公布日：2024.05.03
申请日：2024.01.30
分类号：C02F3/00(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;G06V10/774(2022.01)I;G06V10/764(2022.01)I;G06V10/82(2022.01)I;G06V10/56(2022.01)I
摘要
本申请涉及污水处理技术领域，公开一种一体化生活污水电极生物膜净化系统及使用方法，系统包括：电极生物膜净化装置，对污水进行电极生物膜净化处理；数据收集模块，大量收集污水处理中的固体污物的图像；图像采集模块，采集污水处理过程中的固体污物图像；图像预处理模块，对采集到的图像进行预处理；特征提取模块，从预处理后的图像中提取出固体污物的各种特征；污物识别模块，确定固体污物的类型和大小。本发明通过水力驱动机构及滤斗实现了在污水生物膜净化前，滤斗对污水内的固体污物进行过滤处理，同时在水力驱动机构的作用下，使得滤斗进行自转，从而提高过滤效率，有效的避免了污物堵塞管道，从而保证装置的污水处理效率的效果。
权利要求书
1.一种一体化生活污水电极生物膜净化系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将污水通过电极生物膜净化装置的水力驱动机构注入到过滤座内，通过滤斗进行过滤，在污水经过涡轮座时带动涡轮转动；S2、然后涡轮带动从动轮B转动，通过主动轮和从动轮A带动环形齿条连接的滤斗进行自转，快速过滤；S3、然后过滤的污水会抽入到生物膜净化箱内进行电极生物膜净化污水；图像采集模块实时采集污水处理过程中滤斗内的固体污物图像；S4、图像预处理模块对采集到的图像进行预处理，包括图像灰度化、降噪和滤波操作；S5、特征提取模块从预处理后的图像中提取出固体污物的特征，包括颜色、形状和纹理；S6、污物识别模块根据从图像中提取固体污物特征，进行固体污物分类和识别；S7、当污物识别模块监测到滤斗内存有固体污物需要清理时，启动电机带动转动座转动一百八十度，右侧的滤斗转动到左侧继续对污水进行过滤；当左侧的滤斗转动到右侧时；传动轮与弧型齿条接触；在弧型齿条的作用下，使得往复丝杆转动；S8、往复丝杆会带动移动架下移，此时在导向环的作用下使得驱动杆转动；自清洁机构将滤斗内的污物清理出；刮板将挡盖底部的污物清理掉；在转动座转动时，分离机构对污物进行挤压分离污水。
2.一种基于权利要求1的一体化生活污水电极生物膜净化系统，包括电极生物膜净化装置、数据收集模块、图像采集模块、图像预处理模块、特征提取模块、污物识别模块和PLC控制模块，其特征在于：电极生物膜净化装置：对污水进行电极生物膜净化处理；数据收集模块：大量收集污水处理中的固体污物的图像，将收集到的图像分为训练集和测试集；图像采集模块：包括防水高清摄像头和LED灯，实时采集污水处理过程中的固体污物图像；图像预处理模块：对采集到的图像进行预处理，包括图像灰度化、降噪和滤波操作；特征提取模块：从预处理后的图像中提取出固体污物的各种特征，包括颜色、形状和纹理；污物识别模块：使用机器学习的卷积神经网络对提取的特征进行分类和识别对污物的颜色、形状和纹理特征进行学习和分类，以确定固体污物的类型和大小；PLC控制模块：与电极生物膜净化装置、图像采集模块、数据收集模块和污物识别模块网络连接。
3.根据权利要求1所述的一体化生活污水电极生物膜净化系统的使用方法，其特征在于：所述电极生物膜净化装置包括：过滤座、生物膜净化箱、水力驱动机构、转动座、滤斗、自清洁机构和分离机构，所述过滤座一侧连接固定设置有生物膜净化箱；水力驱动机构固定设置于过滤座上；转动座转动连接设置于过滤座内；转动座上转动连接设置有两个滤斗；滤斗上滑动配合设置有自清洁机构；分离机构转动连接设置于过滤座内；其中，在进行生物膜净化前，通过设置滤斗对污水内的较大固定垃圾进行过滤处理。
