公布日：2024.04.05
申请日：2024.03.01
分类号：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
本发明属于污水处理技术领域，提供用于农村污水处理的生物转盘污水处理系统，包括：设备组网模块，构建污水处理远程管理平台，将多个生物转盘处理装置、多个污水水质检测设备和多个污水滤渣清理设备，接入污水处理远程管理平台；污水处理管理模块，利用污水处理远程管理平台，远程控制生物转盘处理装置工作，以适时启动污水水质检测设备进行水质检测，以及自适应启动污水滤渣清理设备进行污水滤渣清理；污水处理调控模块，根据生物转盘处理装置工作的第一过程数据，以及水质检测的第二进程数据，以及污水滤渣清理的第三进程数据，通过进程推演模型获得进程策略，以调控生物转盘处理装置的污水处理工作进度。可提高污水处理的智能化水平。
权利要求书
1.一种用于农村污水处理的生物转盘污水处理系统，其特征在于，包括：设备组网模块，构建污水处理远程管理平台，并利用物联网和5G通信网络，将多个生物转盘处理装置、多个污水水质检测设备和多个污水滤渣清理设备，接入污水处理远程管理平台；污水处理管理模块，利用污水处理远程管理平台，远程控制生物转盘处理装置工作，以适时启动污水水质检测设备进行水质检测，以及自适应启动污水滤渣清理设备进行污水滤渣清理；污水处理调控模块，根据生物转盘处理装置工作的第一过程数据，以及水质检测的第二进程数据，以及污水滤渣清理的第三进程数据，通过进程推演模型获得进程策略，以调控生物转盘处理装置的污水处理工作进度；污水处理管理模块还包括控制命令生成单元；控制命令生成单元，用于根据污水处理第一进程数据，提取获得污水处理运行周期数据、污水处理运行异常数据；根据污水处理运行周期数据，获得第一周期和第二周期；根据污水处理运行异常数据，获得第一异常类型；第一异常类型为：因污水滤渣导致工作运行异常；若第一周期达到预设的第一周期阈值，则生成控制污水水质检测设备启动的第一控制命令；若第二周期达到预设的第二周期阈值，或工作运行异常数据中出现第一异常类型，则生成控制污水滤渣清理设备启动的第二控制命令；污水处理管理模块还包括污水水质检测执行单元；污水水质检测执行单元，用于基于第一控制命令，启动污水水质检测设备，采集污水水质数据；若污水水质数据达到预设的数据阈值范围，则生成停止生物转盘处理装置工作的第三控制命令；若污水水质数据未达到预设的数据阈值范围，则根据污水水质数据，结合新增的待处理污水流量和待处理污水流速，利用神经网络预测模型，进行污水水质污染综合指标的增速的预测，获得第一预测值；其中，待处理污水流量和待处理污水流速，根据第一进程数据中的历史数据获取；水质污染综合指标，根据数据阈值范围中提取的多个影响水质的指标，进行加权累加后获得；若第一预测值大于预设的第一预测阈值，并小于预设的第二预测阈值，则按照预设的延迟周期，延迟生成停止生物转盘处理装置工作的第三控制命令，以控制生物转盘处理装置在延迟周期内继续工作，直至污水水质数据达到预设的数据阈值范围；若第一预测值大于预设的第二预测阈值，则按照预设的加速周期和增加幅度，增加驱动生物转盘处理装置工作的驱动装置的工作周期和工作功率，以控制生物转盘处理装置在加速周期内以高功率工作，直至污水水质数据达到预设的数据阈值范围；污水处理调控模块包括：根据污水水质检测执行的第二进程数据和污水滤渣清理执行的第三进程数据，获取多个进程节点因子，基于进程节点因子，利用进程推演模型，生成对生物转盘处理装置进行控制的第一策略；基于第一策略，结合控制生物转盘处理装置进行污水处理工作的第一进程数据，调控生物转盘处理装置的工作进度；还包括设备配置模块，用于根据污水排放的基础数据，配置网络设备和污水处理组合设备；设备配置模块包括污水处理模拟场所构建单元和设备配置单元；污水处理模拟场所构建单元，用于根据获取的污水排放的基础数据，采用蒙特卡洛模拟方法，生成多个污水排放模拟场所；设备配置单元，用于根据污水排放模拟场所位于的区域位置，获取区域位置所要进行网络配置的网络基础设施条件，根据网络基础设施条件，结合基础数据中提取获得的污水排放量，对区域位置要进行污水处理的设备配置需求进行聚类筛选，获得若干类具有不同设备配置需求度的区域位置；根据不同设备配置需求度，利用预设的设备配置规划模型和投入成本控制模型，对要配置的网络设备和污水处理组合设备，进行型号选定和数量计算，获得型号和数量确定为最优的设备配置方案，根据设备配置方案进行设备配置；其中，网络设备包括：物联网设备、网络中继设备和5G通信网络设备；污水处理组合设备包括：按照数量和型号配比组合的生物转盘处理装置、污水水质检测设备和污水滤渣清理设备。
