申请日2019.09.11
公开(公告)日2019.11.15
IPC分类号G05B19/418
摘要
一种污水的监控处理系统及智能分析处理方法、存储介质，该监控处理系统包括：信息采集装置中的一个或多个传感器用于设置于污水处理过程中的一个或多个环节处以检测污水中的一种或多种参数;人工智能监控中心用于根据预先建立的污水调控模型对传感器的数据进行智能分析，产生控制污水处理过程的调节指令;控制装置中的一个或多个执行机构用于设置于污水处理过程中的一个或多个环节处且用于响应于调节指令以改变污水的处理状态。由于人工智能监控中心能够对传感器的数据进行进一步地人工智能处理，使得其可以达到对污水处理过程的运行数据进行广维度的、大数据量的、高运算速度的处理要求，利于实现及时、精准的运营调控作业。
权利要求书
1.一种污水的监控处理系统,其特征在于，包括：
信息采集装置，包括一个或多个传感器，所述传感器用于设置于污水处理过程中的一个或多个环节处，以检测污水中的一种或多种参数;
人工智能监控中心，与所述信息采集装置连接，以获取所述传感器的数据;所述人工智能监控中心用于根据预先建立的污水调控模型对所述传感器的数据进行智能分析，产生控制污水处理过程的调节指令;所述污水调控模型用于利用污水当前的水量和水质的参数预测接下来一段时间内污水的水量和水质的变化趋势;
控制装置，包括一个或多个执行机构，所述执行机构用于设置于污水处理过程中的一个或多个环节处，且用于响应于所述调节指令以改变污水的处理状态。
2.如权利要求1所述的监控处理系统，其特征在于，所述污水处理过程包括调节池、栅格设备、沉砂池、厌氧池、好氧池、缺氧池、供气设备、加药设备、污泥回流设备、二沉池、污泥浓缩池、污泥脱水间、滤池、消毒池的环节;
所述调节池用于接收生产设备生产过程中所产生的污水，并调节污水量和污水水质;
所述栅格设备用于接收从调节池流出的污水，并去除污水中的悬浮物和/或漂浮物质;
所述沉砂池用于接收从栅格设备流出的污水，并沉淀污水中的有害泥沙;
所述厌氧池用于接收从沉砂池流出的污水，通过活性污泥里的厌氧微生物处理污水，其出水按照一定分配比例分别流入所述好氧池、缺氧池;
所述好氧池用于接收从厌氧池流出的部分或全部污水，通过活性污泥里的好氧微生物处理污水;
所述缺氧池用于接收从好氧池流出的全部污水以及从厌氧池流出的部分或全部污水，通过活性污泥里的好氧微生物、厌氧微生物处理污水;
所述供气设备用于调节好氧池和缺氧池的曝气量;
所述二沉池用于接收从缺氧池流出的污水，并使污水中的活性污泥沉降下来;
所述加药设备用于在二沉池的污水流入端进行投药，用于除TP、降COD和/或调节pH;
所述污泥回流设备用于调节二沉池中活性污泥向好氧池和/或厌氧池的回流量，以及用于调节所述缺氧池中活性污泥向所述好氧池的回流量;
所述污泥浓缩池用于接收用从二沉池传输过来的活性污泥，并对活性污泥进一步沉降、浓缩和降解;
所述污泥脱水间用于接收从污泥浓缩池传输过来的活性污泥，并对活性污泥进行脱水;
所述滤池用于接收从二沉池流出的污水，并对污水进行疏水性污染物质的截留过滤;
所述消毒池用于接收从滤池流出的污水，并对污水进行消毒处理以作为待排放的污水;
所述传感器用于设置在所述调节池、沉砂池、厌氧池、好氧池、缺氧池、供气设备、二沉池、滤池中的一个或多个环节处，并且用于检测对应环节处污水的一种或多种参数。
3.如权利要求2所述的监控处理系统，其特征在于，所述传感器包括COD传感器、TP传感器、TN传感器、pH传感器、SS传感器、MLSS传感器、NH3-N传感器、超声波流量计、超声波泥位计、涡街流量计、气压计，以及用于检测污水的酸碱度、氧化还原电位、溶解氧浓度和水温的一体式多参数传感器中的一者或多者。
4.如权利要求2所述的监控处理系统，其特征在于，所述控制装置的执行机构用于设置在所述调节池、厌氧池、好氧池、缺氧池、供气设备、加药设备、污泥回流设备、二沉池、滤池中的一个或多个环节处，并且用于控制调节池的出水量、好氧池的进水量、缺氧池的分别来自厌氧池和好氧池的进水量、供气设备的曝气量、加药设备的投药量、污泥回流设备的流量、二沉池的污泥输出量、滤池的反冲洗频率中的一者或多者;
所述执行机构为电动阀门、电动泵、气动阀门、气动泵或风机，以及相配套的继电器或变频器。
