申请日2015.02.13
公开(公告)日2015.06.10
IPC分类号G05B19/418
摘要
本发明公开了一种对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，包括以下步骤：步骤一、采集监测数据，每间隔第一预设时间采集一次工艺单元所产生的电耗量以及相应的工作量;步骤二、计算每一个第一预设时间内的实时效率，即一个第一预设时间内平均电耗量所完成的工作量;步骤三、工艺单元运行开始经过i个第一预设时间，定义经过i个第一预设时间的累计均值效率为i个第一预设时间内实时效率的平均值;步骤四、在工艺单元运行过程中，每间隔第二预设时间比较一次实时效率与累计均值效率的相似度值，并以预定义的第一相似度界限值判断该工艺单元在第二预设时间内是否异常。本发明的方法能实时监控工艺单元运行性能，以及时发现单元异常。
权利要求书
1.一种对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，其特征在于，包 括以下步骤：
步骤一、采集监测数据，每间隔第一预设时间采集一次工艺单元所产生 的电耗量以及相应的工作量;
步骤二、通过步骤一中采集的监测数据计算得到工艺单元运行过程中每 一个第一预设时间内的实时效率，即一个所述第一预设时间内平均电耗量所 完成的工作量;
步骤三、工艺单元运行开始经过i个第一预设时间，由步骤二可以得到i 个与第一预设时间相对应的实时效率，定义经过i个第一预设时间的累计均 值效率为i个第一预设时间内实时效率的平均值，其中i=1，2，3，...，n;
步骤四、在工艺单元运行过程中，每间隔第二预设时间比较一次实时效 率与累计均值效率的相似度值，所述第二预设时间为j个第一预设时间，并 以预定义的第一相似度界限值判断在每一个所述第二预设时间内工艺单元运 行是否异常，进行工艺单元的实时监控。
2.如权利要求1所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法， 其特征在于，在所述步骤四中，采用Similar1函数计算每一个第二预设时间内 的实时效率和累计均值效率的相似度，其公式为：
其中，μ为实时效率，p为累计均值效率;
Similar1(μ，p)表示一个第二预设时间内实时效率和累计均值效率的相似 度值，当其小于所述预定义的第一相似度界限值时，判断所述第二预设时间 内的工艺单元运行性能异常。
3.如权利要求2所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法， 其特征在于，所述预定义的第一相似度界限值为0.3。
4.如权利要求3所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法， 其特征在于，所述第一预设时间为1-20min，所述j为10-30。
5.如权利要求4所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法， 其特征在于，所述步骤二之前对采集的监测数据进行机械滤波处理，通过预 设的正常值范围去除监测数据中正常值范围以外的异常点值，并对所述异常 点值进行标记。
6.如权利要求5所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法， 其特征在于，在获取工艺单元运行过程中的累计均值效率时，所述i大于1000。
7.如权利要求2所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法， 其特征在于，所述第一预设时间为1天，由步骤二可以得到工艺单元运行第 k天的实时效率，再由步骤三可以得到第k天的累计均值效率pk，以一个月 为单位，采用Similar2函数计算工艺单元运行过程中任意两个月之间相对应的 一天的累计均值效率的相似度，并以预定义的第二相似度界限值判断其中后 一个月的工艺单元运行性能相对前一个月的工艺单元运行性能是否异常，当 任意两个月之间的累计均值效率的相似度值小于所述预定义的第二相似度界 限值时，则判断后一个月的工艺单元运行性能相对前一个月的工艺单元运行 性能异常，其中，所述Similar2函数公式为：
其中，p为其中一个月的累计均值效率，p’为另一个月的累计均值效率， Similar2(p，p’)为所述任意两个月之间的累计均值效率的相似度;
k表示任意一个月的天数，k=1，2，3，...，30，当实际该月的天数k>30 时，去除第31天的累计均值效率，当实际该月的天数k<30时，以上一个月 相邻的累计均值效率补齐。
8.如权利要求7所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法， 其特征在于，所述预定义的第二相似度界限值为0.3。
9.如权利要求7所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法， 其特征在于，还包括报警步骤，其设置为：当任意一个所述第二预设时间内 实时效率和累计均值效率的相似度值小于预定义的第一相似度界限值时进行 第一报警;当所述任意两个月之间的累计均值效率的相似度值在预定义的第 二相似度界限值内时进行第二报警。
