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一种基于机器视觉的水质在线监测系统

阅读：310发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种基于机器视觉的水质在线监测系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及在线监测技术领域，且公开了一种基于机器视觉的水质在线监测系统，包括水位计、采集设备、视频采集卡、采样设备、检测设备、数据采集设备、数据传递设备、主机、云服务器和终端机。检测设备对采样设备提供的样品进行检测，并分析样品中具体成分，数据采集设备将采样设备的分析数据通过数据传递设备传递到主机中，利用主机将数据进行整理，并规划呈表格的形式展开，以便以查看，而采样设备每隔一端时间便对取样点进行抽取，再次进行检测，如此实时在线对水质进行监测，保护水体健康。，下面是一种基于机器视觉的水质在线监测系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于机器视觉的水质在线监测系统，其特征在于：包括水位计、采集设备、视频采集卡、采样设备、检测设备、数据采集设备、数据传递设备、主机、云服务器和终端机；
水位计安装在水中，通过采集设备采集水位计图像，采集设备通过无线传输设备与视频采集卡通讯连接，视频采集卡与主机通讯连接，视频采集卡将视频信号转换成数字信号输送给主机，主机依据相应的水位特征将数字信号转换成水位数据；
采样设备将监测点的水流抽取作为样品，检测设备对抽取的样品进行分析，数据采集设备与检测设备通讯连接，将检测设备分析的数据进行采集并整理，而数据采集设备通过数据传递设备与主机信息连接，通过主机对分析数据进行统计，并将数据制成表格的形式；
主机与云服务器通讯连接，终端机与云服务器通讯连接，主机将检测的数据上传到云服务器中进行存储，通过终端机可获取云服务器存储的数据，实时在线检测水质和水位。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的水质在线监测系统，其特征在于：水位计采用普通型号，只需要安装图像设备即可。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的水质在线监测系统，其特征在于：采集设备包括CCD摄像机和补光设备，通过CCD摄像机将光学设备转成视频信号输送给视频采集卡，在光线不足的环境或夜晚，通过补光设备可获取必要的光源，得到清晰的图像。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的水质在线监测系统，其特征在于：主机通过视频采集卡定时对水位计进行图像采集，采集到的图像变换成灰度图，利用中值滤波进行预处理，然后利用中值滤波消除水尺上的污点，利用HOUGH变换对水尺进行倾斜度矫正，接着采用自适应阙值法，将图像二值化。
5.利用竖直方向的投影具有波峰.波谷间隔出现的特性，将字符进行分割，最后，将分割的字符大小归一化后，送入改进的BP神经网络进行字符识别，主机通过建立的水尺模型与图像进行相应的比对，再依据对水尺板上的数字的识别及刻度线的读取，得到相应的水位信息，再读取的信息与水尺模型进行相应的再比对，可得到准确的信息。
6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的水质在线监测系统，其特征在于：检测设备有各种分析仪组成，例如：包括COD分析仪、氮氧分析仪、TOC分析仪和PH计，通过各种分析仪表对水样进行分析。
7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的水质在线监测系统，其特征在于：数据采集设备主要是对各种监测设备测量的数据进行采集、存储及处理，它不仅具有黑匣子功能，同时还能够对采样设备的运行状况进行自动监测，并将有关的数据存储和输。
8.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的水质在线监测系统，其特征在于：数据传递设备采用无线局域网方式将采集的各种监测数据传输至主机，无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络，无线局域网另一个最大的优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。

说明书全文

一种基于机器视觉的水质在线监测系统

技术领域

[0001] 本发明涉及在线监测技术领域，具体为一种基于机器视觉的水质在线监测系统。

背景技术

[0002] 随着科技的快速发展，未经处理而排放的工业废水和生活污水、大量使用化肥、农药、除草剂而造成的农田污水以及堆弃在河边的工业废弃物和生活垃圾对水质造成了严重的污染，随着森林砍伐，水土流失和过度开采等问题使得水资源不能再生，水是生命的源泉，水质的好坏直接影响着人们的健康和可持续发展的前景，对于我国来说，环境问题日益显现，水资源尤其破坏严重，所以，对于水质的监测需要加大力度。

[0003] 水质监测是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程，水质监测作为环境管理提供数据和资料，也可评价江河和海洋水质状况提供依据，为此我们提出了一种基于机器视觉的水质在线监测系统。

发明内容

[0004] 针对现有技术存在的上述不足，本发明提供了一种基于机器视觉的水质在线监测系统。

[0005] 本发明提供如下技术方案：一种基于机器视觉的水质在线监测系统，包括水位计、采集设备、视频采集卡、采样设备、检测设备、数据采集设备、数据传递设备、主机、云服务器和终端机；水位计安装在水中，通过采集设备采集水位计图像，采集设备通过无线传输设备与视频采集卡通讯连接，视频采集卡与主机通讯连接，视频采集卡将视频信号转换成数字信号输送给主机，主机依据相应的水位特征将数字信号转换成水位数据；
采样设备将监测点的水流抽取作为样品，检测设备对抽取的样品进行分析，数据采集设备与检测设备通讯连接，将检测设备分析的数据进行采集并整理，而数据采集设备通过数据传递设备与主机信息连接，通过主机对分析数据进行统计，并将数据制成表格的形式；
主机与云服务器通讯连接，终端机与云服务器通讯连接，主机将检测的数据上传到云服务器中进行存储，通过终端机可获取云服务器存储的数据，实时在线检测水质和水位。