5.如权利要求1-4中任一项所述的监控处理系统，其特征在于，所述人工智能监控中心包括：
智能分析装置，内部预先建立有所述污水调控模型;所述智能分析装置用于接收所述传感器的数据以获知污水的当前参数，并且利用污水的当前参数预测接下来一段时间内污水的变化趋势，以及触发相应的污水调节机制以应对所述变化趋势;
指令产生装置，与所述智能分析装置连接，用于响应于所述智能分析装置触发的污水调节机制，产生与所述污水调节机制相对应的调节指令。
6.如权利要求5所述的监控处理系统，其特征在于，所述污水调控模型的建立过程包括：
根据所述传感器的数据制作训练集，所述训练集中的数据为所检测污水中的一部分参数在前一段时间对应的数据，所述训练集中的数据的标签为所检测污水中的一部分参数在后一段时间对应的数据;
利用所述训练集，通过机器学习，训练得到污水调控模型。
7.一种污水的智能分析处理方法，其特征在于，包括：
获取一个或多个传感器的数据，所述传感器用于设置于污水处理过程中的一个或多个环节处，以检测污水中的一种或多种参数;
根据预先建立的污水调控模型对所述传感器的数据进行智能分析，以利用污水的当前参数预测接下来一段时间内污水的变化趋势;
根据所述变化趋势产生对应的调节指令，以使得污水处理过程中的一个或多个环节响应于所述调节指令并改变污水的处理状态。
8.如权利要求7所述的智能分析处理方法，其特征在于，所述传感器包括COD传感器、TP传感器、TN传感器、pH传感器、SS传感器、MLSS传感器、NH3-N传感器、超声波流量计、超声波泥位计、涡街流量计、气压计，以及用于检测污水的酸碱度、氧化还原电位、溶解氧浓度和水温的一体式多参数传感器中的一者或多者。
9.如权利要求8所述的智能分析处理方法，其特征在于，所述污水调控模型的建立过程包括：
根据所述传感器的数据制作训练集，所述训练集中的数据为所检测污水中的一部分参数在前一段时间对应的数据，所述训练集中的数据的标签为所检测污水中的一部分参数在后一段时间对应的数据;
利用所述训练集，通过机器学习，训练得到污水调控模型。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求7-9中任一项所述的智能分析处理方法。
说明书
一种污水的监控处理系统及智能分析处理方法、存储介质
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种污水的监控处理系统及智能分析处理方法、存储介质。
背景技术
随着城市化、工业化的不断提速，我国水环境已遭到严重破坏并有继续恶化的趋势。污水排放不但严重影响着居民的日常生活，而且破坏了大自然的生态平衡。为了降低污染物的排放总量，全国各地已经纷纷建立了污水处理厂，然而在污水处理过程还长期存在着电能消耗过大、运行成本居高、副产物造成二次污染、因运营控制不当而导致出水超标的问题，因此，研究污水处理过程优化控制实现节能降耗意义重大，是未来污水处理行业必然的发展趋势。例如，在工厂的生产周期中，生产旺季所产生的污水量大、污染物浓度高、水质变化快，对于其污水处理设施、设备造成极大的压力，大大增加了超标排放的风险。那么，在工业污水处理时，对进水水量、水质调节以及各阶段处理工艺的运行参数调控极重要，为保障出水水质，通常采用过饱和式运营控制来应对污水水质、水量的变化情形，这就导致了运营成本的不合理增加。
现有污水处理系统中，常常通过在污水处理各环节、污水处理设备和地点中设备相应的传感器，来监测污水量以及污水水质情况，然后根据传感器所监测的数据，来控制污水处理流程和相应设备，例如调节污水进水量、投药时机、投药量等。
国内可用于污水处理的自动化污水处理系统已初步成熟，可以满足一些要求条件不高的污水处理场合，并不适用于高标准的污水处理要求，究其原因是没有可以处理大量运行数据、快速运算、并且具有可预测水质变化趋势的中央处理器。仅依靠运营现场的具有丰富经验和良好职业素质的运营管理人员依靠分析判断来下达指令，以调动基础运营人员去进行日常的运营工作的运营管理模式，很容易出现指挥人员判断错误、处理不及时，执行人员理解不到位、落实不及时的情况，不仅造成人力调节错乱的情形，还增加了污水处理过程的用工成本。
