Détection de turbidité sans contact, à faible coût et basée sur une caméra : l'avenir des mesures de la qualité de l'eau pour l'IoT
Non-contact, low-cost, camera-based turbidity sensing: the future of water quality measurements for IoT
- Auteurs
- Stephen Catsamas, Canwei Pang, Baiqian Shi, David Mccarthy
- Résumé court
- La demande de données en temps réel dans les systèmes d'eaux pluviales nécessite le développement decapteurs à faible coût pouvant être déployés à grande échelle. Les solutions actuelles à faible coût pour lasurveillance de la turbidité utilisent des technologies dans l'eau. Un capteur de turbidité basé sur l'image sanscontact et hors de l'eau permettrait de réduire les coûts de déploiement et de maintenance, tout en offrant unefiabilité améliorée. Dans le cadre du développement d'un tel capteur de turbidité hors de l'eau à faible coût, desméthodes algorithmiques fiables d'estimation de la turbidité à partir de données d'image sont nécessaires. Ici,trois de ces méthodes sont proposées et évaluées dans une expérience de laboratoire pour déterminer leuradéquation à l'application des capteurs. Il s'avère qu'une méthode qui repose sur le contraste entre un fond deréférence noir et blanc fonctionne avec précision sur une plage de 1 à au-delà de 200 NTU et est égalementrobuste contre la turbulence de la surface de l'eau. De plus, le procédé est peu exigeant en ressources de calcul,ce qui lui permettra d'être facilement mis en œuvre sur un microcontrôleur à faible puissance à utiliser dans unefuture conception de capteur de turbidité à faible coût.
- Summary
- The call for real time data in storm water systems requires development of low-cost sensors which can bedeployed at scale. Current low-cost solutions for turbidity monitoring utilise in-water technologies. A noncontact, out of water image-based turbidity sensor would provide reduced costs in deployment andmaintenance, while also offering improved reliability. In the journey to develop such a low-cost out-of-waterturbidity sensor, reliable algorithm methods of estimating the turbidity from image data are needed. Here, threesuch methods are proposed and evaluated in a lab experiment to determine their suitability towards sensorapplication. It is found that a method which relies on the contrast between a black and white referencebackground performs accurately across a range of 1 to beyond 200 NTU and is also robust against the turbulenceof the water surface. Additionally, the method is undemanding of computational resources which will enable itto be easily implemented on a low power microcontroller to be used in a future low-cost turbidity sensor design.
- Mots-clés
- à faible coût, sans contact, en temps réel, de détection, de turbidité