一种用于煤泥水絮凝沉降批量试验的自动测量装置

本发明涉及煤泥水处理，特别涉及一种用于煤泥水絮凝沉降批量试验的自动测量装置。

背景技术：

1、在实验室进行煤泥水和污水处理实验过程中，为了提高混凝药剂对煤泥水的絮凝效果，为煤泥水寻求最佳的凝聚剂与絮凝剂药剂种类和用量，该过程需要进行大量的实验操作才能达到实验目的。

2、目前多采用量筒作为絮凝设备使用，加入煤泥水和絮凝剂以后人工混匀待絮凝结束后观察絮凝沉降实验现象，一方面实验效率低下操作过程繁琐，另一方面在寻求絮凝剂处理煤泥水最佳用量和种类需要进行大量沉降试验时，由于人为操作因素，无法实现每一次对沉降管的混匀旋转的速度与停顿时间的相同，对沉降层读数的准确(依赖人为经验较大)，以及在抽取上清液进行澄清度测量过程中取样的准确(容易出现水流扰动使样品浑浊)等问题，影响实验的进度和精度。因此为有效提高絮凝实验精度和效率，发明一种操作简单，可以快速批量进行煤泥水絮凝沉降试验的自动测量装置。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种用于煤泥水絮凝沉降批量试验的自动测量装置，通过此装置能够提高在煤泥水絮凝沉降试验的实验精度和效率，大幅降低人为试验误差。

2、为了达到上述目的，本发明提供一种用于煤泥水絮凝沉降批量试验的自动测量装置，其采用的技术方案如下：

3、一种用于煤泥水絮凝沉降批量试验的自动测量装置，包括沉降试验箱、传动系统、沉降管支架、多个沉降管、工业相机以及计算机；

4、所述传动系统与所述沉降管支架连接，以驱动所述沉降管支架转动，所述沉降管支架设置于所述沉降试验箱内，所述多个沉降管安装于所述沉降管支架上，所述沉降试验箱内部一侧安装有所述工业相机，所述沉降试验箱内部在与安装所述工业相机的一侧相对的侧壁上设置平面光源，所述沉降管支架设置于所述工业相机与所述平面光源之间；

5、所述工业相机与所述计算机信号连接，以将拍摄到的影像数据馈送至所述计算机，所述影像数据包括通过所述工业相机对旋转混合停止后的沉降管进行拍摄记录的视频数据或图像数据；

6、所述计算机被配置为基于所述影像数据计算每个沉降管的沉降速度、上清液的澄清度以及絮团压缩层的厚度。

7、进一步地，所述传动系统包括变频可控电机、传动减速器以及控制面板，所述控制面板与所述变频可控电机电连接，所述变频可控电机的输出端连接所述传动减速器的输入端，所述传动减速器的输出端连接所述沉降管支架。

8、进一步地，所述沉降管支架包括底托、工形板和盖板，所述工形板的下端连接所述底托，所述工形板的上端可拆卸连接所述盖板，所述工形板包括两个侧板以及一个中间固定板，所述中间固定板的两端分别固定连接一个侧板，所述中间固定板上设置有多个管孔，其中一个侧板的一侧设置有传动轴，所述传动轴与所述传动系统连接，所述盖板的下端设置有与所述沉降管的上端开口相匹配的橡胶盖，所述底托的上端设置有沉降管卡槽。

9、进一步地，所述工形板的两端分别通过一个可拆卸组件与所述底托和所述盖板连接。

10、进一步地，所述可拆卸组件包括弹簧和蝴蝶螺纹帽，所述弹簧和蝴蝶螺纹帽配合所述工形板的两端设置的螺纹孔以及所述底托和所述盖板上设置的螺纹孔以将所述底托和所述盖板固定于所述工形板的两端。