在污水处理过程中，污水信息所包含的各种参数都是动态变化的，当前还没有根据污水处理设备的实际运行参数来进行状态预判和过程自动控制的能力，不能达到保持出水稳定达标排放的运行状态，智能化的程度还有待提高。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是如何改善现有污水处理系统的数据分析能力，以提高污水处理过程的准确性和智能性。为解决上述技术问题，本申请提供一种污水的监控处理系统及智能分析处理方法、存储介质。
根据第一方面，一种实施例中提供一种污水的监控处理系统，包括：
信息采集装置，包括一个或多个传感器，所述传感器用于设置于污水处理过程中的一个或多个环节处，以检测污水中的一种或多种参数;
人工智能监控中心，与所述信息采集装置连接，以获取所述传感器的数据;所述人工智能监控中心用于根据预先建立的污水调控模型对所述传感器的数据进行智能分析，产生控制污水处理过程的调节指令;所述污水调控模型用于利用污水当前的水量和水质的参数预测接下来一段时间内污水的水量和水质的变化趋势;
控制装置，包括一个或多个执行机构，所述执行机构用于设置于污水处理过程中的一个或多个环节处，且用于响应于所述调节指令以改变污水的处理状态。
所述污水处理过程包括调节池、栅格设备、沉砂池、厌氧池、好氧池、缺氧池、供气设备、加药设备、污泥回流设备、二沉池、污泥浓缩池、污泥脱水间、滤池、消毒池的环节;所述调节池用于接收生产设备生产过程中所产生的污水，并调节污水量和污水水质;所述栅格设备用于接收从调节池流出的污水，并去除污水中的悬浮物和/或漂浮物质;所述沉砂池用于接收从栅格设备流出的污水，并沉淀污水中的有害泥沙;所述厌氧池用于接收从沉砂池流出的污水，通过活性污泥里的厌氧微生物处理污水，其出水按照一定分配比例分别流入所述好氧池、缺氧池;所述好氧池用于接收从厌氧池流出的部分或全部污水，通过活性污泥里的好氧微生物处理污水;所述缺氧池用于接收从好氧池流出的全部污水以及从厌氧池流出的部分或全部污水，通过活性污泥里的好氧微生物、厌氧微生物处理污水;所述供气设备用于调节好氧池和缺氧池的曝气量;所述二沉池用于接收从缺氧池流出的污水，并使污水中的活性污泥沉降下来;所述加药设备用于在二沉池的污水流入端进行投药，用于除TP、降COD和/或调节pH;所述污泥回流设备用于调节二沉池中活性污泥向好氧池和/或厌氧池的回流量，以及用于调节所述缺氧池中活性污泥向所述好氧池的回流量;所述污泥浓缩池用于接收用从二沉池传输过来的活性污泥，并对活性污泥进一步沉降、浓缩和降解;所述污泥脱水间用于接收从污泥浓缩池传输过来的活性污泥，并对活性污泥进行脱水;所述滤池用于接收从二沉池流出的污水，并对污水进行疏水性污染物质的截留过滤;所述消毒池用于接收从滤池流出的污水，并对污水进行消毒处理以作为待排放的污水;所述传感器用于设置在所述调节池、沉砂池、厌氧池、好氧池、缺氧池、供气设备、二沉池、滤池中的一个或多个环节处，并且用于检测对应环节处污水的一种或多种参数。
所述传感器包括COD传感器、TP传感器、TN传感器、pH传感器、SS传感器、MLSS传感器、NH3-N传感器、超声波流量计、超声波泥位计、涡街流量计、气压计，以及用于检测污水的酸碱度、氧化还原电位、溶解氧浓度和水温的一体式多参数传感器中的一者或多者。
所述控制装置的执行机构用于设置在所述调节池、厌氧池、好氧池、缺氧池、供气设备、加药设备、污泥回流设备、二沉池、滤池中的一个或多个环节处，并且用于控制调节池的出水量、好氧池的进水量、缺氧池的分别来自厌氧池和好氧池的进水量、供气设备的曝气量、加药设备的投药量、污泥回流设备的流量、二沉池的污泥输出量、滤池的反冲洗频率中的一者或多者;所述执行机构为电动阀门、电动泵、气动阀门、气动泵或风机，以及相配套的继电器或变频器。
所述人工智能监控中心包括：智能分析装置，内部预先建立有所述污水调控模型;所述智能分析装置用于接收所述传感器的数据以获知污水的当前参数，并且利用污水的当前参数预测接下来一段时间内污水的变化趋势，以及触发相应的污水调节机制以应对所述变化趋势;指令产生装置，与所述智能分析装置连接，用于响应于所述智能分析装置触发的污水调节机制，产生与所述污水调节机制相对应的调节指令。