10.如权利要求1-9中任一所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监 控的方法，其特征在于，所述工艺单元为泵房、紫外消毒间或鼓风机房中的 一个单元，其对应的工作量为提升水量、大肠杆菌去除量或鼓风机风量。
说明书
一种对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法
技术领域
本发明涉及一种工艺单元的监控方法。更具体地说，本发明涉及一种对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法。
背景技术
在污水处理中会采用不同的工艺，不同的工艺又是由不同的工艺单元搭配而成，而工艺单元由各种不同的设备组合而成。在污水处理厂日常运行中，由于外部负荷、内部应力、磨损、腐蚀和自然侵蚀等因素的影响，使各设备其整体或部分结构发生改变，性能下降，甚至报废，这是所有设备都避免不了的客观规律。而在设备结构开始改变至报废的过程中，由于无法及时发现设备异常、进行检修，会使处理工艺单元性能受到影响，进而影响污水处理效果，甚至使出水无法达标、水厂无法正常运行。为使排水达标、水厂正常运行，必须对设备、工艺单元进行检修和日常维护保养工作。
目前，多数企业、厂家对设备的检修都是定期进行的，基本采用预防维护或生产维护的方式，增加了劳动量，且不能较好地监控工艺单元运行性能。申请人认为各污水处理工艺单元均有各种设备组合而成，而各设备运行必定产生一定的运行效果，即该处理工艺单元的运行效果，工艺单元耗电运行并产生一定的工作量，耗电量与工作量之间必定存在相关关系，如泵房中水泵耗电运行提升水位，泵房整体耗电量与提升水量存在相关关系;紫外消毒间耗电运行，杀灭污水中大肠杆菌，大肠杆菌去除量与耗电量之间存在一定的相关关系，等等。申请人认为可以根据工艺单元耗电量与工作量之间的关系，通过一种技术手段监控该工艺单元运行状态，以快速发现工艺单元运行异常的情况，保证水厂的正常运行。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说 明的优点。
本发明还有一个目的是通过工艺单元耗电量与工作量之间的关系提供一种对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，能实时监控工艺单元运行性能的异常以保证水厂的正常工作，相比以往通过定期对工艺单元进行检修，大大减少了劳动量，且能及时处理异常，防止工艺单元瘫痪影响水厂的正常工作。
本发明还有一个目的是比较工艺单元运行过程中任意两个月之间累计均值效率的相似度，监控后一个月的工艺单元运行性能相对前一个月的工艺单元运行性能是否异常，以避免实时监控过程中无法发现的工艺单元内部设备缓慢损坏问题，对工艺单元运行性能长期监控进行补充和完善。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，包括以下步骤：
步骤一、采集监测数据，每间隔第一预设时间采集一次工艺单元所产生的电耗量以及相应的工作量;
步骤二、通过步骤一中采集的监测数据计算得到工艺单元运行过程中每一个第一预设时间内的实时效率，即一个所述第一预设时间内平均电耗量所完成的工作量;
步骤三、工艺单元运行开始经过i个第一预设时间，由步骤二可以得到i个与第一预设时间相对应的实时效率，定义经过i个第一预设时间的累计均值效率为i个第一预设时间内实时效率的平均值，其中i=1，2，3，...，n;
步骤四、在工艺单元运行过程中，每间隔第二预设时间比较一次实时效率与累计均值效率的相似度值，所述第二预设时间为j个第一预设时间，并以预定义的第一相似度界限值判断在每一个所述第二预设时间内工艺单元运行是否异常，进行工艺单元的实时监控。
优选的是，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，在所述步骤四中，采用Similar1函数计算每一个第二预设时间内的实时效率和累计均值效率的相似度，其公式为：
其中，μ为实时效率，p为累计均值效率;
Similar1(μ，p)表示一个第二预设时间内实时效率和累计均值效率的相似度值，当其小于所述预定义的第一相似度界限值时，判断所述第二预设时间内的工艺单元运行性能异常。
优选的是，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，所述预定义的第一相似度界限值为0.3。
优选的是，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，所述第一预设时间为1-20min，所述j为10-30。
优选的是，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，所述步骤二之前对采集的监测数据进行机械滤波处理，通过预设的正常值范围去除监测数据中正常值范围以外的异常点值，并对所述异常点值进行标记。