2.根据权利要求1所述的一种用于农村污水处理的生物转盘污水处理系统，其特征在于，设备组网模块包括：在预设的测试周期内，按照测试方法进行组网测试；测试方法包括整体网络连接测试、分段网络连接测试和设备联网性能抽样测试。
3.根据权利要求1所述的一种用于农村污水处理的生物转盘污水处理系统，其特征在于，污水处理管理模块包括污水处理控制实施单元；污水处理控制实施单元，基于污水处理周期、污水水质条件或临时污水处理需求，控制生物转盘处理装置启动，并获取生物转盘处理装置的第一进程数据；当生物转盘处理装置的工作时间满足预设的工作周期，或污水水质检测设备检测出的污水水质数据达到预设的数据阈值范围时，控制生物转盘处理装置停止工作。
4.根据权利要求3所述的一种用于农村污水处理的生物转盘污水处理系统，其特征在于，数据阈值范围的设置包括：获取污水水质达到处理合格标准的标准数据；基于标准数据，提取若干个表征水质的指标参数；根据指标参数的阈值范围的上限值和下限值，利用多项式回归计算获得用于标准水质的综合指标参数的综合阈值范围的综合上限值和综合下限值；将处于综合上限值和综合下限值之间的数据，设为数据阈值范围。
5.根据权利要求1所述的一种用于农村污水处理的生物转盘污水处理系统，其特征在于，污水处理管理模块还包括污水滤渣清理执行单元；污水滤渣清理执行单元，用于基于第二控制命令，启动污水滤渣清理设备，并按照预设的清理工作时长完成滤渣清理工作，以及根据加急清理工作时长完成滤渣清理工作；其中加急清理时长，根据第一异常类型的等级，按照预设的等级与加急清理时长的匹配对应关系库，匹配获得。
6.根据权利要求1所述的一种用于农村污水处理的生物转盘污水处理系统，其特征在于，还包括生物转盘处理装置检修模块，用于对生物转盘处理装置进行检修；生物转盘处理装置检修模块包括：基于生物转盘处理装置的出厂性能数据，获取生物转盘处理装置的使用生命周期；基于污水处理运行的历史异常数据，获取生物转盘处理装置的使用风险时间节点；根据使用生命周期和使用风险时间节点，利用预设的故障概率分析模型，获取使用风险时间节点所对应的故障概率值；利用预设的设备成本损耗分析模型，获取使用风险时间节点所对应的设备成本损耗值；将故障概率值和设备成本损耗值加权累加后，确定为检修参考值；根据检修参考值的大小，确定检修工作的工作量和等级；根据工作量和等级，对生物转盘处理装置进行检修。
发明内容
本发明提供了一种用于农村污水处理的生物转盘污水处理系统，通过构建污水处理远程管理平台与生物转盘处理装置、污水水质检测设备和污水滤渣清理设备的污水处理网络，便于设备配置投入，降低设备投入成本，方便农村地区污水处理，提高污水处理的智能化水平和处理效率。
本发明提供了一种用于农村污水处理的生物转盘污水处理系统，包括：
设备组网模块，构建污水处理远程管理平台，并利用物联网和5G通信网络，将多个生物转盘处理装置、多个污水水质检测设备和多个污水滤渣清理设备，接入污水处理远程管理平台；
污水处理管理模块，利用污水处理远程管理平台，远程控制生物转盘处理装置工作，以适时启动污水水质检测设备进行水质检测，以及自适应启动污水滤渣清理设备进行污水滤渣清理；
污水处理调控模块，根据生物转盘处理装置工作的第一过程数据，以及水质检测的第二进程数据，以及污水滤渣清理的第三进程数据，通过进程推演模型获得进程策略，以调控生物转盘处理装置的污水处理工作进度。
进一步地，设备组网模块包括：
在预设的测试周期内，按照测试方法进行组网测试；测试方法包括整体网络连接测试、分段网络连接测试和设备联网性能抽样测试。
进一步地，污水处理管理模块包括污水处理控制实施单元；
污水处理控制实施单元，基于污水处理周期、污水水质条件或临时污水处理需求，控制生物转盘处理装置启动，并获取生物转盘处理装置的第一进程数据；当生物转盘处理装置的工作时间满足预设的工作周期，或污水水质检测设备检测出的污水水质数据达到预设的数据阈值范围时，控制生物转盘处理装置停止工作。
进一步地，数据阈值范围的设置包括：
获取污水水质达到处理合格标准的标准数据；
基于标准数据，提取若干个表征水质的指标参数；
根据指标参数的阈值范围的上限值和下限值，利用多项式回归计算获得用于标准水质的综合指标参数的综合阈值范围的综合上限值和综合下限值；
将处于综合上限值和综合下限值之间的数据，设为数据阈值范围。
进一步地，污水处理管理模块还包括控制命令生成单元；
控制命令生成单元，用于根据污水处理第一进程数据，提取获得污水处理运行周期数据、污水处理运行异常数据；
根据污水处理运行周期数据，获得第一周期和第二周期；
