一种智能矿物加工废水回用装备系统、检测方法技术方案

本发明专利技术属于废水处理技术领域，公开了一种智能矿物加工废水回用装备系统及检测方法，智能矿物加工废水回用装备系统包括：细菌检测模块、毒性检测模块、重金属检测模块、主控模块、沉降模块、杀菌模块、电镀模块、显示模块；同时公开一种检测方法。本发明专利技术通过重金属检测模块使用一定量的去离子水冲洗试后，将冲洗液倒入至聚四氟乙烯管中，可以将残留在试管内壁上的重金属离子溶解在去离子水中，避免忽略残留在试管内壁上的重金属离子的量，减低偶然性误差较大的数据产生，提高检测准确度；通过电镀模块处理后所得淡水经检测可直接进行再利用，提高了废水的再利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种智能矿物加工废水回用装备系统、检测方法
本专利技术属于废水处理
，尤其涉及一种智能矿物加工废水回用装备系统、检测方法。
技术介绍
废水(wastewater)是指居民活动过程中排出的水及径流雨水的总称。它包括生活污水、工业废水和初雨径流入排水管渠等其它无用水，一般指经过一定技术处理后不能再循环利用或者一级污染后制纯处理难度达不到一定标准的水。工业废水直接流入渠道，江河，湖泊污染地表水，如果毒性较大会导致水生动植物的死亡甚至绝迹；工业废水还可能渗透到地下水，污染地下水；如果周边居民采用被污染的地表水或地下水作为生活用水，会危害身体健康，重者死亡；工业废水渗入土壤，造成土壤污染。影响植物和土壤中微生物的生长。有些工业废水还带有难闻的恶臭，污染空气。工业废水中的有毒有害物质会被动植物的摄食和吸收作用残留在体内，而后通过食物链到达人体内，对人体造成危害。然而，现有废水处理过程，对重金属检测误差大，影响净化质量；同时现有废水处理再利用率低，效果差。综上所述，现有技术存在的问题是：现有废水处理过程，对重金属检测误差大，影响净化质量；同时现有废水处理再利用率低，效果差，对废水的毒性检测效率低且误差较大；沸水中细菌种类繁多，对于细菌数据的检测不全面且不准确，且显示模块对数据信息的显示不是很清晰。现有技术中，检测矿物加工废水回用装备检测的数据信息不准确。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种智能矿物加工废水回用装备系统、检测方法。本专利技术是这样实现的，一种智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法，包括：通过细菌检测模块检测废水中细菌数据信息；通过毒性检测模块检测废水中毒性数据信息；通过重金属检测模块检测废水中重金属含量数据信息；重金属检测模块检测废水中重金属含量数据信息中，通过重金属检测模块集成的摄影设备获取废水中重金属元素含量一组绕拍图像序列，对每帧绕拍图像提取重金属离子轮廓，并将轮廓区域内的像素值设置为255，将轮廓外的像素值设为0，得到一帧二值图像，称为有效区域图；对绕拍图像序列中的第i帧图像，取出计算得到的变换矩阵Mi，将得到的派生点云根据变换矩阵Mi变换到对应的相机坐标系下，并根据投影原理将派生点云中的每个点反投影到获得的第i帧的有效区域图上；对投影到第i帧有效区域图中的无效区域内的点，将从派生点云中删除，投影到第i帧有效区域图中的有效区域中的点则保留；对绕拍图像序列中的每一帧均执行上述的操作，通过对派生点云环绕投影并删除，三维重建获得含有内点的派生点云；遍历所获得的派生点云中的每个派生点，判断每个派生点是内点还是外点，删除掉是内点的派生点云，保留是外点的派生点云；最终保留下的点云为派生一次的有效点云；统计所得有效点云的数量，若稠密程度达到需求，则此有效点云为最终点云；若稠密程度未达到需求，则将该有效点云作为初始点云，重复上述S3至当前步骤，直到获得的有效点云满足稠密度要求；主控模块调度沉降模块在废水中投入金属沉淀剂，进行沉淀，并静置2-4小时，然后进行过滤得到废水的上清液；通过杀菌模块将上清液先用杀菌剂进行杀菌；通过电镀模块对废水进行电镀净化处理；通过显示模块显示检测数据信息；显示模块采用最大熵阈值分割法进