公布日：2024.04.05
申請日：2024.03.01
分類號：C02F3/08(2023.01)I;C02F3/00(2023.01)I;G06F18/2433(2023.01)I;G06F30/27(2020.01)I;G06N3/04(2023.01)I;G06N3/08(2023.01)I;H04L67/12(2022.01)I
摘要
本發明屬于污水處理技術領域，提供用于農村污水處理的生物轉盤污水處理系統，包括：設備組網模塊，構建污水處理遠程管理平臺，將多個生物轉盤處理裝置、多個污水水質檢測設備和多個污水濾渣清理設備，接入污水處理遠程管理平臺；污水處理管理模塊，利用污水處理遠程管理平臺，遠程控制生物轉盤處理裝置工作，以適時啟動污水水質檢測設備進行水質檢測，以及自適應啟動污水濾渣清理設備進行污水濾渣清理；污水處理調控模塊，根據生物轉盤處理裝置工作的第一過程數據，以及水質檢測的第二進程數據，以及污水濾渣清理的第三進程數據，通過進程推演模型獲得進程策略，以調控生物轉盤處理裝置的污水處理工作進度。可提高污水處理的智能化水平。
權利要求書
1.一種用于農村污水處理的生物轉盤污水處理系統，其特征在于，包括：設備組網模塊，構建污水處理遠程管理平臺，并利用物聯網和5G通信網絡，將多個生物轉盤處理裝置、多個污水水質檢測設備和多個污水濾渣清理設備，接入污水處理遠程管理平臺；污水處理管理模塊，利用污水處理遠程管理平臺，遠程控制生物轉盤處理裝置工作，以適時啟動污水水質檢測設備進行水質檢測，以及自適應啟動污水濾渣清理設備進行污水濾渣清理；污水處理調控模塊，根據生物轉盤處理裝置工作的第一過程數據，以及水質檢測的第二進程數據，以及污水濾渣清理的第三進程數據，通過進程推演模型獲得進程策略，以調控生物轉盤處理裝置的污水處理工作進度；污水處理管理模塊還包括控制命令生成單元；控制命令生成單元，用于根據污水處理第一進程數據，提取獲得污水處理運行周期數據、污水處理運行異常數據；根據污水處理運行周期數據，獲得第一周期和第二周期；根據污水處理運行異常數據，獲得第一異常類型；第一異常類型為：因污水濾渣導致工作運行異常；若第一周期達到預設的第一周期閾值，則生成控制污水水質檢測設備啟動的第一控制命令；若第二周期達到預設的第二周期閾值，或工作運行異常數據中出現第一異常類型，則生成控制污水濾渣清理設備啟動的第二控制命令；污水處理管理模塊還包括污水水質檢測執行單元；污水水質檢測執行單元，用于基于第一控制命令，啟動污水水質檢測設備，采集污水水質數據；若污水水質數據達到預設的數據閾值范圍，則生成停止生物轉盤處理裝置工作的第三控制命令；若污水水質數據未達到預設的數據閾值范圍，則根據污水水質數據，結合新增的待處理污水流量和待處理污水流速，利用神經網絡預測模型，進行污水水質污染綜合指標的增速的預測，獲得第一預測值；其中，待處理污水流量和待處理污水流速，根據第一進程數據中的歷史數據獲取；水質污染綜合指標，根據數據閾值范圍中提取的多個影響水質的指標，進行加權累加后獲得；若第一預測值大于預設的第一預測閾值，并小于預設的第二預測閾值，則按照預設的延遲周期，延遲生成停止生物轉盤處理裝置工作的第三控制命令，以控制生物轉盤處理裝置在延遲周期內繼續工作，直至污水水質數據達到預設的數據閾值范圍；若第一預測值大于預設的第二預測閾值，則按照預設的加速周期和增加幅度，增加驅動生物轉盤處理裝置工作的驅動裝置的工作周期和工作功率，以控制生物轉盤處理裝置在加速周期內以高功率工作，直至污水水質數據達到預設的數據閾值范圍