4.根据权利要求3所述的一体化生活污水电极生物膜净化系统的使用方法，其特征在于：所述水力驱动机构包括涡轮座，涡轮座固定设置在过滤座上方；所述涡轮座一侧通过出水管与过滤座相连通，所述涡轮座内壁转动连接设置有涡轮，涡轮座的输入端连通设置有污水泵。
5.根据权利要求4所述的一体化生活污水电极生物膜净化系统的使用方法，其特征在于：所述涡轮的一端穿过涡轮座并连接固定设置有主动轮，所述主动轮一侧啮合传动设置有从动轮A，所述从动轮A的一端固定设置有从动轮B；所述滤斗上连接固定设置有环形齿条，所述环形齿条与从动轮B啮合传动设置。
6.根据权利要求1所述的一体化生活污水电极生物膜净化系统的使用方法，其特征在于：所述滤斗一侧转动连接设置有往复丝杆，所述往复丝杆一端连接固定设置有传动轮；所述过滤座一侧内壁连接固定设置有弧型齿条，所述弧型齿条与传动轮啮合传动设置。
7.根据权利要求3所述的一体化生活污水电极生物膜净化系统的使用方法，其特征在于：所述自清洁机构包括移动架，所述移动架一端通过导向柱与往复丝杆滑动配合设置，所述移动架上固定设置有挡盖，所述挡盖上可转动的设置有刮环，所述刮环与滤斗内壁滑动接触设置；所述移动架一侧转动连接设置有万向节，所述万向节一端与挡盖转动连接设置，所述万向节另一端连接固定设置有驱动杆，所述驱动杆上开设有螺旋槽；万向节上固定设置有刮板，刮板与挡盖顶面摩擦接触设置；所述滤斗上连接固定设置有导向环，所述导向环上的滑动柱与螺旋槽滑动配合设置。
8.根据权利要求1所述的一体化生活污水电极生物膜净化系统的使用方法，其特征在于：所述过滤座上固定设置有电机，电机的转轴穿过过滤座与转动座固定设置，所述转动座上连接固定设置有挡水板。
9.根据权利要求3所述的一体化生活污水电极生物膜净化系统的使用方法，其特征在于：所述分离机构包括挤压座，所述挤压座与过滤座一侧内壁滑动配合设置，所述挤压座上连接固定设置有多个弹簧，所述弹簧另一端与过滤座内壁连接固定设置，所述挤压座一侧活动接触设置有斜面柱。
10.根据权利要求9所述的一体化生活污水电极生物膜净化系统的使用方法，其特征在于：所述斜面柱一端与过滤座内壁转动连接设置，所述斜面柱的一端连接固定设置有锥齿轮；过滤座上可拆卸的固定设置有污物收集盖；所述转动座一端固定设置有两个不完全锥齿轮，两个不完全锥齿轮的齿错位设置；所述不完全锥齿轮与锥齿轮啮合传动设置。
发明内容
1.要解决的技术问题
本申请的目的在于提供一种一体化生活污水电极生物膜净化系统及使用方法，解决了上述背景技术中提出的技术问题，实现了对污水中的固体污物进行过滤处理的技术效果。
2.技术方案
本申请实施例提供了一种一体化生活污水电极生物膜净化系统，包括：
电极生物膜净化装置：对污水进行电极生物膜净化处理；
数据收集模块：大量收集污水处理中的固体污物的图像，将收集到的图像分为训练集和测试集；
图像采集模块：包括防水高清摄像头和LED灯，实时采集污水处理过程中的固体污物图像；
图像预处理模块：对采集到的图像进行预处理，包括图像灰度化、降噪、滤波等操作，以提高图像的质量和识别准确率；
特征提取模块：从预处理后的图像中提取出固体污物的各种特征，如颜色、形状、纹理等，以便于后续的分类和识别；
污物识别模块：使用机器学习的卷积神经网络(CNN)对提取的特征进行分类和识别，CNN对污物的颜色、形状、纹理等特征进行学习和分类，以确定固体污物的类型和大小；通过污物图像的训练集对污物识别模块进行训练，通过测试集进行测试，污物识别模块可以从图像中提取固体污物特征，并根据这些特征进行分类和识别。