优选的是，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，在获取工艺单元运行过程中的累计均值效率时，所述i大于1000。
优选的是，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，所述第一预设时间为1天，由步骤二可以得到工艺单元运行第k天的实时效率，再由步骤三可以得到第k天的累计均值效率pk，以一个月为单位，采用Similar2函数计算工艺单元运行过程中任意两个月之间相对应的一天的累计均值效率的相似度，并以预定义的第二相似度界限值判断其中后一个月的工艺单元运行性能相对前一个月的工艺单元运行性能是否异常，当任意两个月之间的累计均值效率的相似度值小于所述预定义的第二相似度界限值时，则判断后一个月的工艺单元运行性能相对前一个月的工艺单元运行性能异常，其中，所述Similar2函数公式为：
其中，p为其中一个月的累计均值效率，p’为另一个月的累计均值效率， Similar2(p，p’)为所述任意两个月之间的累计均值效率的相似度;
k表示任意一个月的天数，k=1，2，3，...，30，当实际该月的天数k>30时，去除第31天的累计均值效率，当实际该月的天数k<30时，以上一个月相邻的累计均值效率补齐。
优选的是，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，所述预定义的第二相似度界限值为0.3。
优选的是，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，还包括报警步骤，其设置为：当任意一个所述第二预设时间内实时效率和累计均值效率的相似度值小于预定义的第一相似度界限值时进行第一报警;当所述任意两个月之间的累计均值效率的相似度值在预定义的第二相似度界限值内时进行第二报警。
优选的是，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，所述工艺单元为泵房、紫外消毒间或鼓风机房中的一个单元，其对应的工作量为提升水量、大肠杆菌去除量或鼓风机风量。
本发明的方法运行简单、无需新增仪器，可实现工艺单元性能的长期监控，至少包括以下有益效果：
第一、通过监控工艺单元运行过程中每间隔第一预设时间内实时效率的变化情况，将工艺单元运行过程中每间隔第二预设时间的实时效率与累计均值效率进行相似度度量，并通过预定义的第一相似度界限值判断每一个第二预设时间内工艺单元运行是否异常，实时地监控工艺单元运行性能，以保证水厂的正常运行，相比以往通过定期对工艺单元进行检修，大大减少了劳动量，且有利于及时处理异常，防止工艺单元瘫痪影响水厂的正常工作;
第二、通过定义Similar1函数对每个第二预设时间的实时效率与累计均值效率进行相似度度量，充分考虑了工艺单元运行实时效率的波动性，能避免个别的实时效率异常干扰对工艺单元运行性能的判断;
第三、由于Similar1函数最大值为1，表示相似度最大，其最小值为0，表示相似度最小，此值与实际的生产工艺单元状况有关，当预定义的第一相似度界限值过大，则易导致工艺单元实际运行正常的时候相似度值判断为异常，反之，当预定义的第一相似度界限值过小，则易导致工艺单元运行异常 时相似度判断为正常，过大或过小会影响对工艺单元监控的判断;Similar2函数预定义的第二相似度界限值的选取也是一样的。
第四、第一预设时间为1-20min，所述j为10-30，表示每间隔1-20min采集一次数据，每间隔10-30个第一预设时间进行一次相似度比较，第一预设时间过长，易导致数据采集的频率过低，数据量小，第一预设时间过短，数据采集频率过高，数据量太大，有效性降低;j过大，则第二预设时间过长，不利于及时发现运行单元的异常，j过小，数据的有效性太低;
第五、对采集的监测数据进行机械滤波处理，去除异常点数据，避免了异常数据对实时工作效率的分析，提高了监控的准确性;
第六、在获取工艺单元运行过程中的累计均值效率时，所述i大于1000，累计均值效率的数据量越大，则数据越准确，进一步提高了工艺单元运行性能监控的准确性;
第七、通过Similar2函数度量工艺单元运行过程中任意两个月之间相对应的一天的累计均值效率的相似度，并以预定义的第二相似度界限值判断工艺单元运行过程中后一个月的工艺单元运行性能相对前一个月的工艺单元运行性能是否异常，以避免实时监控过程中无法发现的工艺单元内部设备缓慢损坏问题，对工艺单元运行性能长期监控进行补充和完善;
第八、当工艺单元运行过程中任意一个第二预设时间的实时效率和累计均值效率的相似度值小于预定义的第一相似度界限值时，发出第一报警，当工艺单元运行的任意两个月之间的累计均值效率的相似度低于预定义的第二相似度界限值时，发出第二报警，可以区分不同状况下的报警，以便及时发现对应的问题和解决问题;
第九、不同的污水处理工艺单元有不同指标的工作量，本发明可以监控任意一个工艺单元，以保证水厂的正常工作。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。