行图像分割：熵为：式中p(x)是随机变量x的概率密度函数；对于数字图像，随机变量x灰度级值、区域灰度、梯度特征；灰度的最大熵为选择一个阈值，使图像用阈值分割出两部分一阶统计最大的信息量；设ni为图像中灰度级i的像素点数，pi为灰度级i出现的概率，则：式中：N×N为图像总的像素数，L为图像的总的灰度级数；假设图像中灰度级小于t的像素点构成目标区域A，灰度级大于t的像素点构成目标区域B，各概率在基本区域的分布分别为：A区：pi/pti＝1，2，…，tB区：pi/(1-pt)i＝1，2，…，t其中：目标区域和背景区域的熵分别为：则熵函数为：式中:当熵函数取得最大值时对应的灰度值η是所求的最佳阈值:进一步，对绕拍图像序列中的第i帧图像，取出计算得到的变换矩阵Mi前，需进行：对绕拍图像序列进行三维重建步骤，获得一个稠密度很低的点云，称为初始点云，同时还获得每一帧相机相对于世界坐标系的旋转矩阵R与平移向量t,旋转矩阵与平移向量组合起来形成变换矩阵M；遍历初始点云中的每个点，获得初始点云中所有点在x、y、z三个轴上取值的最大值与最小值，并计算每个轴上最大值与最小值之间的距离差，分别记做x_dis、y_dis、z_dis，分别将此三个距离差除以100，得到的三个量，称为初始点云的派生尺度，记做x_scalar、y_scalar、z_scalar；将初始点云中的一个点作为源点，分别沿x、y、z三个方向的正负方向各扩展对应计算的派生尺度大小，得到一个以源点为中心的长方体，该长方体的长宽高分别为2*x_scalar、2*y_scalar、2*z_scalar，该源点中心往长方体的周围共扩展了26个方向，在每个方向上派生出一个新点，取该新点的法向量与源点的法向量相同，且每个派生点均记录其源点；对初始点云中的每一个点都进行一次所述的派生操作，将得到一个派生的点云，该点云中点的数量是初始点云数量的26倍；以初始点云中的其中一个点作为源点向长方体的26个方向派生获得新点，其中新点的计算公式为：其中，x_org、y_org、z_org分别为初始点云中某一个点在x、y、z轴上的坐标，x_scalar、y_scalar、z_scalar分别为计算得到的x、y、z三个方向的派生尺度，上式计算得到的3*3*3个新点坐标，除了源点坐标增量为(0，0，0)的情况，将会派生出描述的26个新点云；将派生点云变换到第i帧图像的相机坐标系的计算公式：(x_cami,y_cami,z_cami)＝(x_world,y_world,z_world)*Ri|ti其中，(x_world,y_world,z_world)为派生点云在世界坐标系中的坐标，Ri，ti分别为第i帧相机的旋转矩阵与平移向量，经过Ri与ti的变换，将世界坐标系中的点云转到了第i帧相机坐标系下，即第i帧相机坐标系中变换后的点云的坐标为(x_cami,y_cami,z_cami)；将相机坐标系中的点云进行反投影，将每个点投影到第i帧有效区域图中，投影位置的计算公式：其中，f为相机焦距，Cx、Cy分别为图像分辨率的0.5倍，计算得到的u、v为该点投影到图像上的位置，即图像上的第u行、第v列对应的像素位置。进一步，通过绕拍图像对派生点云滤除后，此时的派生点云已经没有外部杂点，同时也将初始点云中部分错误的点滤除，但是由于派生方向是26个方向，因此还存在位于表面内部的点，即内点；所述的判断每个派生点是内点还是外点的方法，是根据向量点积的方法来确定的：由于源点的法向量指向物体的表面切平面的外侧，对每个派生点，计算该派生点的派生源点到该派生点的向量，若该向量与该派生点的派生源点的法向量的点乘结果为正，说明该派生点为外点，保留该点；若该向量与该派生点的派生源点的法向量的点乘结果为负，说明该派生点的派生源点到派生点的向量与法向量的夹角大于90度，说明该点为内点，删除该点。