[發明專利]一種基于數字圖像技術的粉塵濃度測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201110295655.2
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN102445409A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 滕光輝;余禮根;勞鳳丹;宗超;徐微微
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及畜禽養殖環境監測與空氣質量控制技術領域，具體涉及一種基于數字圖像技術的粉塵濃度測量裝置及方法。

背景技術

隨著規?；⒓s化、工廠化養殖模式在我國的不斷推廣與發展，動物養殖健康和畜禽產品質量令人擔憂。作為其重要組成部分，畜禽舍內空氣質量的好壞越來越引起人們的關注。畜禽舍是一個相對密閉的生產環境，受到室內環境因素(光照、溫度、濕度、通風)，室外氣候因素(晝夜和季節變化)，以及動物本身因素(動物活動、體重和日齡變化)，人為因素(飼養管理條件)等的影響，粉塵顆粒物較多且集中。有學者指出，其畜禽舍內總懸浮顆粒物濃度接近國家標準限值年平均值的30倍。粉塵顆粒是畜禽舍內主要的空氣污染物之一，它吸附微生物、臭氣、有害氣體，是畜禽疾病傳播的有利途徑。同時，粉塵會影響飼養員的健康和家禽生產力，引起人和動物呼吸系統疾病，腐蝕建筑和設備，污染養殖場周圍空氣環境。

對于畜禽舍內粉塵來源、空間分布及其測定技術的研究，我國起步相對較晚，近年禽流感的爆發引起人們對畜禽產品質量、畜禽舍內空氣污染的高度重視。研究開發有效的粉塵濃度測定工具和方法測量畜禽舍內粉塵濃度，獲悉畜禽舍內粉塵產生、傳播和分布的規律，對于改善舍內空氣質量，提高畜禽飼養水平，增加畜禽產品競爭力具有重要意義。

目前粉塵濃度的測量方法主要有稱重濾膜法、β射線法、壓電振動法、超聲波衰減法、黑度法、光散射法等。這些測量方法各有其優缺點，稱重濾膜法應用廣泛但操作繁瑣，不能實現在線監測；β射線法具有一定放射性，測量易受人員素質和心理作用的影響，且需國家相關部門的監管；壓電振動法可以在線監測，但其需要手工操作，程序繁瑣，測量精度不高；黑度法操作簡單，但受主客觀因素影響，測量誤差較大；光散射法可實現遠距離連續測量，但其受環境條件限制，需要定期維護。因此應用新的技術，探索新的粉塵濃度測量方法非常有必要。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明所要解決的技術問題是：如何準確、方便地測量粉塵濃度。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于數字圖像技術的粉塵濃度測量裝置，包括：依次連接的拍攝模板、粉塵發生室和圖像拍攝體，所述圖像拍攝體包括安裝于內部的攝像機和輔助光源。

優選地，所述拍攝模板、粉塵發生室和圖像拍攝體之間均采用絲扣連接。

優選地，所述拍攝模板的面向所述粉塵發生室的一端安裝有透明隔板，另一端安裝有黑白相間的棋盤網格狀模板。

優選地，所述粉塵發生室上設有進風口、排風口，與所述進風口連接的風管，以及與所述風管連接的離心風機。

優選地，所述圖像拍攝體的面向所述粉塵發生室的一端安裝有透明隔板。

優選地，所述輔助光源為LED光源，環形布置。

本發明提供了一種利用所述的裝置測量粉塵濃度的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、利用所述攝像機采集待測氣體引入所述粉塵發生室之前所述拍攝模板的圖像，運用圖像分割閥值算法對所述圖像進行處理，分別找出亮度直方圖中像素個數最大值及其所對應的亮度值，以獲得所述拍攝模板的圖像的黑色區域和白色區域的固有視亮度值和

S2、將待測氣體引入所述粉塵發生室，等待一定的時間，至所述粉塵發生室內氣流混合均勻，形成穩定流場；

S3、利用所述攝像機采集所述拍攝模板的圖像，運用分割閥值算法處理圖像，獲得此時拍攝模板的圖像的黑色區域和白色區域的視亮度值B_w(R)和B_b(R)，其中，R表示所述攝像機鏡頭至所述拍攝模板的垂直距離；