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专利号: 2022108079158
申请人: 冠兴(西安)通信电子工程有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种智能化反冲洗过滤的自动控制系统,其特征在于,包括:

图像采集单元:用于采集当前时刻过滤器进水口端的滤芯图像和过滤前的标准滤芯图像;

利用图像采集单元对未过滤处理的进水口原水进行图像采集得到原水图像;

图像处理单元:利用图像采集单元采集到的标准滤芯图像与进水口端的滤芯图像中对应位置像素点的灰度值获取标准滤芯图像与进水口端的滤芯图像的灰度差异矩阵;

数据采集单元:用于采集当前时刻过滤器前端的进水口压力、过滤器后端的出水口压力以及当前时刻过滤器前端的进水口流速、过滤器后端的出水口流速;

数据处理单元:根据图像处理单元得到的灰度差异矩阵中每个位置的元素值计算进水口端的滤芯图像和标准滤芯图像的灰度差异值;

获取灰度差异矩阵的行向量和列向量,根据灰度差异矩阵的行向量和列向量计算行与列的相关性,根据行与列的相关性计算灰度差异矩阵的相关系数;

利用得到的灰度差异矩阵的相关系数与采集的进水口压力、出水口压力、进水口流速和出水口流速计算当前时刻滤芯的堵塞程度;

利用图像处理单元对原水图像进行灰度化处理得到进水口原水灰度图像,得到原水灰度图像每个像素点的灰度值,统计原水灰度图像每种灰度值的频率,并根据原水灰度图像每种灰度值及每种灰度值的频率生成原水灰度图像的灰度共生矩阵;

利用数据处理单元根据原水灰度图像的灰度共生矩阵以及原水灰度图像每个像素点的灰度值计算进水口原水的浑浊程度,计算公式如下:式中:为进水口原水的浑浊程度,表示原水图像的杂乱度,表示原水图像的相关性,表示原水图像的亮度;

其中原水图像的亮度的获取方法为:提取原水灰度图像每个像素点的灰度值,对原水图像每个像素点的灰度值计算均值得到原水图像的灰度值均值,将该灰度值均值作为原水图像的亮度;

其中原水图像的杂乱度的获取方法为:获取原水灰度图像的灰度共生矩阵,计算原水灰度图像的灰度共生矩阵中元素的均值,对原水灰度图像灰度共生矩阵中每个位置的元素值和原水灰度图像灰度共生矩阵的元素值均值作差处理,将原水灰度图像灰度共生矩阵每个位置的元素值与原水灰度图像灰度共生矩阵的元素值均值的差值绝对值进行累加;

对原水灰度图像灰度共生矩阵每个位置的元素值与原水灰度图像灰度共生矩阵的元素值均值的差值绝对值的累加结果与原水灰度图像灰度共生矩阵的元素数量作商得到原水灰度图像灰度共生矩阵的离散程度,将得到的该离散程度作为原水图像的杂乱度;

其中原水图像的相关性的计算公式如下:

式中:为原水图像的相关性, 表示原水灰度图像灰度共生矩阵中第 行第 列的元素值,、分别为灰度共生矩阵的行和列的序号, 表示原水灰度图像灰度共生矩阵第行元素值的均值, 表示原水灰度图像灰度共生矩阵第 列元素值的均值,表示原水灰度图像灰度共生矩阵第 行元素值的标准差,表示原水灰度图像灰度共生矩阵第 列元素值的标准差;

利用进水口原水的浑浊程度对当前时刻的堵塞程度进行修正得到最终的堵塞程度,并将该最终的堵塞程度发送到控制器;

对当前时刻的堵塞程度进行修正得到最终的堵塞程度的过程如下:

其中, 为最终堵塞程度,表示当前时刻滤芯的堵塞程度,表示进水口原水的浑浊程度;

当前时刻滤芯的堵塞程度计算公式如下:

式中:为当前时刻滤芯的堵塞程度, 为当前时刻过滤器前端的进水口流速与过滤器后端的出水口流速之差,为滤芯承压值,为进水口端的滤芯图像和标准滤芯图像的灰度差异值,为标准滤芯图像与进水口端的滤芯图像的灰度差异矩阵的相关系数;

标准滤芯图像与进水口端的滤芯图像的灰度差异矩阵的相关系数的获取方法为:

获取标准滤芯图像与进水口端的滤芯图像的灰度矩阵,对标准滤芯图像与进水口端的滤芯图像的灰度值作差得到标准滤芯图像与进水口端的滤芯图像的灰度差异矩阵;

将标准滤芯图像与进水口端的滤芯图像的灰度差异矩阵中的元素值进行累加得到标准滤芯图像与进水口端的滤芯图像的灰度差异值;

提取标准滤芯图像与进水口端的滤芯图像的灰度差异矩阵中的行向量和列向量,对标准滤芯图像与进水口端的滤芯图像的灰度差异矩阵中的行向量进行转置使其与标准滤芯图像与进水口端的滤芯图像的灰度差异矩阵中的列向量格式相同,计算标准滤芯图像与进水口端的滤芯图像的灰度差异矩阵中的行向量与标准滤芯图像与进水口端的滤芯图像的灰度差异矩阵中的列向量对应位置的相关性表征标准滤芯图像与进水口端的滤芯图像的灰度差异矩阵的均匀性,将标准滤芯图像与进水口端的滤芯图像的灰度差异矩阵中的行向量与标准滤芯图像与进水口端的滤芯图像的灰度差异矩阵中的列向量对应位置的相关性之和作为标准滤芯图像与进水口端的滤芯图像的灰度差异矩阵的相关系数控制器:接收数据处理单元得到当前时刻滤芯最终的堵塞程度,并利用接收到的当前时刻滤芯最终的堵塞程度对过滤器的反冲洗泵进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种智能化反冲洗过滤的自动控制系统,其特征在于,所述利用接收到的当前时刻滤芯的堵塞程度对过滤器的反冲洗泵进行控制的过程为:设置堵塞阈值,若当前时刻滤芯的最终堵塞程度大于等于堵塞阈值,说明滤芯已经严重堵塞,需要进行反冲洗操作清洗滤芯,通过控制器控制反冲洗泵清洗滤芯;

若当前时刻滤芯的最终堵塞程度小于堵塞阈值,说明滤芯上杂质不多,能够继续进行过滤工作,不需要进行反冲洗操作清洗滤芯。