11、进一步地，所述沉降管包括两端开口的管体以及底部橡胶塞，所述底部橡胶塞封闭所述管体的下端，所述底部橡胶塞与所述沉降管卡槽相适配。

12、进一步地，所述箱体内部在未安装工业相机以及平面光源的侧面采用柔和反光板材质。

13、进一步地，所述计算机被进一步配置为：

14、获取试验前设定时间内的设定间隔的多个图像以及沉降设定时间时的图像，对所获取的图像进行预处理，所述预处理包括去噪、增强对比度、调整亮度；

15、对预处理后的图像进行分隔，每个沉降管的沉降图像单独分隔为独立图像集；

16、对每组独立图像集进行煤泥水沉降界面检测，所述煤泥水沉降界面检测包括阈值分割、边缘检测、沉降界面跟踪、数据提取以及数据分析；

17、所述阈值分割包括将所述沉降图像转换为二值图像，并通过设定阈值将沉降界面与背景分离；

18、所述边缘检测包括利用边缘检测算法检测所述沉降图像中的沉降界面边界；

19、所述沉降界面跟踪包括检测沉降图像中的沉降界面边界的轮廓，在连续帧之间匹配轮廓，对检测到的沉降界面进行跟踪，以获取界面的位置图像参数；

20、所述数据提取包括根据所述界面的位置图像参数，将测量得到的界面在图像中像素距离转换为真实物理距离，计算沉降界面的高度随时间的变化；

21、所述数据分析包括基于所述沉降界面的高度随时间的变化计算出沉降管的沉降速度或絮团压缩层的厚度；

22、根据试验前设定时间内的设定间隔的多个图像获取每个沉降管的沉降速度，根据沉降设定时间时的图像获取煤泥沉降稳定后煤泥絮团压缩层厚度参数；

23、对每个沉降管的沉降图像进行煤泥水上清液的澄清度检测以得到澄清度曲线，选取不同沉降时间的沉降图像，并对不同沉降时间的沉降图像进行灰度化处理，利用沉降管上部三分之一处的灰度值与澄清度曲线比对得到澄清度数据。

24、进一步地，所述沉降管是容积500ml，分度值为5ml，管壁1mm的亚克力透明沉降管。

25、进一步地，所述计算机与所述传动系统信号连接。

26、本发明至少具有以下有益效果：

27、本发明结构简单，改善了传统的絮凝实验技术，加快了絮凝实验的进度和实验的精确度，同时本装置操作简单，较少实验的步骤增加经济效益，在煤泥水处理领域有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种用于煤泥水絮凝沉降批量试验的自动测量装置，其特征在于，包括沉降试验箱、传动系统、沉降管支架、多个沉降管、工业相机以及计算机；

2.如权利要求1所述的用于煤泥水絮凝沉降批量试验的自动测量装置，其特征在于，所述传动系统包括变频可控电机、传动减速器以及控制面板，所述控制面板与所述变频可控电机电连接，所述变频可控电机的输出端连接所述传动减速器的输入端，所述传动减速器的输出端连接所述沉降管支架。

3.如权利要求1所述的用于煤泥水絮凝沉降批量试验的自动测量装置，其特征在于，所述沉降管支架包括底托、工形板和盖板，所述工形板的下端连接所述底托，所述工形板的上端可拆卸连接所述盖板，所述工形板包括两个侧板以及一个中间固定板，所述中间固定板的两端分别固定连接一个侧板，所述中间固定板上设置有多个管孔，其中一个侧板的一侧设置有传动轴，所述传动轴与所述传动系统连接，所述盖板的下端设置有与所述沉降管的上端开口相匹配的橡胶盖，所述底托的上端设置有沉降管卡槽。

4.如权利要求3所述的用于煤泥水絮凝沉降批量试验的自动测量装置，其特征在于，所述工形板的两端分别通过一个可拆卸组件与所述底托和所述盖板连接。

5.如权利要求4所述的用于煤泥水絮凝沉降批量试验的自动测量装置，其特征在于，所述可拆卸组件包括弹簧和蝴蝶螺纹帽，所述弹簧和蝴蝶螺纹帽配合所述工形板的两端设置的螺纹孔以及所述底托和所述盖板上设置的螺纹孔以将所述底托和所述盖板固定于所述工形板的两端。

6.如权利要求3所述的用于煤泥水絮凝沉降批量试验的自动测量装置，其特征在于，所述沉降管包括两端开口的管体以及底部橡胶塞，所述底部橡胶塞封闭所述管体的下端，所述底部橡胶塞与所述沉降管卡槽相适配。

7.如权利要求1所述的用于煤泥水絮凝沉降批量试验的自动测量装置，其特征在于，所述箱体内部在未安装工业相机以及平面光源的侧面采用柔和反光板材质。

8.如权利要求1所述的用于煤泥水絮凝沉降批量试验的自动测量装置，其特征在于，所述计算机被进一步配置为：

9.如权利要求1所述的用于煤泥水絮凝沉降批量试验的自动测量装置，其特征在于，所述沉降管是容积500ml，分度值为5ml，管壁1mm的亚克力透明沉降管。

10.如权利要求1所述的用于煤泥水絮凝沉降批量试验的自动测量装置，其特征在于，所述计算机与所述传动系统信号连接。

技术总结本发明提供一种用于煤泥水絮凝沉降批量试验的自动测量装置，以解决实验室在进行煤泥水絮凝效果实验操作中，实验周期长、误差大、操作繁琐、效率低下等问题。该装置包括计算机、沉降试验箱、沉降管支架系统，亚克力沉降管，变频可控电机传动系统、工业相机和平面光源等；实验室在煤泥水絮凝实验过程中为了选择最佳的絮凝剂种类和用量，目前采用在煤泥水中加入不同浓度和种类的絮凝剂，探寻最佳的絮凝效果，本装置改善传统测定煤泥水絮凝实验的弊端而设计，能够一次进行多组絮凝实验，并且可以通过图像识别快速得到絮凝沉降试验的试验结果，提高了实验精度、工作效率和经济效益，能够快速出确定最佳的最佳凝聚剂与絮凝剂种类和用量。技术研发人员：常明,樊玉萍,吴文波,董宪姝,马晓敏,陈茹霞,付元鹏受保护的技术使用者：太原理工大学技术研发日：技术公布日：2024/9/9