申请/专利权人：华星德安(河北)环保科技有限公司

申请日：2019-10-29

公开（公告）日：2024-06-11

公开（公告）号：CN110672784B

主分类号：G01N31/16

分类号：G01N31/16;G06F30/20;G06N3/084

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.11#授权;2024.05.28#专利申请权的转移;2020.02.11#实质审查的生效;2020.01.10#公开

摘要：本发明公开了一种基于机器视觉的水体溶解氧检测装置，包括：取样装置，从待测水体中吸取水样，并存储于储样瓶中；滴液装置，存储有多种滴定的溶液或试剂，用于与水样中的溶解氧反应；石英玻璃反应皿，用于接收所述储样瓶中输出的水样和滴液装置中输出的溶液或试剂，并在石英玻璃反应皿中进行反应；信息处理模块，包括拍摄模块和控制面板，通过所述拍摄模块对所述石英玻璃反应皿内液体进行拍照，拍照获得的图像输入至所述控制面板的处理器，由所述处理器进行处理，提取图像的RGB分量，并将RGB分量转换成HSI分量后，之后将HSI分量作为输入量输入训练好的神经网络中得出溶解氧浓度；所述神经网络通过误差反向传播方法进行训练而成。

主权项：1.一种基于机器视觉的水体溶解氧检测装置，包括：取样装置，从待测水体中吸取水样，并存储于储样瓶中；滴液装置，存储有多种滴定的溶液或试剂，用于与水样中的溶解氧反应；石英玻璃反应皿（15），用于接收所述储样瓶中输出的水样和滴液装置中输出的溶液或试剂，并在石英玻璃反应皿（15）中进行反应；信息处理模块，包括拍摄模块和控制面板，通过所述拍摄模块对所述石英玻璃反应皿（15）内液体进行拍照，拍照获得的图像输入至所述控制面板的处理器，由所述处理器进行处理，提取图像的RGB分量，并将RGB分量转换成HSI分量后，之后将HSI分量作为输入量输入训练好的神经网络中得出溶解氧浓度；所述神经网络通过误差反向传播方法进行训练而成；所述的取样装置包括吸水管转动盘（22-6）、储样瓶（2）、抽水泵（21）、增重块（24）和吸水管（25）；所述的增重块（24）配置于所述吸水管（25）上，使其可以抵消浮力进入河道内部；所述的吸水管转动盘（22-6）通过吸水管（25）与所述增重块（24）连接，根据设定需要的深度转动一定圈数，使吸水管（25）通过增重块（24）的重力拉动到指定深度，然后抽水泵（21）工作将水抽到储样瓶（2）中，直至储样瓶（2）入水口持续溢出水两分钟；所述的吸水管（25）和与其连通的液体管路均设置在多节拉杆上，所述多节拉杆的拉杆和缩杆由移杆装置实现，所述的移杆装置包括采样电机（17）、滚动丝杆（18）、采样滑块（19）、采样导轨（20）和气爪（23），所述的采样滑块（19）上固定有螺母；通过采样电机（17）带动滚动丝杆（18）控制采样滑块（19）在采样导轨（20）上前后移动，以此移动气爪的位置；所述气爪（23）与所述采样滑块（19）连接，所述的气爪（23）包括气爪手臂与空气抓手，初始状态为空气抓手充气，两臂打开，其与采样滑块（19）同位移动，在到达指定位置后，抓手两臂向下闭合，闭合完成后空气抓手抽真空，使其与多节拉杆（22）的外壁紧密贴合并实现移杆；所述的滴液装置包括位移装置，所述的位移装置包括步进电机（6）、转盘（7）、滴液导轨（10）以及滴液滑块（33），所述的转盘（7）与滴液导轨（10）固定连接，使滴液导轨（10）可以随着转盘转动，所述的步进电机（6）控制转盘（7）转动，同时带动滴液导轨转动预设的角度；所述的滴液导轨（10）共有四条导轨，分别固定在滴液导轨（10）中心轴的四个面上，所述的滴液滑块（33）包括滑动部分以及固定部分，滑动部分使其能在滴液导轨（10）上滑动，固定部分用于固定滴液机构，使滴液机构能随滴液滑块（33）移动，四个滴液滑块（33）分别固定四个滴液机构，通过位移装置使滴液机构到达指定位置；所述的滴液机构包括储液罐（8）、滴液电磁阀（9）和滴液管，所述的滴液机构一共有4个，每个滴液机构都存有不同的试剂，试剂储存于滴液机构的储液罐（8）中，通过每个滴液机构上的滴液电磁阀（9）控制不同溶液或试剂滴入石英玻璃反应皿（15）中的量；所述的石英玻璃反应皿（15）包括滴液口（15-1）、输样密封口（15-2）、排液口（15-3）、抽气口（15-4）和移液口（15-5），所述的石英玻璃反应皿（15）由耐酸碱的石英玻璃制成，所述的滴液口（15-1）、输样密封口（15-2）、排液口（15-3）以及抽气口（15-4）都有一个电磁阀门，起到开闭口的作用，所述的滴液口（15-1）、输样密封口（15-2）、排液口（15-3）以及抽气口（15-4）在初始状态都为闭合状态；所述的滴液口（15-1）用于滴液装置将溶液或试剂滴入反应皿中，所述的输样密封口（15-2）表面有一层密封圈，与输样口（11-3）结合起到密封隔绝外部空气的作用，采用输液装置从储样瓶并通过输样密封口（15-2）将水样从储样瓶（2）中转移到石英玻璃反应皿中，所述的抽气口（15-4）连接一个抽气泵，在化学操作前首先将反应皿内部的空气抽出，使反应皿内保持真空状态；所述的移液口（15-5）通过移液电磁阀（35）将一定量的溶液输送到分光光度计（34）中；所述的分光光度计（34）用于读取化学反应后的碘溶液内的碘浓度，并以此作为神经网络的输入项之一；通过移液电磁阀（35）定量的获取反应皿中的溶液，所获的溶液通过移液管注入到分光光度计（34）内的样品格里的石英玻璃比色皿中；将所获得的碘量浓度信息传输到控制面板（1）中，作为神经网络的输入项；所述的拍摄模块包括暗室、稳压光源（14）和照相机（16），所述的暗室由遮光尾板（28）、遮光装置（29）以及涂抹了黑色吸光的颜料的柜体一层内部的其余墙面组成，所述的遮光装置（29）分为上下级板，以形成一个密闭的暗室空间；所述的照相机（16）与稳压光源（14）、石英玻璃反应皿（15）在拍摄状态时中心位于同一高度；所述的稳压光源（14）为长面屏式光源，通过所述控制面板（1）对其的亮度进行调节；所述的照相机（16）在化学操作溶解沉淀的过程中对石英玻璃反应皿（15）进行拍摄，并将所得到的图片传输到控制面板（1）的处理器中，通过对其进行图像处理，判断其是否溶解完全；所述的照相机（16）在反应完全后，在暗室中对石英玻璃反应皿（15）进行拍摄，并将所得到的图片传输到控制面板（1）的处理器中，通过对其进行图像处理；滴液装置先向石英玻璃反应皿（15）中滴入硫酸锰溶液，再滴入氢氧化钠-碘化钾溶液，两者反应后产生沉淀，再滴入浓硫酸溶液以溶解沉淀并置换出碘，碘的浓度表征了溶解氧的浓度，通过加入淀粉溶液来使得混合溶液变色，通过拍照对图像进行处理，并经神经网络处理获得溶解氧浓度。

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