；污水處理調控模塊包括：根據污水水質檢測執行的第二進程數據和污水濾渣清理執行的第三進程數據，獲取多個進程節點因子，基于進程節點因子，利用進程推演模型，生成對生物轉盤處理裝置進行控制的第一策略；基于第一策略，結合控制生物轉盤處理裝置進行污水處理工作的第一進程數據，調控生物轉盤處理裝置的工作進度；還包括設備配置模塊，用于根據污水排放的基礎數據，配置網絡設備和污水處理組合設備；設備配置模塊包括污水處理模擬場所構建單元和設備配置單元；污水處理模擬場所構建單元，用于根據獲取的污水排放的基礎數據，采用蒙特卡洛模擬方法，生成多個污水排放模擬場所；設備配置單元，用于根據污水排放模擬場所位于的區域位置，獲取區域位置所要進行網絡配置的網絡基礎設施條件，根據網絡基礎設施條件，結合基礎數據中提取獲得的污水排放量，對區域位置要進行污水處理的設備配置需求進行聚類篩選，獲得若干類具有不同設備配置需求度的區域位置；根據不同設備配置需求度，利用預設的設備配置規劃模型和投入成本控制模型，對要配置的網絡設備和污水處理組合設備，進行型號選定和數量計算，獲得型號和數量確定為最優的設備配置方案，根據設備配置方案進行設備配置；其中，網絡設備包括：物聯網設備、網絡中繼設備和5G通信網絡設備；污水處理組合設備包括：按照數量和型號配比組合的生物轉盤處理裝置、污水水質檢測設備和污水濾渣清理設備。
2.根據權利要求1所述的一種用于農村污水處理的生物轉盤污水處理系統，其特征在于，設備組網模塊包括：在預設的測試周期內，按照測試方法進行組網測試；測試方法包括整體網絡連接測試、分段網絡連接測試和設備聯網性能抽樣測試。
3.根據權利要求1所述的一種用于農村污水處理的生物轉盤污水處理系統，其特征在于，污水處理管理模塊包括污水處理控制實施單元；污水處理控制實施單元，基于污水處理周期、污水水質條件或臨時污水處理需求，控制生物轉盤處理裝置啟動，并獲取生物轉盤處理裝置的第一進程數據；當生物轉盤處理裝置的工作時間滿足預設的工作周期，或污水水質檢測設備檢測出的污水水質數據達到預設的數據閾值范圍時，控制生物轉盤處理裝置停止工作。
4.根據權利要求3所述的一種用于農村污水處理的生物轉盤污水處理系統，其特征在于，數據閾值范圍的設置包括：獲取污水水質達到處理合格標準的標準數據；基于標準數據，提取若干個表征水質的指標參數；根據指標參數的閾值范圍的上限值和下限值，利用多項式回歸計算獲得用于標準水質的綜合指標參數的綜合閾值范圍的綜合上限值和綜合下限值；將處于綜合上限值和綜合下限值之間的數據，設為數據閾值范圍。
5.根據權利要求1所述的一種用于農村污水處理的生物轉盤污水處理系統，其特征在于，污水處理管理模塊還包括污水濾渣清理執行單元；污水濾渣清理執行單元，用于基于第二控制命令，啟動污水濾渣清理設備，并按照預設的清理工作時長完成濾渣清理工作，以及根據加急清理工作時長完成濾渣清理工作；其中加急清理時長，根據第一異常類型的等級，按照預設的等級與加急清理時長的匹配對應關系庫，匹配獲得。
6.根據權利要求1所述的一種用于農村污水處理的生物轉盤污水處理系統，其特征在于，還包括生物轉盤處理裝置檢修模塊，用于對生物轉盤處理裝置進行檢修；生物轉盤處理裝置檢修模塊包括：基于生物轉盤處理裝置的出廠性能數據，獲取生物轉盤處理裝置的使用生命周期；基于污水處理運行的歷史異常數據，獲取生物轉盤處理裝置的使用風險時間節點；根據使用生命周期和使用風險時間節點，利用預設的故障概率分析模型，獲取使用風險時間節點所對應的故障概率值；利用預設的設備成本損耗分析模型，獲取使用風險時間節點所對應的設備成本損耗值；將故障概率值和設備成本損耗值加權累加后，確定為檢修參考值；根據檢修參考值的大小，確定檢修工作的工作量和等級；根據工作量和等級，對生物轉盤處理裝置進行檢修。
