CN104699056A - 一种对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，包括以下步骤：步骤一、采集监测数据，每间隔第一预设时间采集一次工艺单元所产生的电耗量以及相应的工作量；步骤二、计算每一个第一预设时间内的实时效率，即一个第一预设时间内平均电耗量所完成的工作量；步骤三、工艺单元运行开始经过i个第一预设时间，定义经过i个第一预设时间的累计均值效率为i个第一预设时间内实时效率的平均值；步骤四、在工艺单元运行过程中，每间隔第二预设时间比较一次实时效率与累计均值效率的相似度值，并以预定义的第一相似度界限值判断该工艺单元在第二预设时间内是否异常。本发明的方法能实时监控工艺单元运行性能，以及时发现单元异常。

Description

一种对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法

技术领域

本发明涉及一种工艺单元的监控方法。更具体地说，本发明涉及一种对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法。

背景技术

在污水处理中会采用不同的工艺，不同的工艺又是由不同的工艺单元搭配而成，而工艺单元由各种不同的设备组合而成。在污水处理厂日常运行中，由于外部负荷、内部应力、磨损、腐蚀和自然侵蚀等因素的影响，使各设备其整体或部分结构发生改变，性能下降，甚至报废，这是所有设备都避免不了的客观规律。而在设备结构开始改变至报废的过程中，由于无法及时发现设备异常、进行检修，会使处理工艺单元性能受到影响，进而影响污水处理效果，甚至使出水无法达标、水厂无法正常运行。为使排水达标、水厂正常运行，必须对设备、工艺单元进行检修和日常维护保养工作。

目前，多数企业、厂家对设备的检修都是定期进行的，基本采用预防维护或生产维护的方式，增加了劳动量，且不能较好地监控工艺单元运行性能。申请人认为各污水处理工艺单元均有各种设备组合而成，而各设备运行必定产生一定的运行效果，即该处理工艺单元的运行效果，工艺单元耗电运行并产生一定的工作量，耗电量与工作量之间必定存在相关关系，如泵房中水泵耗电运行提升水位，泵房整体耗电量与提升水量存在相关关系；紫外消毒间耗电运行，杀灭污水中大肠杆菌，大肠杆菌去除量与耗电量之间存在一定的相关关系，等等。申请人认为可以根据工艺单元耗电量与工作量之间的关系，通过一种技术手段监控该工艺单元运行状态，以快速发现工艺单元运行异常的情况，保证水厂的正常运行。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说 明的优点。

本发明还有一个目的是通过工艺单元耗电量与工作量之间的关系提供一种对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，能实时监控工艺单元运行性能的异常以保证水厂的正常工作，相比以往通过定期对工艺单元进行检修，大大减少了劳动量，且能及时处理异常，防止工艺单元瘫痪影响水厂的正常工作。

本发明还有一个目的是比较工艺单元运行过程中任意两个月之间累计均值效率的相似度，监控后一个月的工艺单元运行性能相对前一个月的工艺单元运行性能是否异常，以避免实时监控过程中无法发现的工艺单元内部设备缓慢损坏问题，对工艺单元运行性能长期监控进行补充和完善。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，包括以下步骤：

步骤一、采集监测数据，每间隔第一预设时间采集一次工艺单元所产生的电耗量以及相应的工作量；

步骤二、通过步骤一中采集的监测数据计算得到工艺单元运行过程中每一个第一预设时间内的实时效率，即一个所述第一预设时间内平均电耗量所完成的工作量；

步骤三、工艺单元运行开始经过i个第一预设时间，由步骤二可以得到i个与第一预设时间相对应的实时效率，定义经过i个第一预设时间的累计均值效率为i个第一预设时间内实时效率的平均值，其中i＝1，2，3，...，n；

步骤四、在工艺单元运行过程中，每间隔第二预设时间比较一次实时效率与累计均值效率的相似度值，所述第二预设时间为j个第一预设时间，并以预定义的第一相似度界限值判断在每一个所述第二预设时间内工艺单元运行是否异常，进行工艺单元的实时监控。

