【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能检测、在线分析，具体涉及一种基于农业废弃物的富硅生物炭检测方法及系统。
技术介绍
1、富硅生物炭基常作为土壤调理剂的主要组成成分，这是由于富硅生物炭基材料能够改善土壤的物理性质，如增加土壤的孔隙度，提高土壤的保水能力和透气性，从而优化作物生长条件和增加土壤中有益微生物的活性。在富硅生物炭的制备工艺中，可采用农业废弃物作为原材料，对原材料热解或气化制备成富硅生物炭。然而热解过程为能源密集型工序，常采用旋转管式炉对原材料进行热解，该热解过程通常会涉及温度均匀化控制，从而保证生物炭中硅的充分转化和固定，但是这种均匀化控制，通常在农业废弃物作为原材料的进行富硅生物炭制备的背景下，会引起不同批次的热解过程热解终点或者热解参数形成动态调控下不可避免的差异，而热解进程过量则直接导致富硅生物炭的孔隙结构损坏，孔隙结构损坏的富硅生物炭应用为土壤调理剂会使得土壤调理效果不足，即失去制备土壤调理剂的先决条件，因此需要对生产的富硅生物炭热解工序进行质量监测。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种基于农业废弃物的富硅生物炭检测方法及系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的一方面，提供一种基于农业废弃物的富硅生物炭检测方法，所述方法包括以下步骤：
3、s100，获取高温热解后的富硅生物炭形成样品；
4、s200，对样品采集扫描电镜图像并进行预处理形成样品图；>
5、s300，从样品图识别孔隙获得孔隙约束效态；
6、s400，根据孔隙约束效态进行富硅生物炭热解异常检测。
7、进一步地，在步骤s100中，获取高温热解后的富硅生物炭形成样品的方法是：富硅生物炭制备的原材料为农业废弃物；通过旋转管式炉对原材料进行高温热解，再对富硅生物炭中进行洗涤去除灰分。
8、进一步地，在步骤s200中，对样品采集扫描电镜图像并进行预处理形成样品图的方法是：从富硅生物炭中选取样品作为扫描电镜样品，通过扫描电子显微镜对扫描电镜样品进行数据采集，形成sem图像；对sem图像进行去噪处理和增强处理并形成样品图。
9、进一步地，在步骤s300中，从样品图识别孔隙获得孔隙约束效态的方法是：通过超像素分割算法对样品图进行区域分割，形成的各个区域分别作为析区，分别定义析区中各个元素对应灰度值的平均值和极差值为析区灰度和析区极差；预设比例值作为映射参考rref,rref∈[0.75，0.9]；
10、以任一析区作为当前析区，定义当前析区的相邻析区为其邻析区，将邻析区与当前析区之间析区灰度的比值记为邻析区的映射度；如果映射度小于映射参考则定义该邻析区为一阶邻析区；将各个邻析区的析区极差的平均值小于当前析区的析区极差设定为第一判据；
11、将映射度中的最小值记为析区深度，获得当前析区作为其他析区的一阶邻析区的次数记为一阶回归度rdg；将各个析区的一阶回归度的平均值定义为回归度阈值，将一阶回归度高于回归度阈值设定为第二判据，定义任意同时满足第一判据和第二判据的析区为执行区；根据执行区的析区灰度孔隙约束效态：将执行区的析区灰度和析区深度构建成二元组记作征集数组，将各个的执行区的征集数组进行polifit函数拟合，拟合结果中所得斜率值定义为孔隙约束效态。
12、由于超像素分割算法分割获取的区域在图像分割过程中往往存在边界精确度模糊的问题，从而导致上述方法获得的孔隙约束效态存在不稳定性，尤其是在获得的灰度图在预处理中增强效果不理想的前提下，因此本方法还提供一个替换方案弥补这种边界精确度模糊引起量化结果可靠性不足的问题；
13、优选地，根据执行区的析区灰度孔隙约束效态的方法是：将当前析区与任一邻析区之间像素点数量的比例值记为该邻析区的扩展级数；将所有析区灰度按从小到大写入序列记为析区分布序列，定义析区对应析区灰度在析区分布序列中的分位值为分布阶dpstg,根据各个执行区的分布阶计算孔隙约束效态rft：
14、<mi>rft</mi><mi>＝</mi><mstyle displaystyle="false"><munderover><mo>∑</mo><mi>j1=1</mi><mi>npcs</mi></munderover><mrow><mrow><mi>ln</mi><mfrac><mrow><msub><mi>rdg</mi><mi>j1</mi></msub><mi>-t</mi><mi>h</mi><mi>.rdg</mi></mrow><mi>th.rdg</mi></mfrac></mfenced></mrow><mrow><mrow><mi>×</mi><munder><mi>min</mi><mo>j2∈[1,nnei(j1)]</mo></munder></mrow><mrow><mi>exp(</mi><mfrac><mrow><mi>ds(</mi><msub><mi>dpstg</mi><mi>j1,j2</mi></msub><mi>)</mi></mrow><mi>s.len(j1,j2)</mi></mfrac><mi>)</mi></mrow></mfenced></mrow></mrow></mfenced></mstyle>；
