何壽平

　　我國城市供水行業2000年技術進步發展規劃中指出：“進一步穩定水質、降低藥耗的措施是采取合適的方式實施混凝劑加注自動化”。這是因為水處理工藝中自動投藥是保證絮凝效果，凈化水質，節約耗用的重要一環。采用攝像分析新技術，將計算機科學中的圖像處理技術，應用在觀測絮凝效果和控制投藥量方面，以實現投藥智能優化控制，保證水質和節約藥劑耗用。這一投藥系統比其他現有的投藥系統具有：技術手段先進、可充分利用計算機技術已達到的圖像處理和智能技術建立真正的投藥自動化系統；通過大量的實時和歷史數據分析處理，可獲取最佳投藥量；可通過連續采樣，應付緊急情況，迅速調整投藥量，防止水質事故的發生。我們希望通過研究，將屬于高科技的圖像處理和智能技術拓寬到一個新的應用領域，使水處理自動化投藥系統達到新的水平。
　　在水處理工藝中混凝是保證沉淀效果的重要工序。投加藥劑后的絮凝效果，均以沉淀池出口濁度達到一定要求為準。目前我國在混凝劑投加自動化方面還不那么廣泛，大部分水處理工藝中仍然由人工操作控制投加設備，還不能根據原水水質與水量變化及時準確地控制投加量。藥劑投加自動化應用還不廣泛的原因是：我國的原水水源保護還不嚴格，許多水源水質變化大，有時會發生突然的變化，這樣，就是國外的先進設備也適應不了這樣的突變。加上我國生產的水質與水量傳感器及投加設備還不同程度的存在一些問題，所以自動投藥系統在實際推廣應用中或多或少受到影響。
　　以往對投加藥劑與檢測沉淀池出口水濁度的滯后時間太長的問題，作了比較多的研究。一般情況下，都以人工觀察絮凝池凝絮的顆粒大小和凝絮與水的界面，憑經驗來決定投藥量，亦有單位在實驗室進行攪拌試驗決定投加量。隨著水處理技術的發展，水處理工作者們研制了多種形式的自動投藥系統。有模擬沉淀池法、模擬濾池法、建立多參數的前饋投加藥劑數學模型和加后饋數學模型的自動優化控制。而這些投藥系統都不同程度地存在模擬效果不佳，數學模型難以適應水質變化等弊病。而后又出現了較為先進的SC型流動電流混凝控制技術和FP型絮凝檢測控制技術等等。但其適應性亦存在一些問題。因此研究能適應我國國情的智能化絮凝效果檢測與藥劑投加系統，對推廣混凝劑自動投加，提高水質，節約耗用是有現實意義的。
　　本研究擬采用攝像技術代替人工觀察凝絮，將絮凝池凝絮的顆粒大小、形態和凝絮與水的界面的圖像輸入計算機。通過軟件進行圖像處理，將攝到的圖像按灰度等級進行轉換，使圖像變為有一定層次的色斑，再由軟件識別單個斑塊邊界并計算相應的面積（即絮凝顆粒大?。┘斑吔缁叶鹊膶Ρ榷?。然后對處理過的圖像中的所有斑塊按大小、灰度等級及界面進行分類統計分析。測定系統由5～8個攝像頭安置在絮凝池的沿線，不斷地對絮凝全過程進行連續監測?？蓪崿F某一投藥瞬間的絮凝過程的階段圖像資料的比較，并將獲取的數據進行分析，從而判斷絮凝效果，決定藥劑的投加量?？沙浞掷糜嬎銠C技術，建立專家分析系統，進行絮凝效果的智能化、自動化處理。該系統將各種處理效果好的圖像及投藥量數據按系列儲存起來，以供自動查詢對比，進行自我學習，自我調整，使其真正實現優化控制，工作更為可靠。在特殊情況下（原水水質突變，如濁度的大幅度變化、原水遭受污染等）可利用歷史資料數據自動進行對比分析，迅速自動進行調整投藥量，從而保證絮凝效果、保證處理水質。
　　該研究項目除應用計算機圖像處理技術外，取樣亦是保證該項目成功的一項重要研究內容。本研究擬采用現場直接采樣盒取樣，其進出口均為多層平行折板檔光，且不擾動水流的方法，可避免以往從絮凝池引流取樣易破壞凝絮，出現測定值與實際值誤差較大的弊病。攝像鏡頭采用補光和恒溫防霧技術等措施，以保證圖象的清晰可靠。本研究需經過冬夏不同的季節，在絮凝池現場進行試驗，以確定絮凝體取樣方法及選擇取樣點；試驗利用計算機成圖技術，將現場攝制的數字化圖像按256位的色差轉換成3～4位灰度的黑白矢量圖斑，然后建立數理統計分析模型和專家分析系統數據庫。
　　如這一課題獲得成功，將對貫徹我國城市供水行業2000年技術進步發展規劃中所要求的“采取合適的方式實施混凝劑加注自動化”，可以提供一個可選擇的新型投藥系統。因為該系統是一個真正智能化的控制系統，具有其他自動投藥系統所沒有的自我學習自我修正的功能?？蓽p少原水水質突變所帶來的系統的不可靠程度。