[0006] 优选的，水位计采用普通型号，只需要安装图像设备即可。

[0007] 优选的，采集设备包括CCD摄像机和补光设备，通过CCD摄像机将光学设备转成视频信号输送给视频采集卡，在光线不足的环境或夜晚，通过补光设备可获取必要的光源，得到清晰的图像。

[0008] 优选的，主机通过视频采集卡定时对水位计进行图像采集，采集到的图像变换成灰度图，利用中值滤波进行预处理，然后利用中值滤波消除水尺上的污点，利用HOUGH变换对水尺进行倾斜度矫正，接着采用自适应阙值法，将图像二值化。利用竖直方向的投影具有波峰.波谷间隔出现的特性，将字符进行分割，最后，将分割的字符大小归一化后，送入改进的BP神经网络进行字符识别，主机通过建立的水尺模型与图像进行相应的比对，再依据对水尺板上的数字的识别及刻度线的读取，得到相应的水位信息，再读取的信息与水尺模型进行相应的再比对，可得到准确的信息。

[0009] 优选的，检测设备有各种分析仪组成，例如：包括COD分析仪、氮氧分析仪、TOC分析仪和PH计，通过各种分析仪表对水样进行分析。

[0010] 优选的，数据采集设备主要是对各种监测设备测量的数据进行采集、存储及处理，它不仅具有黑匣子功能，同时还能够对采样设备的运行状况进行自动监测，并将有关的数据存储和输。

[0011] 优选的，数据传递设备采用无线局域网方式将采集的各种监测数据传输至主机，无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络，无线局域网另一个最大的优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。

[0012] 与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：该基于机器视觉的水质在线监测系统，通过采集设备采集水位计图像信号，而视频采集卡将采集的数据传送给专用的主机中，通过主机中的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别水位变化，在一些不适于人工作业的危险工作环境或者人工视觉难以满足要求的场合，通过机器视觉来替代人工视觉其效果更好；
而检测设备对采样设备提供的样品进行检测，并分析样品中具体成分，数据采集设备将采样设备的分析数据通过数据传递设备传递到主机中，利用主机将数据进行整理，并规划呈表格的形式展开，以便以查看，而采样设备每隔一端时间便对取样点进行抽取，再次进行检测，如此实时在线对水质进行监测，保护水体健康。
附图说明

[0013] 图1为本发明监测系统的结构示意图。

具体实施方式

[0014] 为了使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

[0015] 为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明，以避免不必要地混淆本发明的概念。

[0016] 请参阅图1，一种基于机器视觉的水质在线监测系统，包括水位计、采集设备、视频采集卡、采样设备、检测设备、数据采集设备、数据传递设备、主机、云服务器和终端机。

[0017] 水位计安装在水中，通过采集设备采集水位计图像，采集设备通过无线传输设备与视频采集卡通讯连接，视频采集卡与主机通讯连接，视频采集卡将视频信号转换成数字信号输送给主机，主机依据相应的水位特征将数字信号转换成水位数据。

[0018] 采样设备将监测点的水流抽取作为样品，检测设备对抽取的样品进行分析，数据采集设备与检测设备通讯连接，将检测设备分析的数据进行采集并整理，而数据采集设备通过数据传递设备与主机信息连接，通过主机对分析数据进行统计，并将数据制成表格的形式。

[0019] 主机与云服务器通讯连接，终端机与云服务器通讯连接，主机将检测的数据上传到云服务器中进行存储，通过终端机可获取云服务器存储的数据，实时在线检测水质和水位。

[0020] 水位计采用普通型号，只需要安装图像设备即可，只有简单的水位计安装在水中，可防止因为洪水将水尺冲走，而造成重大损失，如果水尺损坏，可提示，即时更换，具有图像保存，查找，亦可人工校正，具备相应资料保全功能。

[0021] 采集设备包括CCD摄像机和补光设备，通过CCD摄像机将光学设备转成视频信号输送给视频采集卡，在光线不足的环境或夜晚，通过补光设备可获取必要的光源，得到清晰的图像。

[0022] 主机通过视频采集卡定时对水位计进行图像采集，采集到的图像变换成灰度图，利用中值滤波进行预处理，然后利用中值滤波消除水尺上的污点，利用HOUGH变换对水尺进行倾斜度矫正，接着采用自适应阙值法，将图像二值化。利用竖直方向的投影具有波峰.波谷间隔出现的特性，将字符进行分割，最后，将分割的字符大小归一化后，送入改进的BP神经网络进行字符识别，主机通过建立的水尺模型与图像进行相应的比对，再依据对水尺板上的数字的识别及刻度线的读取，得到相应的水位信息，再读取的信息与水尺模型进行相应的再比对，可得到准确的信息。

[0023] 检测设备有各种分析仪组成，例如：包括COD分析仪、氮氧分析仪、TOC分析仪和PH计，通过各种分析仪表对水样进行分析。

[0024] 数据采集设备主要是对各种监测设备测量的数据进行采集、存储及处理，它不仅具有黑匣子功能，同时还能够对采样设备的运行状况进行自动监测，并将有关的数据存储和输。

[0025] 数据传递设备采用无线局域网方式将采集的各种监测数据传输至主机，无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络，无线局域网另一个最大的优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。

[0026] 以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

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一种基于机器视觉的水质在线监测系统

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