进一步，重金属检测方法包括：首先，取一定量采集液过滤，使用试管盛接得到26～50ml待测液；其次，将待测液放入聚四本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法，其特征在于，所述智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法包括：通过细菌检测模块检测废水中细菌数据信息；通过毒性检测模块检测废水中毒性数据信息；通过重金属检测模块检测废水中重金属含量数据信息；重金属检测模块检测废水中重金属含量数据信息中，通过重金属检测模块集成的摄影设备获取废水中重金属元素含量一组绕拍图像序列，对每帧绕拍图像提取重金属离子轮廓，并将轮廓区域内的像素值设置为255，将轮廓外的像素值设为0，得到一帧二值图像，称为有效区域图；对绕拍图像序列中的第i帧图像，取出计算得到的变换矩阵Mi，将得到的派生点云根据变换矩阵Mi变换到对应的相机坐标系下，并根据投影原理将派生点云中的每个点反投影到获得的第i帧的有效区域图上；对投影到第i帧有效区域图中的无效区域内的点，将从派生点云中删除，投影到第i帧有效区域图中的有效区域中的点则保留；对绕拍图像序列中的每一帧均执行上述的操作，通过对派生点云环绕投影并删除，三维重建获得含有内点的派生点云；遍历所获得的派生点云中的每个派生点，判断每个派生点是内点还是外点，删除掉是内点的派生点云，保留是外点的派生点云；最终保留下的点云为派生一次的有效点云；统计所得有效点云的数量，若稠密程度达到需求，则此有效点云为最终点云；若稠密程度未达到需求，则将该有效点云作为初始点云，重复上述S3至当前步骤，直到获得的有效点云满足稠密度要求；主控模块调度沉降模块在废水中投入金属沉淀剂，进行沉淀，并静置2‑4小时，然后进行过滤得到废水的上清液；通过杀菌模块将上清液先用杀菌剂进行杀菌；通过电镀模块对废水进行电镀净化处理；通过显示模块显示检测数据信息；显示模块采用最大熵阈值分割法进行图像分割：熵为：...

【技术特征摘要】
1.一种智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法，其特征在于，所述智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法包括：通过细菌检测模块检测废水中细菌数据信息；通过毒性检测模块检测废水中毒性数据信息；通过重金属检测模块检测废水中重金属含量数据信息；重金属检测模块检测废水中重金属含量数据信息中，通过重金属检测模块集成的摄影设备获取废水中重金属元素含量一组绕拍图像序列，对每帧绕拍图像提取重金属离子轮廓，并将轮廓区域内的像素值设置为255，将轮廓外的像素值设为0，得到一帧二值图像，称为有效区域图；对绕拍图像序列中的第i帧图像，取出计算得到的变换矩阵Mi，将得到的派生点云根据变换矩阵Mi变换到对应的相机坐标系下，并根据投影原理将派生点云中的每个点反投影到获得的第i帧的有效区域图上；对投影到第i帧有效区域图中的无效区域内的点，将从派生点云中删除，投影到第i帧有效区域图中的有效区域中的点则保留；对绕拍图像序列中的每一帧均执行上述的操作，通过对派生点云环绕投影并删除，三维重建获得含有内点的派生点云；遍历所获得的派生点云中的每个派生点，判断每个派生点是内点还是外点，删除掉是内点的派生点云，保留是外点的派生点云；最终保留下的点云为派生一次的有效点云；统计所得有效点云的数量，若稠密程度达到需求，则此有效点云为最终点云；若稠密程度未达到需求，则将该有效点云作为初始点云，重复上述S3至当前步骤，直到获得的有效点云满足稠密度要求；主控模块调度沉降模块在废水中投入金属沉淀剂，进行沉淀，并静置2-4小时，然后进行过滤得到废水的上清液；通过杀菌模块将上清液先用杀菌剂进行杀菌；通过电镀模块对废水进行电镀净化处理；通过显示模块显示检测数据信息；显示模块采用最大熵阈值分割法进行图像分割：熵为：式中p(x)是随机变量x的概率密度函数；对于数字图像，随机变量x灰度级值、区域灰度、梯度特征；灰度的最大熵为选择一个阈值，使图像用阈值分割出两部分一阶统计最大的信息量；设ni为图像中灰度级i的像素点数，pi为灰度级i出现的概率，则：式中：N×N为图像总的像素数，L为图像的总的灰度级数；假设图像中灰度级小于t的像素点构成目标区域A，灰度级大于t的像素点构成目标区域B，各概率在基本区域的分布分别为：A区：pi/pti＝1，2，…，tB区：pi/(1-pt)i＝1，2，…，t其中：目标区域和背景区域的熵分别为：则熵函数为：式中：当熵函数取得最大值时对应的灰度值η是所求的最佳阈值：2.