15、其中j1为累加变量，npcs为样品图中识别获得执行区的数量，rdgj1代表第j1个执行区的阶回归度，j2为邻析区的序号,其取值范围为j2∈[1,nnei(j1)], nnei(j1)为第j1个执行区邻析区的数量,ds(dpstgj1,j2)代表第j1个执行区与其第j2个邻析区之间分布阶的差值；以符号s.len(j1,j2)代表第j1个执行区下第j2个邻析区的扩展级数，在公式中ds()为差值函数，dpstgj1,j2代表j1个执行区与其第j2个邻析区的分布阶构成的二元组；min{本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于农业废弃物的富硅生物炭检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于农业废弃物的富硅生物炭检测方法，其特征在于，在步骤S100中，获取高温热解后的富硅生物炭形成样品的方法是：富硅生物炭制备的原材料为农业废弃物,通过旋转管式炉对原材料进行高温热解，再对富硅生物炭中进行洗涤去除灰分。
3.根据权利要求1所述的一种基于农业废弃物的富硅生物炭检测方法，其特征在于，在步骤S200中，对样品采集扫描电镜图像并进行预处理形成样品图的方法是：从富硅生物炭中选取样品作为扫描电镜样品，通过扫描电子显微镜对扫描电镜样品进行数据采集，形成SEM图像；对SEM图像进行去噪处理和增强处理并形成样品图。
4.根据权利要求1所述的一种基于农业废弃物的富硅生物炭检测方法，其特征在于，在步骤S300中，从样品图识别孔隙获得孔隙约束效态的方法是：通过超像素分割算法对样品图进行区域分割，形成的各个区域分别作为析区，分别定义析区中各个元素对应灰度值的平均值和极差值为析区灰度和析区极差；预设比例值作为映射参考RRef,RRef∈[0.75，0.
5.根据权利要求1所述的一种基于农业废弃物的富硅生物炭检测方法，其特征在于，在步骤S300中，从样品图识别孔隙获得孔隙约束效态的方法可替换为：对样品图进行孔隙区域识别获得若干个区域作为孔隙单元，获取孔隙单元的边缘线，通过RANSAC拟合方法构建拟合椭圆并获得椭圆参数，椭圆参数中获取偏心率记为ecc；
6.根据权利要求1所述的一种基于农业废弃物的富硅生物炭检测方法，其特征在于，在步骤S400中，根据孔隙约束效态进行富硅生物炭热解异常检测的方法是：当采用相同来源的农业废弃物制备富硅生物炭，制备过程中发生的各个批次热解均分别获得若干样品图，为各个样品图计算孔隙约束效态以及平均灰度值，将孔隙约束效态与对应样品图的平均灰度值构成二元组记作样品特征组，其中平均灰度值即样品图中各个像素对应灰度值的平均值；采集各个批次对应的样品特征组构成集合并记为特征集合，通过异常点识别算法对特征集合进行异常点检测，若识别获得异常点，即认为该异常点对应热解批次出现热解程序异常，并将该批次对应序号发送到管理员客户端进行预警。
7.一种基于农业废弃物的富硅生物炭检测系统，其特征在于，所述一种基于农业废弃物的富硅生物炭检测系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-6中任一项所述的一种基于农业废弃物的富硅生物炭检测方法中的步骤，所述一种基于农业废弃物的富硅生物炭检测系统运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端数据中心的计算设备中。
...【技术特征摘要】
1.一种基于农业废弃物的富硅生物炭检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于农业废弃物的富硅生物炭检测方法，其特征在于，在步骤s100中，获取高温热解后的富硅生物炭形成样品的方法是：富硅生物炭制备的原材料为农业废弃物,通过旋转管式炉对原材料进行高温热解，再对富硅生物炭中进行洗涤去除灰分。
3.根据权利要求1所述的一种基于农业废弃物的富硅生物炭检测方法，其特征在于，在步骤s200中，对样品采集扫描电镜图像并进行预处理形成样品图的方法是：从富硅生物炭中选取样品作为扫描电镜样品，通过扫描电子显微镜对扫描电镜样品进行数据采集，形成sem图像；对sem图像进行去噪处理和增强处理并形成样品图。
4.根据权利要求1所述的一种基于农业废弃物的富硅生物炭检测方法，其特征在于，在步骤s300中，从样品图识别孔隙获得孔隙约束效态的方法是：通过超像素分割算法对样品图进行区域分割，形成的各个区域分别作为析区，分别定义析区中各个元素对应灰度值的平均值和极差值为析区灰度和析区极差；预设比例值作为映射参考rref,rref∈[0.75，0.9]；
5.根据权利要求1所述的一种基于农业废弃物的富硅生物炭检测方法，其特征在于，在步骤s300中，从样品图识别孔隙获得孔隙约束效态的方法可替换为：对样品图进行孔...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄玉芬，刘忠珍，张文可，郑小东，李翔，魏岚，蒋少军，黄连喜，
申请(专利权)人：广东省农业科学院农业资源与环境研究所，
类型：发明
国别省市：
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