根据污水处理运行异常数据，获得第一异常类型；第一异常类型为：因污水滤渣导致工作运行异常；
若第一周期达到预设的第一周期阈值，则生成控制污水水质检测设备启动的第一控制命令；若第二周期达到预设的第二周期阈值，或工作运行异常数据中出现第一异常类型，则生成控制污水滤渣清理设备启动的第二控制命令。
进一步地，污水处理管理模块还包括污水水质检测执行单元；
污水水质检测执行单元，用于基于第一控制命令，启动污水水质检测设备，采集污水水质数据；若污水水质数据达到预设的数据阈值范围，则生成停止生物转盘处理装置工作的第三控制命令；
若污水水质数据未达到预设的数据阈值范围，则根据污水水质数据，结合新增的待处理污水流量和待处理污水流速，利用神经网络预测模型，进行污水水质污染综合指标的增速的预测，获得第一预测值；其中，待处理污水流量和待处理污水流速，根据第一进程数据中的历史数据获取；水质污染综合指标，根据数据阈值范围中提取的多个影响水质的指标，进行加权累加后获得；
若第一预测值大于预设的第一预测阈值，并小于预设的第二预测阈值，则按照预设的延迟周期，延迟生成停止生物转盘处理装置工作的第三控制命令，以控制生物转盘处理装置在延迟周期内继续工作，直至污水水质数据达到预设的数据阈值范围；
若第一预测值大于预设的第二预测阈值，则按照预设的加速周期和增加幅度，增加驱动生物转盘处理装置工作的驱动装置的工作周期和工作功率，以控制生物转盘处理装置在加速周期内以高功率工作，直至污水水质数据达到预设的数据阈值范围。
进一步地，污水处理管理模块还包括污水滤渣清理执行单元；
污水滤渣清理执行单元，用于基于第二控制命令，启动污水滤渣清理设备，并按照预设的清理工作时长完成滤渣清理工作，以及根据加急清理工作时长完成滤渣清理工作；其中加急清理时长，根据第一异常类型的等级，按照预设的等级与加急清理时长的匹配对应关系库，匹配获得。
进一步地，污水处理调控模块包括：
根据污水水质检测执行的第二进程数据和污水滤渣清理执行的第三进程数据，获取多个进程节点因子，基于进程节点因子，利用进程推演模型，生成对生物转盘处理装置进行控制的第一策略；基于第一策略，结合控制生物转盘处理装置进行污水处理工作的第一进程数据，调控生物转盘处理装置的工作进度。
进一步地，还包括设备配置模块，用于根据污水排放的基础数据，配置网络设备和污水处理组合设备；设备配置模块包括污水处理模拟场所构建单元和设备配置单元；
污水处理模拟场所构建单元，用于根据获取的污水排放的基础数据，采用蒙特卡洛模拟方法，生成多个污水排放模拟场所；
设备配置单元，用于根据污水排放模拟场所位于的区域位置，获取区域位置所要进行网络配置的网络基础设施条件，根据网络基础设施条件，结合基础数据中提取获得的污水排放量，对区域位置要进行污水处理的设备配置需求进行聚类筛选，获得若干类具有不同设备配置需求度的区域位置；
根据不同设备配置需求度，利用预设的设备配置规划模型和投入成本控制模型，对要配置的网络设备和污水处理组合设备，进行型号选定和数量计算，获得型号和数量确定为最优的设备配置方案，根据设备配置方案进行设备配置；其中，网络设备包括：物联网设备、网络中继设备和5G通信网络设备；污水处理组合设备包括：按照数量和型号配比组合的生物转盘处理装置、污水水质检测设备和污水滤渣清理设备。
进一步地，还包括生物转盘处理装置检修模块，用于对生物转盘处理装置进行检修；生物转盘处理装置检修模块包括：
基于生物转盘处理装置的出厂性能数据，获取生物转盘处理装置的使用生命周期；基于污水处理运行的历史异常数据，获取生物转盘处理装置的使用风险时间节点；
根据使用生命周期和使用风险时间节点，利用预设的故障概率分析模型，获取使用风险时间节点所对应的故障概率值；利用预设的设备成本损耗分析模型，获取使用风险时间节点所对应的设备成本损耗值；
将故障概率值和设备成本损耗值加权累加后，确定为检修参考值；根据检修参考值的大小，确定检修工作的工作量和等级；根据工作量和等级，对生物转盘处理装置进行检修。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：通过构建污水处理远程管理平台与生物转盘处理装置、污水水质检测设备和污水滤渣清理设备的污水处理网络，便于设备配置投入，降低设备投入成本，方便农村地区污水处理，提高污水处理的智能化水平和处理效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
（发明人：欧宏森;辛永光;欧均成;康兆雨;李宇民;辛柠灼;钱大鹏;谭平;周锦元;邓辉强;郭静;昌曙光;彭家富;冯文成;邓灿辉;欧国荣;谢厚银）