优选的是，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，在所述步骤四中，采用Similar₁函数计算每一个第二预设时间内的实时效率和累计均值效率的相似度，其公式为：

${\mathrm{Similar}}_1(\mathrm{\μ},p)=\frac{\underset{i}{\overset{i+j}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{-|{\mathrm{\μ}}_i-p_i|}}{j},$

其中，μ为实时效率，p为累计均值效率；

Similar₁(μ，p)表示一个第二预设时间内实时效率和累计均值效率的相似度值，当其小于所述预定义的第一相似度界限值时，判断所述第二预设时间内的工艺单元运行性能异常。

优选的是，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，所述预定义的第一相似度界限值为0.3。

优选的是，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，所述第一预设时间为1-20min，所述j为10-30。

优选的是，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，所述步骤二之前对采集的监测数据进行机械滤波处理，通过预设的正常值范围去除监测数据中正常值范围以外的异常点值，并对所述异常点值进行标记。

优选的是，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，在获取工艺单元运行过程中的累计均值效率时，所述i大于1000。

优选的是，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，所述第一预设时间为1天，由步骤二可以得到工艺单元运行第k天的实时效率，再由步骤三可以得到第k天的累计均值效率p_k，以一个月为单位，采用Similar₂函数计算工艺单元运行过程中任意两个月之间相对应的一天的累计均值效率的相似度，并以预定义的第二相似度界限值判断其中后一个月的工艺单元运行性能相对前一个月的工艺单元运行性能是否异常，当任意两个月之间的累计均值效率的相似度值小于所述预定义的第二相似度界限值时，则判断后一个月的工艺单元运行性能相对前一个月的工艺单元运行性能异常，其中，所述Similar₂函数公式为：

${\mathrm{Similar}}_2(p,p^{,})=\frac{\underset{1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{-|p_k-p_k^{,}|}}{k},$

其中，p为其中一个月的累计均值效率，p’为另一个月的累计均值效率， Similar₂(p，p’)为所述任意两个月之间的累计均值效率的相似度；

k表示任意一个月的天数，k＝1，2，3，...，30，当实际该月的天数k＞30时，去除第31天的累计均值效率，当实际该月的天数k＜30时，以上一个月相邻的累计均值效率补齐。

优选的是，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，所述预定义的第二相似度界限值为0.3。

优选的是，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，还包括报警步骤，其设置为：当任意一个所述第二预设时间内实时效率和累计均值效率的相似度值小于预定义的第一相似度界限值时进行第一报警；当所述任意两个月之间的累计均值效率的相似度值在预定义的第二相似度界限值内时进行第二报警。

优选的是，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，所述工艺单元为泵房、紫外消毒间或鼓风机房中的一个单元，其对应的工作量为提升水量、大肠杆菌去除量或鼓风机风量。

本发明的方法运行简单、无需新增仪器，可实现工艺单元性能的长期监控，至少包括以下有益效果：

第一、通过监控工艺单元运行过程中每间隔第一预设时间内实时效率的变化情况，将工艺单元运行过程中每间隔第二预设时间的实时效率与累计均值效率进行相似度度量，并通过预定义的第一相似度界限值判断每一个第二预设时间内工艺单元运行是否异常，实时地监控工艺单元运行性能，以保证水厂的正常运行，相比以往通过定期对工艺单元进行检修，大大减少了劳动量，且有利于及时处理异常，防止工艺单元瘫痪影响水厂的正常工作；

第二、通过定义Similar₁函数对每个第二预设时间的实时效率与累计均值效率进行相似度度量，充分考虑了工艺单元运行实时效率的波动性，能避免个别的实时效率异常干扰对工艺单元运行性能的判断；

第三、由于Similar₁函数最大值为1，表示相似度最大，其最小值为0，表示相似度最小，此值与实际的生产工艺单元状况有关，当预定义的第一相似度界限值过大，则易导致工艺单元实际运行正常的时候相似度值判断为异常，反之，当预定义的第一相似度界限值过小，则易导致工艺单元运行异常 时相似度判断为正常，过大或过小会影响对工艺单元监控的判断；Similar₂函数预定义的第二相似度界限值的选取也是一样的。

