公布日：2024.04.12
申请日：2024.03.13
分类号：C02F1/00(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)I;G06F18/2433(2023.01)I;G06F17/14(2006.01)I;G06T11/20(2006.01)I
摘要
本发明涉及水质数据净化调控技术领域，具体涉及一种污水站多级净化处理装置。包括获取模块，用于获取浊度数据，拟合得到浊度曲线；周期分析模块，用于确定每一浊度曲线的浊度周期项和周期值；根据浊度周期项在不同周期值下的划分后的分布相似情况，将浊度周期项划分为规律段和趋势段；动态时间分析模块，用于根据两条浊度曲线的规律段和趋势段的数量和动态时间规整匹配关系，确定两条浊度曲线的滞后一致性；调控模块，用于根据高度相邻的浊度数据所对应浊度曲线的滞后一致性，确定水质监测一致性结果，根据水质监测一致性结果，对二沉池进行净化调控。能够实现二沉池的有效净化调控，增强污水排放的稳定性，提升污水排放质量的可靠性。
权利要求书
1.一种污水站多级净化处理装置，将二沉池按照高度划分为至少两个高度区域，在每个高度区域中分别布置浊度传感器，其特征在于，包括：获取模块，用于获取每个浊度传感器在固定时间段内周期性采集得到的浊度数据，将每个浊度传感器所获取的所有浊度数据按照时序进行曲线拟合得到浊度曲线；周期分析模块，用于对所述浊度曲线进行时序分解，确定每一浊度曲线所分别对应的浊度周期项；对所述浊度周期项进行频域转换，确定每一所述浊度周期项对应的周期值；基于每个浊度周期项所对应的周期值对所述浊度周期项进行划分，根据所述浊度周期项在不同周期值下的划分后的分布相似情况，将浊度周期项划分为规律段和趋势段；动态时间分析模块，用于对任意两条浊度曲线进行动态时间规整处理，确定任意两条浊度曲线对应的匹配关系，根据两条浊度曲线的规律段和趋势段的数量和所述匹配关系，确定两条浊度曲线的滞后一致性；调控模块，用于根据高度相邻的浊度数据所对应浊度曲线的滞后一致性，确定水质监测一致性结果，根据所述水质监测一致性结果，对二沉池进行净化调控；所述对所述浊度周期项进行频域转换，确定每一所述浊度周期项对应的周期值，包括：基于傅里叶变换将所述浊度周期项转换至频域空间，得到浊度频谱图；将所述浊度频谱图中每个幅值所对应频率的倒数作为所述浊度周期项对应的周期值；所述基于每个浊度周期项所对应的周期值对所述浊度周期项进行划分，根据所述浊度周期项在不同周期值下的划分后的分布相似情况，将浊度周期项划分为规律段和趋势段，包括：将每个所述周期值作为周期长度，分别对所述浊度周期项进行平均划分，得到每个所述周期值所分别对应的分割点，将相邻两个分割点所间隔的浊度周期项的时序区间作为对应周期值的第一周期段；根据同一周期值所对应的任一第一周期段与其他所有第一周期段的相似程度，确定每一第一周期段的第一相似系数；根据所有周期值所对应的分割点对所述浊度周期项进行划分，得到第二周期段，将任一第二周期段作为待测段，根据包含所述待测段的所有第一周期段的第一相似系数，确定所述待测段的第二相似系数，根据所述第二相似系数将所有第二周期段划分为规律段和趋势段；所述根据两条浊度曲线的规律段和趋势段的数量和所述匹配关系，确定两条浊度曲线的滞后一致性，包括：将所述匹配关系中的一对一关系作为目标关系，确定两条浊度曲线所对应动态时间匹配图中满足所述目标关系的数量作为目标数量；计算每一浊度曲线的规律段和趋势段的数量比值作为对应浊度曲线的规律特征指标；计算两条浊度曲线的规律特征指标的差值的归一化值得到曲线相似程度；根据所述曲线相似程度和所述目标数量，确定对应两条浊度曲线的滞后一致性，其中，所述曲线相似程度与所述滞后一致性呈正相关关系，所述目标数量与所述滞后一致性呈正相关关系，所述滞后一致性的取值为归一化后的数值；所述水质监测一致性结果包括一致性正常和一致性异常，所述根据高度相邻的浊度数据所对应浊度曲线的滞后一致性，确定水质监测一致性结果，包括：计算所有高度相邻的浊度数据所对应浊度曲线的滞后一致性，在所述滞后一致性均大于预设一致性阈值时，确定所述水质监测一致性正常；否则，确定所述水质监测一致性异常。
