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龙图腾网获悉北京工业大学申请的专利一种基于计算机视觉的SBR反应器污泥膨胀早期预警装置和方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118908397B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-24发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410968464.5，技术领域涉及：C02F3/00；该发明授权一种基于计算机视觉的SBR反应器污泥膨胀早期预警装置和方法是由张亮;高瑜;张雨;杨博文;李佳诚设计研发完成，并于2024-07-18向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于计算机视觉的SBR反应器污泥膨胀早期预警装置和方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于计算机视觉的SBR反应器污泥膨胀早期预警装置和方法。该装置采用双视角对SBR反应器每个运行周期的活性污泥进行实时监测，一种是通过采集SBR反应器的污泥表观图像，对污泥膨胀早期特征进行提取，之后采用预先构建的污泥膨胀早期预警模型对反应器的运行状态进行判断；另一种是采集SBR反应器沉淀阶段的污泥沉降图像，自动生成污泥沉降曲线和污泥沉降速率曲线并进行信息提取，进而判断SBR反应器内污泥的沉降性能，对即将发生污泥膨胀报警。本方法结合了污泥表观图像和沉降图像信息，对污泥膨胀早期特征进行综合分析，减少了误判，提高了识别准确率，解决污水厂污泥膨胀现象突发，后续控制成本高，恢复时间长等难题。

本发明授权一种基于计算机视觉的SBR反应器污泥膨胀早期预警装置和方法在权利要求书中公布了：1.一种基于计算机视觉的SBR反应器污泥膨胀早期预警方法，该方法所用装置包括：显示器1、工控机2、报警器3、数据传输线4、俯视近红外可见光双目摄像头5、侧视近红外可见光双目摄像头6、伸缩支架7、三脚架8、LED补光灯9、发光标尺10、pH探头11、溶解氧探头12、COD探头13、光伏电池板14、蓄电池15； 采用双视角对SBR反应器每个运行周期的活性污泥进行实时图像采集；俯视近红外可见光双目摄像头5通过伸缩支架7固定在SBR反应器液面上方50cm处的正中心位置，用于采集SBR反应器的污泥表观图像；侧视近红外可见光双目摄像头6通过三脚架8安装在反应器侧面，距离反应器器壁100cm，用于获取SBR反应器内部污泥的沉降性能；LED补光灯9用于在光照条件欠佳时提供辅助光线；发光标尺10用于为泥水分界面的高度提供参考；俯视近红外可见光双目摄像头5和侧视近红外可见光双目摄像头6均通过工控机2控制，采集的图像通过数据传输线4实时传输到工控机2中； 装置根据功能分为三大模块，包括图像采集模块、数据传输与处理模块、数据可视化与报警模块； 图像采集模块 为实时监测SBR反应器内活性污泥性状，在SBR反应器顶部和侧面分别安装用于采集污泥表观图像的俯视近红外可见光双目摄像头5和污泥沉降图像的侧视近红外可见光双目摄像头6；使用工控机2发出指令，调用俯视近红外可见光双目摄像头5高频率地采集SBR反应器好氧、缺氧及沉淀阶段的污泥表观图像，可根据光线条件选择是否开启LED补光灯9；同时，调用侧视近红外可见光双目摄像头6采集SBR反应器沉淀阶段的污泥沉降图像； 数据传输与处理模块 数据传输与处理模块包括工控机2、数据传输线4、pH探头11、溶解氧探头12和COD探头13；利用数据传输线4分别将俯视近红外可见光双目摄像头5采集的污泥表观图像和侧视近红外可见光双目摄像头6采集的污泥沉降图像传输到工控机2；同时，工控机2与报警器3、LED补光灯9、pH探头11、溶解氧探头12和COD探头13连接，实现对各设备的控制和数据获取；其中，pH探头11、溶解氧探头12和COD探头13用于获取反应器运行参数，作为常规检测参数的输入； 污泥表观图像的识别 使用工控机2预装的Python软件中负责图像处理的OpenCV模块对采集的污泥表观图像进行预处理；首先，将非主要区域进行裁剪及图像特征增强处理，利用计算机视觉技术对好氧、缺氧及沉淀阶段的污泥表观图像进行特征提取，并测试模型识别的准确率；其次，调用预先构建的污泥膨胀早期预警模型对反应器内污泥的表观图像进行识别；最终，将识别结果与正常状态对比，判断SBR反应器是否即将膨胀，进而对即将发生污泥膨胀的系统进行实时报警即实时输入污泥表观图像，当模型输出为“warning”时表明污泥即将膨胀，系统开始报警；所述模型为VGG16模型； 污泥沉降图像的识别 使用工控机2预装的Python软件中负责图像处理的OpenCV模块对采集的污泥沉降图像进行图像滤波、直方图均衡化、大津算法二值化完成图像降噪，改善图片质量；然后通过连通区域标记法对图像进行精细化处理，识别泥水分界面，实时生成污泥沉降曲线和污泥沉降速率曲线；最终，通过工控机2对沉降曲线进行信息提取，进而判断SBR反应器中污泥的沉降性能，对即将发生污泥膨胀的系统进行实时报警； 当沉降曲线满足以下条件系统开始报警； 当30min内沉降曲线的最大沉降速率小于2cm3·s-1时，表示污泥沉降性能恶化，污泥即将膨胀，系统自动报警； 数据可视化与报警模块 数据可视化与报警模块包括报警器3和电子显示器1；污泥数据的最终处理结果以用户界面的形式呈现在显示器1上，实时显示SBR反应器的污泥膨胀状态、污泥沉降性能和基本运行参数；报警器3在污泥即将膨胀时发出报警；同时，工控机2结合污水处理先验知识对pH探头11、溶解氧探头12和COD探头13数据进行综合分析，对污泥即将膨胀原因进行初步判断并给出运行调控建议，从而实现对污泥膨胀的早期预警和控制。

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