發明內容
本發明提供了一種用于農村污水處理的生物轉盤污水處理系統，通過構建污水處理遠程管理平臺與生物轉盤處理裝置、污水水質檢測設備和污水濾渣清理設備的污水處理網絡，便于設備配置投入，降低設備投入成本，方便農村地區污水處理，提高污水處理的智能化水平和處理效率。
本發明提供了一種用于農村污水處理的生物轉盤污水處理系統，包括：
設備組網模塊，構建污水處理遠程管理平臺，并利用物聯網和5G通信網絡，將多個生物轉盤處理裝置、多個污水水質檢測設備和多個污水濾渣清理設備，接入污水處理遠程管理平臺；
污水處理管理模塊，利用污水處理遠程管理平臺，遠程控制生物轉盤處理裝置工作，以適時啟動污水水質檢測設備進行水質檢測，以及自適應啟動污水濾渣清理設備進行污水濾渣清理；
污水處理調控模塊，根據生物轉盤處理裝置工作的第一過程數據，以及水質檢測的第二進程數據，以及污水濾渣清理的第三進程數據，通過進程推演模型獲得進程策略，以調控生物轉盤處理裝置的污水處理工作進度。
進一步地，設備組網模塊包括：
在預設的測試周期內，按照測試方法進行組網測試；測試方法包括整體網絡連接測試、分段網絡連接測試和設備聯網性能抽樣測試。
進一步地，污水處理管理模塊包括污水處理控制實施單元；
污水處理控制實施單元，基于污水處理周期、污水水質條件或臨時污水處理需求，控制生物轉盤處理裝置啟動，并獲取生物轉盤處理裝置的第一進程數據；當生物轉盤處理裝置的工作時間滿足預設的工作周期，或污水水質檢測設備檢測出的污水水質數據達到預設的數據閾值范圍時，控制生物轉盤處理裝置停止工作。
進一步地，數據閾值范圍的設置包括：
獲取污水水質達到處理合格標準的標準數據；
基于標準數據，提取若干個表征水質的指標參數；
根據指標參數的閾值范圍的上限值和下限值，利用多項式回歸計算獲得用于標準水質的綜合指標參數的綜合閾值范圍的綜合上限值和綜合下限值；
將處于綜合上限值和綜合下限值之間的數據，設為數據閾值范圍。
進一步地，污水處理管理模塊還包括控制命令生成單元；
控制命令生成單元，用于根據污水處理第一進程數據，提取獲得污水處理運行周期數據、污水處理運行異常數據；
根據污水處理運行周期數據，獲得第一周期和第二周期；
根據污水處理運行異常數據，獲得第一異常類型；第一異常類型為：因污水濾渣導致工作運行異常；
若第一周期達到預設的第一周期閾值，則生成控制污水水質檢測設備啟動的第一控制命令；若第二周期達到預設的第二周期閾值，或工作運行異常數據中出現第一異常類型，則生成控制污水濾渣清理設備啟動的第二控制命令。
進一步地，污水處理管理模塊還包括污水水質檢測執行單元；
污水水質檢測執行單元，用于基于第一控制命令，啟動污水水質檢測設備，采集污水水質數據；若污水水質數據達到預設的數據閾值范圍，則生成停止生物轉盤處理裝置工作的第三控制命令；
若污水水質數據未達到預設的數據閾值范圍，則根據污水水質數據，結合新增的待處理污水流量和待處理污水流速，利用神經網絡預測模型，進行污水水質污染綜合指標的增速的預測，獲得第一預測值；其中，待處理污水流量和待處理污水流速，根據第一進程數據中的歷史數據獲取；水質污染綜合指標，根據數據閾值范圍中提取的多個影響水質的指標，進行加權累加后獲得；