所述污水调控模型的建立过程包括：根据所述传感器的数据制作训练集，所述训练集中的数据为所检测污水中的一部分参数在前一段时间对应的数据，所述训练集中的数据的标签为所检测污水中的一部分参数在后一段时间对应的数据;利用所述训练集，通过机器学习，训练得到污水调控模型。
第二方面，一种实施例中提供一种污水的智能分析处理方法，包括：获取一个或多个传感器的数据，所述传感器用于设置于污水处理过程中的一个或多个环节处，以检测污水中的一种或多种参数;根据预先建立的污水调控模型对所述传感器的数据进行智能分析，以利用污水的当前参数预测接下来一段时间内污水的变化趋势;根据所述变化趋势产生对应的调节指令，以使得污水处理过程中的一个或多个环节响应于所述调节指令并改变污水的处理状态。
所述传感器包括COD传感器、TP传感器、TN传感器、pH传感器、SS传感器、MLSS传感器、NH3-N传感器、超声波流量计、超声波泥位计、涡街流量计、气压计，以及用于检测污水的酸碱度、氧化还原电位、溶解氧浓度和水温的一体式多参数传感器中的一者或多者。
所述污水调控模型的建立过程包括：根据所述传感器的数据制作训练集，所述训练集中的数据为所检测污水中的一部分参数在前一段时间对应的数据，所述训练集中的数据的标签为所检测污水中的一部分参数在后一段时间对应的数据;利用所述训练集，通过机器学习，训练得到污水调控模型。
根据第三方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现上述第二方面中所述的方法。
本申请的有益效果是：
一种污水的监控处理系统及智能分析处理方法、存储介质，该监控处理系统包括信息采集装置、人工智能监控中心和控制装置，其中，信息采集装置包括一个或多个传感器，该些传感器用于设置于污水处理过程中的一个或多个环节处以检测污水中的一种或多种参数;人工智能监控中心与信息采集装置连接以获取传感器的数据;人工智能监控中心用于根据预先建立的污水调控模型对传感器的数据进行智能分析，产生控制污水处理过程的调节指令;该污水调控模型用于利用污水当前的水量和水质的参数预测接下来一段时间内污水的水量和水质的变化趋势;控制装置包括一个或多个执行机构，该些执行机构用于设置于污水处理过程中的一个或多个环节处且用于响应于调节指令以改变污水的处理状态。第一方面，由于人工智能监控中心通过信息采集装置获取传感器的数据并对数据进行进一步地处理，使得人工智能监控中心能够达到对污水处理过程的运行数据进行广维度的、大数据量的、高运算速度的处理要求，利于实现及时、精准的运营调控作业;第二方面，由于人工智能监控中心根据预先建立的污水调控模型对传感器的数据进行智能分析，从而产生控制污水处理过程的调节指令，使得人工智能监控中心能够根据污水调控模型以及相关的深度学习技术进行不断地人工智能分析，并且不断地学习进步，如此可以适用不同处理规模、工艺设计、污水水质、排放标准的污水处理过程，从而智能化地控制污水处理设施的作业过程，实现更全面、更稳定的运行控制功能;第三方面，由于为人工智能监控中心设置了智能分析装置，从而通过智能分析装置利用污水的当前参数预测接下来一段时间内工厂生产车间排放的污水的变化趋势以及触发相应的污水调节机制以应对该变化趋势，使得人工智能监控中心可以预测未来一段时间内的水质变化，实现更高维度的全局把控;第四方面，基于监控处理系统而提供的智能分析处理方法具有对传感器数据进行智能分析的作用，可以利用污水的当前参数预测接下来一段时间内污水的变化趋势，从而利于对污水处理过程中的一个或多个环节进行调节时，达到预先知晓、快速反应、及时处理的调节效果;第五方面，由于物理沉积、化学反应等环节的存在致使污水的处理过程具有滞后性的特点，往往不能够直接发现处理状态中的问题并及时地解决问题，会导致污水的重新治理所需要的时间被延长，无法达到预期的治理效果，而本申请请求保护的污水的智能分析处理方法可以很好地避免这一不良现象的发生，采用实时预测+提前治理的应对机制，能够有效地应对污水的变化趋势并及时地改变污水的处理状态，从而保证出水水质持久地达到标准要求;第六方面，本申请技术方案在利用实时预测+提前治理的应对机制时，还能够起到充分利用化学药剂、充分进行化学反应的作用，可以最大限度地节省化学药剂的使用量，甚至能够节约30%的化学药剂，降低污水处理作业的药品投入成本。（发明人孙煜皓）