博碩士論文 102326018 詳細資訊




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姓名 耿士凱(Shi-Kai Keng)  查詢紙本館藏   畢業系所 環境工程研究所
論文名稱 建立量測水位、MLSS濃度與SS濃度及污泥沉澱速度光學量測裝置之研究
(The development of optical measurement water level, MLSS concentration, SS concentration, and sedimentation velocity technique)
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摘要(中) 本研究以光學量測的方式建立一套能量測水位、MLSS濃度、SS濃度及沉澱速度之量測裝置。以雷射光與Webcam作為建置量測裝置之元件,藉由拍攝雷射光投射至水體後之水體影像,利用光譜分析與影像分析技術,以所獲得的資訊來量測水位、MLSS濃度、水體中不同深度的SS濃度、及污泥沉澱速度,能以相對較為簡便的量測裝置提供多種的監測資訊,且能提供市售MLSS感測器及其所無法監測之污泥沉澱速度監測資訊。目前水位量測最大誤差值在以0.32cm內,MLSS量測誤差值約200 mg/L,SS量測誤差值13.8 mg/L,與人工檢測誤差值皆小於20%的容許誤差範圍內,並能量測污泥沉澱速度的變化,此量測裝置量測值有良好的準確性,可為系統提供有效之參考資訊作為控制判斷之依據。在連續進流之生物反應系統中,藉由監測水位來確保系統中進流與出流系統正常運作並可計算出處理廢水體積。參考MLSS濃度來瞭解每個運程中微生物生長情況並對系統可做為操作控制之參數,此外可藉由MLSS濃度之變化情形得知系統中之水體是否混合均勻。當在沉澱相時,處理系統之出流水SS濃度是一個重要的指標,故亦須量測SS濃度,並可藉由污泥之沉澱速度來瞭解系統中污泥生長情況,並可控制系統沉澱時間以增加系統處理之效率。
摘要(英) In this study, to establish an optical measurement device to measuring water level ,MLSS concentration, SS concentration and Sedimentation rate。The measuring device used LED, laser light and camera as a component of the building。Use of image analysis techniques to obtained information ,and used the information measuring water level ,MLSS concentration, SS concentration and Sedimentation rate。The simple measuring device could be monitoring a variety of information。The experimental results, the maximum water level measured error values to 0.32cm, MLSS measurement error is 200 mg/L, SS measurement error is 13.8 mg /L. Furthermore, the measuring device can provide sludge sedimentation rate information that general MLSS sensor unable to monitor。
關鍵字(中) ★ 自動監測
★ 水位
★ MLSS濃度
★ SS濃度
★ 污泥沉澱速度
關鍵字(英) ★ automatic monitoring
★ water level
★ MLSS concentration
★ SS concentration
★ sedimentation rate
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 批次式生物處理自動化監測系統的必要性 3
2.2 自動監測水位量測研究之發展現況 4
2.3 懸浮顆粒濃度量測之發展現況 7
2.4 污泥氈高度與沉澱速度量測方法之發展現況 11
2.4.1傳統沉澱速度量測方法 11
2.4.2沉澱速度量測感測器之發展 12
2.5 數位影像分析之應用與發展 13
2.6 影像分析於水位與MLSS濃度量測之研究 14
第三章 研究方法 19
3.1 研究流程 19
3.2 量測原理與機制 20
3.2.1光學原理 21
3.2.2數位影像原理 22
3.2.3水位量測原理與機制 22
3.2.4 MLSS量測原理與機制 24
3.2.5 SS量測原理與機制 24
3.2.6污泥沉澱速度量測原理與機制 25
3.3 量測裝置設計與建置 26
3.3.1 發光二極體 (Light-Emitting Diode,LED)發光原理 27
3.3.2 雷射光發光原理 27
3.3.3 USB攝影機成像原理 28
3.4 水位、MLSS濃度、SS濃度及污泥沉澱速度量測方法之建立 30
3.5 水位量測方法之建立 31
3.6 MLSS量測方法之建立 35
3.7 SS濃度量測方法之建立 40
3.8 污泥氈沉澱速度量測方法之建立 43
第四章 結果與討論 49
4.1 量測裝置設計與建置結果 49
4.1.1 攝影機測試結果 49
4.1.2 雷射光強度變化測試結果 52
4.1.3 LED強度變化測試結果 56
4.1.4 光強度修正 58
4.2 水位量測方法建立結果 60
4.2.1 確認量測距離與固定焦距 60
4.2.2 建立影像中特徵點間距離與水位之關係式 60
4.2.3 水位實廠驗證結果 63
4.3 MLSS濃度量測方法建立結果 64
4.3.1 訂定影像分析範圍結果 65
4.3.2 分析影像RGB值 65
4.3.3 RGB值與MLSS濃度關係式建立結果 67
4.3.4 MLSS實廠驗證結果 71
4.4 SS濃度量測方法建立結果 73
4.4.1 訂定影像分析範圍 73
4.4.2 分析影像RGB值 73
4.4.3 RGB值與SS濃度關係式建立結果 74
4.4.4 SS量測實廠驗證結果 78
4.5 污泥沉澱速度量測方法建立結果 79
4.5.1 污泥沉澱速度實廠驗證結果 80
第五章 結論與建議 83
5.1 結論 83
5.2 建議 84
參考文獻 85

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指導教授 廖述良(Shu-Liang Liaw) 審核日期 2015-7-30
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