若第一預測值大于預設的第一預測閾值，并小于預設的第二預測閾值，則按照預設的延遲周期，延遲生成停止生物轉盤處理裝置工作的第三控制命令，以控制生物轉盤處理裝置在延遲周期內繼續工作，直至污水水質數據達到預設的數據閾值范圍；
若第一預測值大于預設的第二預測閾值，則按照預設的加速周期和增加幅度，增加驅動生物轉盤處理裝置工作的驅動裝置的工作周期和工作功率，以控制生物轉盤處理裝置在加速周期內以高功率工作，直至污水水質數據達到預設的數據閾值范圍。
進一步地，污水處理管理模塊還包括污水濾渣清理執行單元；
污水濾渣清理執行單元，用于基于第二控制命令，啟動污水濾渣清理設備，并按照預設的清理工作時長完成濾渣清理工作，以及根據加急清理工作時長完成濾渣清理工作；其中加急清理時長，根據第一異常類型的等級，按照預設的等級與加急清理時長的匹配對應關系庫，匹配獲得。
進一步地，污水處理調控模塊包括：
根據污水水質檢測執行的第二進程數據和污水濾渣清理執行的第三進程數據，獲取多個進程節點因子，基于進程節點因子，利用進程推演模型，生成對生物轉盤處理裝置進行控制的第一策略；基于第一策略，結合控制生物轉盤處理裝置進行污水處理工作的第一進程數據，調控生物轉盤處理裝置的工作進度。
進一步地，還包括設備配置模塊，用于根據污水排放的基礎數據，配置網絡設備和污水處理組合設備；設備配置模塊包括污水處理模擬場所構建單元和設備配置單元；
污水處理模擬場所構建單元，用于根據獲取的污水排放的基礎數據，采用蒙特卡洛模擬方法，生成多個污水排放模擬場所；
設備配置單元，用于根據污水排放模擬場所位于的區域位置，獲取區域位置所要進行網絡配置的網絡基礎設施條件，根據網絡基礎設施條件，結合基礎數據中提取獲得的污水排放量，對區域位置要進行污水處理的設備配置需求進行聚類篩選，獲得若干類具有不同設備配置需求度的區域位置；
根據不同設備配置需求度，利用預設的設備配置規劃模型和投入成本控制模型，對要配置的網絡設備和污水處理組合設備，進行型號選定和數量計算，獲得型號和數量確定為最優的設備配置方案，根據設備配置方案進行設備配置；其中，網絡設備包括：物聯網設備、網絡中繼設備和5G通信網絡設備；污水處理組合設備包括：按照數量和型號配比組合的生物轉盤處理裝置、污水水質檢測設備和污水濾渣清理設備。
進一步地，還包括生物轉盤處理裝置檢修模塊，用于對生物轉盤處理裝置進行檢修；生物轉盤處理裝置檢修模塊包括：
基于生物轉盤處理裝置的出廠性能數據，獲取生物轉盤處理裝置的使用生命周期；基于污水處理運行的歷史異常數據，獲取生物轉盤處理裝置的使用風險時間節點；
根據使用生命周期和使用風險時間節點，利用預設的故障概率分析模型，獲取使用風險時間節點所對應的故障概率值；利用預設的設備成本損耗分析模型，獲取使用風險時間節點所對應的設備成本損耗值；
將故障概率值和設備成本損耗值加權累加后，確定為檢修參考值；根據檢修參考值的大小，確定檢修工作的工作量和等級；根據工作量和等級，對生物轉盤處理裝置進行檢修。
本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：通過構建污水處理遠程管理平臺與生物轉盤處理裝置、污水水質檢測設備和污水濾渣清理設備的污水處理網絡，便于設備配置投入，降低設備投入成本，方便農村地區污水處理，提高污水處理的智能化水平和處理效率。
本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
（發明人：歐宏森;辛永光;歐均成;康兆雨;李宇民;辛檸灼;錢大鵬;譚平;周錦元;鄧輝強;郭靜;昌曙光;彭家富;馮文成;鄧燦輝;歐國榮;謝厚銀）
