次檢測前，向第一容量器內(nèi)注入純凈水，并使用清潔刷頭清洗測試桶內(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方法，含有以下步驟：

打開進(jìn)水口向第一容量器內(nèi)注入待檢測水體，當(dāng)?shù)谝蝗萘科鲀?nèi)液面達(dá)到溢流口時，待檢測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，停止進(jìn)水；

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

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

參見圖1，本發(fā)明又一實(shí)施例提供了一種水體透明度檢測裝置，包括通過擋板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試桶21、位于測試桶一側(cè)的液位傳感器22以及位于測試桶底部下方的識別標(biāo)志23，測試桶的頂部設(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)時畫面，在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中，所述測量桶21為有機(jī)玻璃制作而成的透明桶體，長33cm，內(nèi)徑2.5cm。

為了能夠進(jìn)一步清楚記錄水體實(shí)時畫面，在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中，所述攝像頭為500萬像素。

為了進(jìn)一步保證水體透明度的檢測精確度，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裝置中，參見圖2，所述測量桶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)行水體透明度檢測之前，通過電機(jī)帶動刷頭對識別標(biāo)志進(jìn)行清洗，清除識別標(biāo)志表面殘留的沉淀物和污垢。

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

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

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

在本發(fā)明某一實(shí)施例中，參見圖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，既可以對水體進(jìn)行氧化還原電位檢測，又可以對水體進(jìn)行溶解氧檢測。

為了提高檢測裝置的使用壽命，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

以下以對某水樣透明度進(jìn)行檢測為例進(jìn)行具體說明。

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

清洗后進(jìn)行檢測的具體過程如下：

(1)關(guān)閉出水管和泄流閥，打開進(jìn)水口，向第一容量器中注入待檢測水體，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的數(shù)據(jù)。

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

(3)進(jìn)行結(jié)果評價，通過第一容量器注滿水時液位傳感器的數(shù)據(jù)以及第一容量器排空水時液位傳感器的數(shù)據(jù)，可知整個水體排放過程的時間t＝5s，測試桶高度h＝33cm，則水體下降速度v＝h/t＝33/5＝6.6cm/s；通過攝像頭記錄的視頻圖像，采用圖像處理方法識別刻印的識別標(biāo)志，視頻第20幀時，可識別刻印的識別標(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間為t₁＝1/15s，水體已排放時間記為t₂＝t₁*n＝1/15*20＝4/3s；待檢測水體已下降水位h₁＝v*t₂＝6.6*4/3＝8.8cm，則待檢測水體的透明度T＝h-h₁＝33-8.8＝24.2cm，評價結(jié)果為輕度黑臭。

檢測結(jié)束后可以再次對檢測裝置進(jìn)行清洗，以便下次使用。

為了驗(yàn)證評價結(jié)果的準(zhǔn)確性，保證評價結(jié)果的可靠性，本實(shí)施例對該水樣透明度進(jìn)行了5次重復(fù)檢測，檢測過程如上所述，5次重復(fù)檢測的評價結(jié)果如表1所示。

表1

根據(jù)5次重復(fù)檢測的結(jié)果，可取其平均值24.04cm為該水樣透明度檢測結(jié)果，該水樣評價結(jié)果為輕度黑臭。

在上述實(shí)施例中，所述的識別標(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)施例用來解釋本發(fā)明，而不是對本發(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。