如权利要求1所述智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法，其特征在于，对绕拍图像序列中的第i帧图像，取出计算得到的变换矩阵Mi前，需进行：对绕拍图像序列进行三维重建步骤，获得一个稠密度很低的点云，称为初始点云，同时还获得每一帧相机相对于世界坐标系的旋转矩阵R与平移向量t,旋转矩阵与平移向量组合起来形成变换矩阵M；遍历初始点云中的每个点，获得初始点云中所有点在x、y、z三个轴上取值的最大值与最小值，并计算每个轴上最大值与最小值之间的距离差，分别记做x_dis、y_dis、z_dis，分别将此三个距离差除以100，得到的三个量，称为初始点云的派生尺度，记做x_scalar、y_scalar、z_scalar；将初始点云中的一个点作为源点，分别沿x、y、z三个方向的正负方向各扩展对应计算的派生尺度大小，得到一个以源点为中心的长方体，该长方体的长宽高分别为2*x_scalar、2*y_scalar、2*z_scalar，该源点中心往长方体的周围共扩展了26个方向，在每个方向上派生出一个新点，取该新点的法向量与源点的法向量相同，且每个派生点均记录其源点；对初始点云中的每一个点都进行一次所述的派生操作，将得到一个派生的点云，该点云中点的数量是初始点云数量的26倍；以初始点云中的其中一个点作为源点向长方体的26个方向派生获得新点，其中新点的计算公式为：其中，x_org、y_org、z_org分别为初始点云中某一个点在x、y、z轴上的坐标，x_scalar、y_scalar、z_scalar分别为计算得到的x、y、z三个方向的派生尺度，上式计算得到的3*3*3个新点坐标，除了源点坐标增量为(0，0，0)的情况，将会派生出描述的26个新点云；将派生点云变换到第i帧图像的相机坐标系的计算公式：(x_cami,y_cami,z_cami)＝(x_world,y_world,z_world)*Ri|ti其中，(x_world,y_world,z_world)为派生点云在世界坐标系中的坐标，Ri，ti分别为第i帧相机的旋转矩阵与平移向量，经过Ri与ti的变换，将世界坐标系中的点云转到了第i帧相机坐标系下，即第i帧相机坐标系中变换后的点云的坐标为(x_cami,y_cami,z_cami)；将相机坐标系中的点云进行反投影，将每个点投影到第i帧有效区域图中，投影位置的计算公式：其中，f为相机焦距，Cx、Cy分别为图像分辨率的0.5倍，计算得到的u、v为该点投影到图像上的位置，即图像上的第u行、第v列对应的像素位置。3.如权利要求1所述智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法，其特征在于，通过绕拍图像对派生点云滤除后，此时的派生点云已经没有外部杂点，同时也将初始点云中部分错误的点滤除，但是由于派生方向是26个方向，因此还存在位于表面内部的点，即内点；所述的判断每个派生点是内点还是外点的方法，是根据向量点积的方法来确定的：由于源点的法向量指向物体的表面切平面的外侧，对每个派生点，计算该派生点的派生源点到该派生点的向量，若该向量与该派生点的派生源点的法向量的点乘结果为正，说明该派生点为外点，保留该点；若该向量与该派生点的派生源点的法向量的点乘结果为负，说明该派生点的派生源点到派生点的向量与法向量的夹角大于90度，说明该点为内点，删除该点。4.如权利要求1所述智能矿物加工废水回用装备系统的检测方法，其特征在于，重金属检测方法进一步包括：首先，取一定量采集液...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓波，徐宝金，姚圣杰，肖璟，梁建伟，邱廷省，余文，赖华，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西,36