PLC控制模块：与电极生物膜净化装置、图像采集模块、数据收集模块和污物识别模块网络连接，并控制其工作。
作为本发明一种可选方案，所述电极生物膜净化装置包括：过滤座、生物膜净化箱、水力驱动机构、转动座、滤斗、自清洁机构及分离机构，所述过滤座一侧连接固定设置有生物膜净化箱；水力驱动机构固定连接设置于过滤座上；转动座转动连接设置于过滤座内；转动座上转动连接设置有两个滤斗；滤斗上滑动配合设置有自清洁机构；分离机构转动连接设置于过滤座内；
其中，通过设置滤斗，能够在进行生物膜净化前，对污水内的较大固定垃圾进行过滤处理，从而避免了垃圾堵塞设备管道，从而进一步提高了装置对污水处理的效率。
作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述水力驱动机构包括涡轮座，涡轮座固定设置在过滤座上方；所述涡轮座一侧通过出水管与过滤座相连通，所述涡轮座内壁转动连接设置有涡轮，涡轮座的输入端连通设置有污水泵。
通过采用上述技术方案，污水经过涡轮座时，会带动涡轮转动。
作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述涡轮的一端穿过涡轮座并连接固定设置有主动轮，所述主动轮一侧啮合传动设置有从动轮A，所述从动轮A的一端通过销轴延伸至过滤座内并连接固定设置有从动轮B；
所述滤斗上连接固定设置有环形齿条，所述环形齿条与从动轮B啮合传动设置。
通过采用上述技术方案，从动轮B转动会带动环形齿条501转动，从而会带动环形齿条连接的滤斗进行自转。
作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述滤斗一侧转动连接设置有往复丝杆，所述往复丝杆上端连接固定设置有传动轮；
所述过滤座一侧内壁连接固定设置有弧型齿条，所述弧型齿条与传动轮啮合传动设置。
通过采用上述技术方案，在弧型齿条的作用下，会使得传动轮连接的往复丝杆转动。
作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述自清洁机构包括移动架，所述移动架一端固定设置有套环，套环内壁固定设置有导向柱，往复丝杆上设置有闭合的往复槽；导向柱与往复丝杆滑动配合设置，所述移动架上固定连接设置有挡盖，所述挡盖上可转动的设置有刮环，所述刮环与滤斗内壁滑动接触设置。
通过采用上述技术方案，传动轮和弧型齿条配合往复丝杆实现带动自清洁机构自动移动作用。
作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述移动架一侧转动连接设置有万向节，所述万向节一端与挡盖转动连接设置，所述万向节另一端连接固定设置有驱动杆，所述驱动杆上开设有螺旋槽；万向节上固定设置有刮板，刮板与挡盖顶面摩擦接触设置；
所述滤斗上连接固定设置有导向环，导向环的内壁固定设置有滑动柱，所述导向环上的滑动柱与螺旋槽滑动配合设置。
通过采用上述技术方案，在导向环的作用下，会使得开设有螺旋槽的驱动杆进行转动。
作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述分离机构包括挤压座，所述挤压座与过滤座一侧内壁滑动配合设置，所述挤压座上连接固定设置有多个弹簧，所述弹簧另一端与过滤座内壁连接固定设置，所述挤压座一侧活动接触设置有斜面柱。
通过采用上述技术方案，斜面柱会配合弹簧的作用下，带动挤压座往复移动。
作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述斜面柱一端与过滤座内壁转动连接设置，所述斜面柱的一端连接固定设置有锥齿轮；
所述转动座一端连接固定设置有两个不完全锥齿轮，所述不完全锥齿轮与锥齿轮啮合传动设置。两个不完全锥齿轮的齿错位设置。
