عنوان پایان‌نامه
اندازه گیری غلظت لجن فعال با استفاده از پردازش تصویر
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی- بیوتکنولوژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1731.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74433
- تاریخ دفاع
- ۳۰ فروردین ۱۳۹۵
- دانشجو
- هاشم اصغرنژاد
- استاد راهنما
- محمدحسین صراف زاده
- چکیده
- روش لجن‌فعال، متداول‌ترین روش برای تصفیه فاضلاب‌های شهری و صنعتی به‌شمار می‌‌رود. یکی از مهم‌ترین پارامترها در این فرآیند، غلظت لجن فعال است که باید به‌طور دائم کنترل شود. روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری و کنترل غلظت لجن وجود دارد. هدف از انجام این پروژه یافتن روشی جدید است که بتواند با صرف کمترین هزینه و زمان، غلظت لجن را اندازه‌گیری نماید. روش پیشنهادی در این پروژه، روش پردازش تصویر است که در آن با استفاده از تجزیه و تحلیل رایانه‌ای تصاویر گرفته شده از لجن، غلظت آن تعیین می‌گردد. شدت سه رنگ قرمز، سبز و آبی موجود در تصویر که به اختصار RGB خوانده می‌شود، شاخص‌های اصلی‌ای هستند که به منظور بررسی تصاویر، مورد استفاده قرار می‌گیرند. نکته مهم و اساسی در این روش، برقراری رابطه ریاضی مناسب بین داده‌های غلظت و نتایج حاصل از پردازش تصویر است. از آنجایی‌که شدت رنگها در تصاویر به میزان نور رسیده به لنز دوربین حین عکس‌برداری بستگی دارد، لذا به‌منظور یافتن بهترین رابطه، نیاز به یافتن رابطه‌ای برای انتقال نور در محیط‌های کدر وجود دارد. بخش نخست این پروژه به بررسی پدیده انتقال نور در محیط و معادلات مربوط به آن اختصاص یافته و با استفاده از اصل تشابه بین پدیده‌های انتقال، معادله نفوذ نور در یک محیط، ارائه می‌شود. در ادامه با استفاده از معادلات یافته شده و مکانیسم‌های انتقال نور، رابطه بین غلظت لجن فعال و شدت سه رنگ قرمز، سبز و آبی موجود در تصاویر برای دو حالت مختلف نوردهی از پایین و بالا، مدل‌سازی می‌گردد. رگرسیون بالای 95/0بین داده‌های غلظت و نتایج RGB به‌دست آمده از تصاویر در دوحالت برازش با استفاده از معادله فوریه که بیانگر ماهیت موجی نور و معادله گوسین که بیانگر ماهیت فوتونی نور است، پتانسیل بالای این روش را در تعیین غلظت لجن فعال نشان می‌دهد. در این پروژه، از عکس‌برداری با دیافراگم 6/5 و زمان شاتر 160/1 ثانیه برای بررسی محیط لجن فعال استفاده شد. با استفاده از پردازش تصویر رابطه میان فاصله از منبع نور و شار نورانی منتقل شده که در بخش نخست پروژه به دست آمده بود نیز مورد صحت سنجی قرار گرفته و اعتبار آن با دقت 999/0 مورد تائید قرار گرفت.
- Abstract
- Activated sludge is the most common method for municipal and industrial wastewaters treatment. One of the most important parameters in this process is the sludge concentration that must be monitored continuously. There are many different methods to measure and monitor the sludge concentration. The final goal of this project is to find a new method that can measure activated sludge concentration with spending minimum time. The suggested method here is image processing in which the concentration of sludge will be measured through computational analysis. The intensities of red, green and blue colors in an image which will be called RGB, are basic indices which can be used for studying the images. The basic and important point in this method is to correlate the data of concentration to results of image processing through an appropriate mathematical equation. Since the intensities of the colors are dependent to the light reached the pupil of camera, therefore for getting the best results, there is need to find an equation for light transport in turbid media. The first section of this project is designated to study of the light transport phenomena and the light diffusion model is expressed using analogy between transport phenomena. Then, using these equations and the mechanisms of light transport, the relation between activated sludge concentration and RGB data in the pictures will be modeled for two conditions of lighting from down and up. The regression upper than 0.95 between the concentration data and RGB results in the two different fitting form of Fourier which shows the wave nature of light and Gaussian which shows the photonic nature of light, is the sign of the great potential of this method in measurement of activated sludge concentration. In this project we captured the images using 5/6 for diaphragm and 1/160 s a shutter spped for photography. Moreover, using image processing the model of light transport for the relation between light fluence rate and the distance from light source which was developed in the first section, is validated with accuracy of 0.999.