2.如权利要求1所述的一种污水站多级净化处理装置，其特征在于，所述根据同一周期值所对应的任一第一周期段与其他所有第一周期段的相似程度，确定每一第一周期段的第一相似系数，包括：将同一周期值所对应的任一第一周期段作为分析周期段，相同周期值的其他第一周期段作为同值周期段；基于余弦相似度算法，计算所述分析周期段和所有所述同值周期段的余弦相似度值，得到分析周期段分别与每一同值周期段的分析相似度；确定所述分析周期段分别与每一同值周期段的时序距离的倒数作为对应分析周期段与同值周期段的时间影响权重；计算时间影响权重与分析相似度的乘积作为分析周期段与对应同值周期段的相似因子，将所有相似因子的和值的归一化值作为所述分析周期段的第一相似系数，调整分析周期段，得到每一第一周期段的第一相似系数。
3.如权利要求1所述的一种污水站多级净化处理装置，其特征在于，所述根据包含所述待测段的所有第一周期段的第一相似系数，确定所述待测段的第二相似系数，包括：将所有包含所述待测段的所有第一周期段作为目标段，计算所有目标段的第一相似系数的均值作为所述待测段的第二相似系数。
4.如权利要求1所述的一种污水站多级净化处理装置，其特征在于，所述根据所述第二相似系数将所有第二周期段划分为规律段和趋势段，包括：将所述第二相似系数大于预设相似系数阈值的第二周期段作为规律段；将所述第二相似系数小于等于预设相似系数阈值的第二周期段作为趋势段。
5.如权利要求1所述的一种污水站多级净化处理装置，其特征在于，所述对任意两条浊度曲线进行动态时间规整处理，确定任意两条浊度曲线对应的匹配关系，包括：基于动态时间规整算法对任意两条浊度曲线进行动态时间规整处理，得到动态时间匹配图；根据所述动态时间匹配图中两条浊度曲线的数据点的匹配结果，确定匹配关系，其中，所述匹配关系包括一对一关系、一对多关系和多对一关系。
6.如权利要求1所述的一种污水站多级净化处理装置，其特征在于，所述根据所述水质监测一致性结果，对二沉池进行净化调控，包括：在所述水质监测一致性正常时，控制所述二沉池进行预设净化流程；在所述水质监测一致性异常时，停止所述预设净化流程，生成报警信号。
发明内容
为了解决相关技术中仅根据出水口位置处的浊度进行二沉池的净化分析，易导致二沉池整体的沉降效果异常的现象，对二沉池进行净化调控能力较差，二沉池污水排放的稳定性较差，污水排放的质量可靠性较低的技术问题，本发明提供一种污水站多级净化处理装置，所采用的技术方案具体如下：
本发明提出了一种污水站多级净化处理装置，将二沉池按照高度划分为至少两个高度区域，在每个高度区域中分别布置浊度传感器，包括：
获取模块，用于获取每个浊度传感器在固定时间段内周期性采集得到的浊度数据，将每个浊度传感器所获取的所有浊度数据按照时序进行曲线拟合得到浊度曲线；
周期分析模块，用于对所述浊度曲线进行时序分解，确定每一浊度曲线所分别对应的浊度周期项；对所述浊度周期项进行频域转换，确定每一所述浊度周期项对应的周期值；基于每个浊度周期项所对应的周期值对所述浊度周期项进行划分，根据所述浊度周期项在不同周期值下的划分后的分布相似情况，将浊度周期项划分为规律段和趋势段；
动态时间分析模块，用于对任意两条浊度曲线进行动态时间规整处理，确定任意两条浊度曲线对应的匹配关系，根据两条浊度曲线的规律段和趋势段的数量和所述匹配关系，确定两条浊度曲线的滞后一致性；
调控模块，用于根据高度相邻的浊度数据所对应浊度曲线的滞后一致性，确定水质监测一致性结果，根据所述水质监测一致性结果，对二沉池进行净化调控。
进一步地，所述对所述浊度周期项进行频域转换，确定每一所述浊度周期项对应的周期值，包括：
基于傅里叶变换将所述浊度周期项转换至频域空间，得到浊度频谱图；
将所述浊度频谱图中每个幅值所对应频率的倒数作为所述浊度周期项对应的周期值。
进一步地，所述基于每个浊度周期项所对应的周期值对所述浊度周期项进行划分，根据所述浊度周期项在不同周期值下的划分后的分布相似情况，将浊度周期项划分为规律段和趋势段，包括：
将每个所述周期值作为周期长度，分别对所述浊度周期项进行平均划分，得到每个所述周期值所分别对应的分割点，将相邻两个分割点所间隔的浊度周期项的时序区间作为对应周期值的第一周期段；
根据同一周期值所对应的任一第一周期段与其他所有第一周期段的相似程度，确定每一第一周期段的第一相似系数；
根据所有周期值所对应的分割点对所述浊度周期项进行划分，得到第二周期段，将任一第二周期段作为待测段，根据包含所述待测段的所有第一周期段的第一相似系数，确定所述待测段的第二相似系数，根据所述第二相似系数将所有第二周期段划分为规律段和趋势段。
