[發(fā)明專利]一種利用智能成像與識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線生物監(jiān)測(cè)的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110358562.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN113049593A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓克贏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南通邁程汽車技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/84
• 分類號(hào): G01N21/84;G01N1/38;G01N1/14;H04N5/232
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本發(fā)明公開了一種利用智能成像與識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線生物監(jiān)測(cè)的方法，包括外殼體，外殼體上設(shè)有顯微鏡組件，顯微鏡組件包括顯微鏡立臂，顯微鏡立臂設(shè)置在底座上，底座上設(shè)有自動(dòng)掃描載物平臺(tái)，顯微鏡立臂上端設(shè)有高清攝像相機(jī)，顯微鏡立臂上端下方安裝有物鏡，且高清攝像相機(jī)設(shè)置在物鏡上方，外殼體上還設(shè)有控制器，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，利用計(jì)算機(jī)視覺中物體檢測(cè)的算法，能簡(jiǎn)單直觀、自動(dòng)化的記錄并分析污水中微生物情況，并且能夠?qū)崟r(shí)在線觀測(cè)污水狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種利用智能成像與識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線生物監(jiān)測(cè)的方法。

背景技術(shù)

為了了解污水中微生物狀況，傳統(tǒng)方法是通過人工鏡檢來觀測(cè)并記錄其中的微生物數(shù)目，從而來指示污水狀態(tài)。傳統(tǒng)方法耗時(shí)耗力，而且過程繁瑣。

當(dāng)前，人工鏡檢是廣泛使用的用于判斷活性污泥性狀的檢測(cè)技術(shù)，在利用人工鏡檢技術(shù)的同時(shí)結(jié)合兩個(gè)指標(biāo)：生物反應(yīng)池水中溶解氧DO值和污泥濃度MLSS值，來推測(cè)微生物種群的生存狀態(tài)和數(shù)目，從而達(dá)成對(duì)活性污泥性狀監(jiān)測(cè)的目的。然而，人工鏡檢需要人工進(jìn)行采樣和預(yù)處理，同時(shí)需要花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行人工識(shí)別。這些條件限制了人工鏡檢在污水處理環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，而人工鏡檢最大的問題在于：其檢測(cè)對(duì)象僅針對(duì)于某取樣時(shí)刻采集到的少量污水，特定的取樣時(shí)間無法充分體現(xiàn)一定時(shí)間內(nèi)活性污泥的變化趨勢(shì)，而少量的水樣也很難體現(xiàn)活性污泥的總體情況；由于人工采集水樣、人工預(yù)處理以及人工識(shí)別等步驟，以及水樣在從污水處理廠運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室所耽擱的時(shí)間，采用人工鏡檢分析得出的結(jié)果并不具有即時(shí)性；缺乏量化的水質(zhì)判斷標(biāo)準(zhǔn)——目前主要通過人工檢測(cè)污水采樣，主觀判斷水質(zhì)。沒有可量化的水質(zhì)判斷標(biāo)準(zhǔn)，例如根據(jù)每毫升水樣中微生物的種群、數(shù)量等條件，判斷污水處于哪個(gè)處理階段等等；無法做到7/24小時(shí)不間斷自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、無法提供上級(jí)主管單位實(shí)時(shí)的反映城市污水處理系統(tǒng)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)及出水水質(zhì)。

而目前所利用的圖像識(shí)別技術(shù)主要存在以下幾點(diǎn)問題：攝像設(shè)備并非專業(yè)顯微攝像設(shè)備，無法自動(dòng)設(shè)置曝光、自動(dòng)調(diào)節(jié)焦距因而只能拍攝人眼可識(shí)別的大顆粒物；光源多采用自然光或者發(fā)光二極管直接照射或反射，光源利用效率低下，難以通過微調(diào)提高效率；不存在預(yù)處理單元，無法通過自動(dòng)化的處理手段提高對(duì)于觀測(cè)對(duì)象的拍攝質(zhì)量；沒有顯微放大功能，無法針對(duì)微生物個(gè)體進(jìn)行準(zhǔn)確、清晰的拍攝，圖像采集分辨率低；圖像的平滑處理、閾值分割和去噪操作效果不佳，僅能針對(duì)混凝絮凝工藝或活性污泥中的絮凝體（即僅體積參量）進(jìn)行識(shí)別；識(shí)別的準(zhǔn)確度不高，無法精確的識(shí)別開各種微生物，并且漏檢的情況比較嚴(yán)重；識(shí)別的速度比較慢，無法達(dá)到實(shí)時(shí)的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用智能成像與識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線生物監(jiān)測(cè)的方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種利用智能成像與識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線生物監(jiān)測(cè)裝置, 包括外殼體，所述外殼體上設(shè)有顯微鏡組件，所述顯微鏡組件包括顯微鏡立臂，所述顯微鏡立臂設(shè)置在底座上，所述底座上設(shè)有自動(dòng)掃描載物平臺(tái)，所述自動(dòng)掃描載物平臺(tái)上放置待檢生物；所述顯微鏡立臂上端設(shè)有高清攝像相機(jī)，所述顯微鏡立臂上端下方安裝有物鏡，且所述高清攝像相機(jī)設(shè)置在物鏡上方，所述外殼體上還設(shè)有控制器，所述控制器內(nèi)設(shè)有微處理器、圖像采集模塊、存儲(chǔ)模塊、算法模塊和信號(hào)傳輸模塊，所述高清攝像相機(jī)通過圖像采集模塊連接微處理器，所述微處理分別連接存儲(chǔ)模塊、算法模塊，所述微處理器通過信號(hào)傳輸模塊連接監(jiān)測(cè)終端。

優(yōu)選的，所述外殼體后端設(shè)有散熱窗口，所述散熱窗口內(nèi)側(cè)設(shè)有防塵網(wǎng)，所述外殼體后端還安裝有數(shù)據(jù)傳輸接口。

優(yōu)選的，一種利用智能成像與識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線生物監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于：包括以下步驟：

A、采樣點(diǎn)采樣：選擇在生物反應(yīng)池與二次沉淀池之間設(shè)置采樣點(diǎn)，通過采水泵抽取水樣并以一定水頭輸送到預(yù)處理單元；

B、水樣預(yù)處理：在預(yù)處理單元對(duì)水樣進(jìn)行稀釋以及攪拌，提高水體中活性污泥的分散度和均勻度；

C、水樣檢測(cè)：利用具有自動(dòng)調(diào)節(jié)曝光、焦距的智能顯微成像裝置對(duì)以一定流速通過檢測(cè)區(qū)域的水樣進(jìn)行一次或多次成像；