[發明專利]一種水質透明度測試方法及其測試裝置

在審

• 申請號: 202110403657.2
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN112858229A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 程勵輝;葉龍;鄒罡;吳培浩;麥粵幫
• 申請（專利權）人: 廣東省建設工程質量安全檢測總站有限公司
• 主分類號: G01N21/59
• 分類號: G01N21/59;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 廣州匯航專利代理事務所(普通合伙) 44537
• 代理人: 韓廣

本發明公開了一種通過圖像獲取單元透過水域以對圖形信息進行掃描讀取、辨識校驗，并準確識別和記錄動態圖形的X尺寸臨界值，獲得動態圖形的X尺寸臨界值后通過神經網絡預測模型進行計算，以此評估水樣對動態圖形清晰度、完整度的影響，實現水樣透明的全過程自動化在線測量的方法和裝置，動態圖形的X尺寸臨界值可以充分反映水樣對光的吸收、散射等因素共同影響，最大限度的保留了塞氏盤和鉛字法的本質特征，此外，動態圖形可以承載信息數據，動態圖形識別過程可以有效剔除了隨機因素和人為因素的影響，使得預測水質透明度直接、穩健可靠。

技術領域

本發明屬于水質測試技術領域，具體涉及一種水質透明度測試方法及其測試裝置。

背景技術

水體透明度指標是黑臭水體水質監測和評價的四個參數之一，目前透明度參數的測試依然采用人工視檢判讀。判斷方法之一是塞氏盤法，這是一種透明度原位測試方法，通過將塞氏盤浸入待測水體中逐漸加大深度直到肉眼無法清楚分辨黑白盤格為止，以此時塞氏盤沉入水體中的深度作為水體透明度評判結果；判斷方法之二是鉛字法，此方法通過向內徑2.5cm，高33cm的透明度計不斷注入待測水樣，同時從透明度計筒口觀察底部標準鉛字印刷的符號，以肉眼無法分辨底部符號時水樣的高度作為的透明度評判結果。

對透明度指標現有測試方法研究、技術的改進主要有以下措施：一種是通過引入浮標及電動膠輪裝置、配合攝像頭模塊，將改進后測測量裝置放置在水體中，通過程序控制膠輪釋放塞氏盤沉入水體并觀察塞氏盤格清晰度和記錄沉入深度，以此剔除檢測人員與水面距離、視線傾斜角度的影響；一種是應用圖像識別算法、設置塞氏盤黑白盤格影像對比度閾值，當塞氏盤沉入水體過程中圖形對比度低至預設閥值時記錄其深度，達到自動判別塞氏盤是否清晰可見的目標，剔除檢測人員肉眼觀察差異的主觀影響；一種是對鉛字法進行改進，引用人工光源代替自然光，通過電磁控制器控制水閥不斷注水并控制攝像頭實時記錄刻度盤對比度和水樣高度，以此剔除鉛字法中光源的影響；一種是通過測量水樣的吸光度等間接參數并通過算法建立間接參數與透明度的關系實現透明度預測。

現有的研究成果和技術實現存在一些不足，其一，塞氏盤結構簡單、其黑白盤格影像對比度閾值的選取存在較強的主觀影響；其二，引入的人工光源光譜與自然條件下太陽光譜存在一定差異，直接采用人工光源條件下的測試結果作為評價指標與現場測試結果存在實驗條件的差異；其三，透明度是水樣對光的吸收、光的散射等多個物理現象共同作用的結果，采用吸光度、透過率等單一的間接指標預測透明度參數存在一定的局限性。

鑒于以上原因，有必要對現有測試方法進行進一步改進。目前，信息圖形化編碼作為信息校驗的有效途徑已被廣泛認可和使用，在國家標準《條碼術語GB/T12905》和《快速響應矩陣碼GB/T12848》中對相關概念、應用和相關限制進行說明，值得注意的是，條碼術語中將二維條碼中符合字符的最窄構成單元、最小信息承載單元稱為模塊，并將單位模塊的標稱尺寸稱為X尺寸。同時，人工神經網絡在實驗數據分析、規律學習和結果預測等方面的作用和應用成效突出，是進行數據回歸分析和預測的有效途徑之一。

發明內容

本發明針對上述現有技術存在的問題，提供了一種通過圖像獲取單元透過水域以對圖形信息進行掃描讀取、辨識校驗，并準確識別和記錄動態圖形的X尺寸臨界值，獲得動態圖形的X尺寸臨界值后通過神經網絡預測模型進行計算，以此評估水樣對動態圖形清晰度、完整度的影響，實現水樣透明的全過程自動化在線測量的方法和裝置。

為了實現上述的目的，發明采用以下技術措施：

一種水質透明度測試方法，包括以下步驟：

步驟1：建立訓練集合，以不同透明度的訓練水域作為訓練單元，通過鉛字法或塞氏盤法測量得到各訓練單元的透明度參考值；

步驟2：將訓練單元進行特征處理，所述特征處理指利用圖像獲取單元實時獲取水域內的顯示單元提供的動態圖形，并記錄獲得清晰圖像時動態圖形的顏色、亮度、X尺寸臨界值；