博碩士論文 953206002 詳細資訊




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姓名 江志威(Jr-wei Jiang)  查詢紙本館藏   畢業系所 環境工程研究所
論文名稱 水位與SS即時自動監測技術與裝置之發展與建立
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摘要(中) 反應單元、槽體或放流渠道的進流與出流水位與流量是水及廢水處理系統自動控制重要的參數,當自動控制已經成為滿足二十一世紀的要求和需要的水及廢水處理系統的必要條件時,現今的水位與流量自動監測技術依然未被滿足或不合標準在準確度、干擾、穩定度及成本等問題。為了有效的解決這些問題,針對反應單元、槽體或放流渠道發展低成本與高準確性非接觸即時水位與流量量測技術
,使用消費型的雷射二極體、矩陣性感測元件(網路攝影機),以及利用三角量測原理的影像處理技術。除了水位與流量外,根據朗伯-比爾定律,影像的光譜資訊用來分析水中懸浮固體的濃度資訊。水位與懸浮固體的原型量測裝置在實驗室自動控制系統連續流序批次反應槽進行測試與驗證。根據實際的測試與驗證結果顯示,CFSBR模廠的水位與水量量測結果平均誤差百分比約為1%(量測範圍60公分);而CFSBR在厭氧相、好氧相、缺氧相及放流水的SS濃度量測,其平均誤差百分比分別為9.21%、8.06%、7.43%及35.99%(量測範圍最大8000(mg/L),最小至2(mg/L)),足以說明利用雷射光學影像量測SS濃度具有一定的可行性與正確性,對於一般廢水處理系統來說,不僅可提供即時正確的SS濃度資訊,亦可將即時的SS濃度監測資訊,利用有線或無線網路將即時的資料回傳,作為廢水處理系統預警系統與即時控制之用,以提升廢水處理系統自動化之成效。
摘要(英) The influent and effluent flow rates or the water levels of reactor, tank or conduit are key parameters for automatic control of water and wastewater treatment processes and systems. While automatic control has become a must for water and wastewater treatment systems to meet the requirements and needs of 21st century, the measuring techniques used today for automatic monitoring of flow rate or water level remain unsatisfied or disqualified with accuracy, disturbance, maintenance and cost issues. To effectively solve the problem, a low cost and high accuracy non-contacted real-time water level or flow rate measuring technique was developed for reactor, tank or conduit, using consumer-grade laser diode, CCD camera (i.e. webcam), and image processing with triangulation. In addition to water level or flow rate, the photo spectrum of the image can be used with Beer-Lambert’s law to obtain the concentration of suspended solids. A prototype system was built and tested on a laboratory-scale automatic controlled continuous flow sequential batch reactor (CFSBR).According to real test and verification result, the mean error percentage of water levels and flow rates is about 1% (about 60 cm) in CFSBR reactor; And measuring SS in anaerobic phase、aerobic phase、anoxic phase and effluent flow, its mean error respectively for 9.21% - 8.06% - 7.43% - 35.99% (max 8000 (mg/L), min 2 (mg/L) ). It is enough to explain the amount of laser optical image utilized to measure SS and have certain feasibility and exactness. To process system of the general waste water, can not merely offer immediately correct SS information, can also monitor information of SS immediately, the data immediately will be passed back to utilize the wired or wireless network, as using with controlling immediately of early warning system of process system of waste water, in order to improve the effect of the waste water with automatic process system.
關鍵字(中) ★ 自動監測系統
★ 雷射光譜分析
★ 三角量測
★ 朗伯-比爾定律
關鍵字(英) ★ Automatic monitoring
★ laser spectrum analysis
★ triangulation
★ Beer-Lambert’s law.
論文目次 第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 水質與水量量測現況 3
2.2 影像監測相關應用 3
2.2.1 影像與距離關係 3
2.2.2 影像與流量關係 5
2.3 水質與光譜關係 6
2.4 懸浮固體與光譜關係 7
第三章 研究方法 8
3.1 研究流程 8
3.2 雷射光學影像水位與SS量測原理 10
3.2.1 雷射光學影像水位量測原理 10
3.2.2 雷射光學影像SS量測原理 11
3.3 雷射光學影像水位與SS量測方法 13
3.3.1 雷射光學影像水位量測方法 13
3.3.2 雷射光學水位影像分析方法 15
3.3.3 雷射光學影像SS量測方法 20
3.4 量測裝置設計與建置 28
3.4.1 量測裝置設計與組裝 29
3.4.2 數位影像法操作程式執行流程 30
3.4.3 量測系統測試與調整 31
3.5 系統測試與驗證 38
3.5.1 量測裝置硬體與軟體測試 39
3.5.2 量測裝置測試與校正 39
3.5.3 水位與水量測試與驗證 39
3.5.4 SS測試與驗證 40
3.5.5 CFSBR模廠水位與SS量測影響因子探討 42
第四章 結果與討論 44
4.1 監測系統建置成果 44
4.2 系統測試與校正結果 46
4.2.1 網路攝影機穩定性測試 47
4.2.2 網路攝影機校正曲線建立 50
4.2.3 網路攝影機鏡頭校正 51
4.2.4 監測系統的水平校正 53
4.2.5 影像擷取與分析測試 55
4.2.6 小結 56
4.3 水位與水量測試與驗證 57
4.3.1 實驗室靜態水位量測結果 57
4.3.2 實驗室動態水量量測結果 59
4.3.3 實驗室動態水量量測結果(含影響因子) 61
4.3.4 實驗室距離量測結果 62
4.3.5 小結 63
4.4 SS測試與驗證 63
4.4.1 距水面不同距離之水平入射光源 64
4.4.2 水平入射雷射光源測試與驗證 64
4.4.3 垂直雷射光源測試與驗證 68
4.4.4 CFSBR模廠SS測試與驗證 71
4.4.5 小結 76
第五章 結論與建議 77
5.1 結論 77
5.2 建議 78
參考文獻 79
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指導教授 廖述良(Shu-Liang Liaw) 審核日期 2009-4-10
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