过滤座上可拆卸的固定设置有污物收集盖，污物收集盖可以收集过滤下来的固体污物。过滤座上与污物收集盖对应处设置有出水口，出水口处固定设置有滤网，可以对固定污物进行拦截。
通过上述技术方案，可通过转动座不完全锥齿轮转动，不完全锥齿轮带动锥齿轮转动，锥齿轮带动斜面柱转动，使挤压座往复移动，对固体污物进行挤压，使固体污物挤压到污物收集盖内。
作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述过滤座上固定设置有电机，电机的转轴穿过过滤座与转动座连接固定设置，所述转动座上连接固定设置有挡水板。防水高清摄像头和LED灯固定设置在转动座的内侧顶部与滤斗对应处，通过防水高清摄像头实时采集污水处理过程中的固体污物图像。
通过采用上述技术方案，电机带动转动座转动。
本发明提供一种一体化生活污水电极生物膜净化系统的使用方法，包括以下步骤：
S1、首先将污水通过电极生物膜净化装置的水力驱动机构注入到过滤座内，然后通过滤斗进行过滤，此时在污水经过涡轮座时，会带动涡轮转动；
S2、然后涡轮会带动从动轮B转动，从而会通过主动轮和从动轮A带动环形齿条连接的滤斗进行自转，快速过滤；
S3、然后过滤的污水会抽入到生物膜净化箱内进行电极生物膜净化污水；图像采集模块实时采集污水处理过程中滤斗内的固体污物图像；
S4、图像预处理模块对采集到的图像进行预处理，包括图像灰度化、降噪、滤波等操作，以提高图像的质量和识别准确率；
S5、特征提取模块从预处理后的图像中提取出固体污物的各种特征，如颜色、形状、纹理等，以便于后续的分类和识别；
S6、污物识别模块使用机器学习的卷积神经网络(CNN)对提取的特征进行分类和识别，CNN对污物的颜色、形状、纹理等特征进行学习和分类，以确定固体污物的类型和大小；通过污物图像的训练集对污物识别模块进行训练，通过测试集进行测试，污物识别模块可以从图像中提取固体污物特征，并根据这些特征进行分类和识别；
S7、当污物识别模块监测到滤斗内存有固体污物需要对过滤的污物进行清理时，利用电机带动转动座转动一百八十度，右侧的滤斗转动到左侧继续对污水进行过滤；当左侧的滤斗转动到右侧时；传动轮与弧型齿条接触；在弧型齿条的作用下，会使得往复丝杆转动；
S8、往复丝杆会带动移动架下移，此时在导向环的作用下，会使得驱动杆转动；驱动杆通过万向节带动刮环和刮板转动，在刮环的作用下，会使得滤斗内的污物清理出；刮板将挡盖底部的污物清理掉；然后在转动座转动时，会通过不完全锥齿轮带动斜面柱转动，斜面柱会配合弹簧的作用下，带动挤压座往复移动，对污物进行挤压分离污水，将固体污物挤压在盖子内进行分离。
3.有益效果
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1.本申请由于采用了水力驱动机构及滤斗的技术手段，所以有效解决了现有技术中的技术问题，进而实现了在污水生物膜净化前，滤斗会对污水内的固体污物进行过滤处理，同时在水力驱动机构的作用下，会使得滤斗进行自转，从而提高过滤效率，有效的避免了污物堵塞管道，从而保证装置的污水处理效率的效果。
2.本申请通过设置自清洁机构，在弧型齿条的作用下，会使得自清洁机构下移，同时在导向环的作用下，使得挡盖自转，同时在刮条的作用下，实现对滤斗内的污物实现自动清洁，从而保证滤斗的过滤效率。
3.本申请通过设置分离机构，能够在转动座转动进行滤斗的更换时，会带动挤压座的往复移动，从而能够对清理的污物进行挤压，分离污水，提高装置的过滤效率，使得装置的功能多样化，提高装置的实用性。
4、可以通过机器学习的方法对得滤斗内的污物进行识别，可以及时的对得滤斗进行清理。
（发明人：武云鹏）