进一步地，所述根据同一周期值所对应的任一第一周期段与其他所有第一周期段的相似程度，确定每一第一周期段的第一相似系数，包括：
将同一周期值所对应的任一第一周期段作为分析周期段，相同周期值的其他第一周期段作为同值周期段；
基于余弦相似度算法，计算所述分析周期段和所有所述同值周期段的余弦相似度值，得到分析周期段分别与每一同值周期段的分析相似度；
确定所述分析周期段分别与每一同值周期段的时序距离的倒数作为对应分析周期段与同值周期段的时间影响权重；
计算时间影响权重与分析相似度的乘积作为分析周期段与对应同值周期段的相似因子，将所有相似因子的和值的归一化值作为所述分析周期段的第一相似系数，调整分析周期段，得到每一第一周期段的第一相似系数。
进一步地，所述根据包含所述待测段的所有第一周期段的第一相似系数，确定所述待测段的第二相似系数，包括：
将所有包含所述待测段的所有第一周期段作为目标段，计算所有目标段的第一相似系数的均值作为所述待测段的第二相似系数。
进一步地，所述根据所述第二相似系数将所有第二周期段划分为规律段和趋势段，包括：
将所述第二相似系数大于预设相似系数阈值的第二周期段作为规律段；
将所述第二相似系数小于等于预设相似系数阈值的第二周期段作为趋势段。
进一步地，所述对任意两条浊度曲线进行动态时间规整处理，确定任意两条浊度曲线对应的匹配关系，包括：
基于动态时间规整算法对任意两条浊度曲线进行动态时间规整处理，得到动态时间匹配图；
根据所述动态时间匹配图中两条浊度曲线的数据点的匹配结果，确定匹配关系，其中，所述匹配关系包括一对一关系、一对多关系和多对一关系。
进一步地，所述根据两条浊度曲线的规律段和趋势段的数量和所述匹配关系，确定两条浊度曲线的滞后一致性，包括：
将所述匹配关系中的一对一关系作为目标关系，确定两条浊度曲线所对应动态时间匹配图中满足所述目标关系的数量作为目标数量；
计算每一浊度曲线的规律段和趋势段的数量比值作为对应浊度曲线的规律特征指标；
计算两条浊度曲线的规律特征指标的差值的归一化值得到曲线相似程度；
根据所述曲线相似程度和所述目标数量，确定对应两条浊度曲线的滞后一致性，其中，所述曲线相似程度与所述滞后一致性呈正相关关系，所述目标数量与所述滞后一致性呈正相关关系，所述滞后一致性的取值为归一化后的数值。
进一步地，所述水质监测一致性结果包括一致性正常和一致性异常，所述根据高度相邻的浊度数据所对应浊度曲线的滞后一致性，确定水质监测一致性结果，包括：
计算所有高度相邻的浊度数据所对应浊度曲线的滞后一致性，在所述滞后一致性均大于预设一致性阈值时，确定所述水质监测一致性正常；否则，确定所述水质监测一致性异常。
进一步地，所述根据所述水质监测一致性结果，对二沉池进行净化调控，包括：
在所述水质监测一致性正常时，控制所述二沉池进行预设净化流程；
在所述水质监测一致性异常时，停止所述预设净化流程，生成报警信号。
本发明具有如下有益效果：
本发明通过在二沉池的不同高度位置处布置浊度传感器，并基于不同浊度传感器所采集的浊度数据确定浊度曲线，浊度曲线的获取能够更为直观地表征不同高度位置的浊度变化情况，便于后续根据浊度变化进行水质分析，基于浊度曲线的浊度周期项确定周期值，周期值能够准确表征浊度周期项的周期特征，从而根据所有周期值对浊度周期项进行分析，通过结合所有周期情况进行分析，能够避免周期值的差异对水质监测的影响，结合每个浊度周期项所对应的周期值和不同周期值下的分布相似情况对浊度周期项进行划分，将所有浊度周期项划分为规律段和趋势段，规律段和趋势段的分布能够表征浊度周期项整体的变化情况，结合两条浊度曲线中规律段和趋势段的数量特征和动态时间规整处理后的匹配关系，确定两条浊度曲线的滞后一致性，滞后一致性表征了两条浊度曲线的波动滞后效果，进而根据滞后一致性直观反映二沉池内不同高度下的浊度变化，根据高度相邻的浊度数据所对应浊度曲线的浊度变化情况检测浊度变化是否一致，得到水质监测一致性结果，其中，水质监测一致性结果能够结合所有相邻高度的浊度变化，从而对二沉池内整体的浊度变化进行分析，避免某一高度位置的浊度变化异常导致二沉池整体的沉降效果异常的现象，并根据水质监测一致性结果，对二沉池进行净化调控，实现二沉池的有效净化调控，提升调控能力，有效增强二沉池污水排放的稳定性，提升污水排放质量的可靠性，提升二沉池内水质净化的控制调节效果。
（发明人：苏志辉;苏小春;杨春虹;纪杰城）