第四、第一预设时间为1-20min，所述j为10-30，表示每间隔1-20min采集一次数据，每间隔10-30个第一预设时间进行一次相似度比较，第一预设时间过长，易导致数据采集的频率过低，数据量小，第一预设时间过短，数据采集频率过高，数据量太大，有效性降低；j过大，则第二预设时间过长，不利于及时发现运行单元的异常，j过小，数据的有效性太低；

第五、对采集的监测数据进行机械滤波处理，去除异常点数据，避免了异常数据对实时工作效率的分析，提高了监控的准确性；

第六、在获取工艺单元运行过程中的累计均值效率时，所述i大于1000，累计均值效率的数据量越大，则数据越准确，进一步提高了工艺单元运行性能监控的准确性；

第七、通过Similar₂函数度量工艺单元运行过程中任意两个月之间相对应的一天的累计均值效率的相似度，并以预定义的第二相似度界限值判断工艺单元运行过程中后一个月的工艺单元运行性能相对前一个月的工艺单元运行性能是否异常，以避免实时监控过程中无法发现的工艺单元内部设备缓慢损坏问题，对工艺单元运行性能长期监控进行补充和完善；

第八、当工艺单元运行过程中任意一个第二预设时间的实时效率和累计均值效率的相似度值小于预定义的第一相似度界限值时，发出第一报警，当工艺单元运行的任意两个月之间的累计均值效率的相似度低于预定义的第二相似度界限值时，发出第二报警，可以区分不同状况下的报警，以便及时发现对应的问题和解决问题；

第九、不同的污水处理工艺单元有不同指标的工作量，本发明可以监控任意一个工艺单元，以保证水厂的正常工作。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术 人员参照说明书文字能够据以实施。

一种对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，包括以下步骤：

步骤一、采集监测数据，每间隔第一预设时间采集一次工艺单元所产生的电耗量以及相应的工作量，通过采集电耗量与工作量的数据实现对工艺单元运行性能的监控，相比定期对工艺单元进行检修和维护大大减少了劳动量，且本发明的监控方法执行简单，该工艺单元包括泵房、紫外消毒间或鼓风机房等等，相应的工作量分别为提升水量、大肠杆菌去除量或鼓风机风量，鉴于不同的污水处理工艺单元有不同指标的工作量，本发明可以监控任意一个工艺单元的运行是否异常；

而第一预设时间可以为5s、1h或者1d，或者介于5s-1d中的一个值，当第一预设时间短时，有利于实时采集该工艺单元的电耗量及相应的工作量，以便实时地对该工艺单元进行监控，当第一预设时间长时，可以从整体上对该工艺单元的运行性能进行粗控，可根据需要设定第一预设时间；

步骤二、通过步骤一中采集的监测数据计算得到工艺单元运行过程中每一个第一预设时间内的实时效率，即一个所述第一预设时间内平均电耗量所完成的工作量；在工艺单元运行正常的情况下，每一个预设时间内的实时效率是近似相等的，所以当工艺单元运行异常时，实时效率会有异常变大或变小，但如果比较两个相邻第一预设时间内的实时效率，不能监控出工艺单元缓慢异常的情况，同时，对于个别的实时效率的正常波动判断为异常，而发出错误的判断。

步骤三、工艺单元运行开始经过i个第一预设时间，由步骤二可以得到i个与第一预设时间相对应的实时效率，定义经过i个第一预设时间的累计均值效率为i个第一预设时间内实时效率的平均值，其中i＝1，2，3，...，n，本发明采用工艺单元运行开始时计算累计均值效率，且为工艺单元运行开始至当前状态下的实时效率的平均值，当i大于1000时，累计均值效率的数据量大，能降低某个瞬时过大或过小的实时效率的贡献率，而减小偶然的实时效率异常波动造成的干扰，提高本发明的方法对工艺单元运行性能监控的准确性；

步骤四、在工艺单元运行过程中，每间隔第二预设时间比较一次实时效 率与累计均值效率的相似度值，所述第二预设时间为j个第一预设时间，并以预定义的第一相似度界限值判断在每一个所述第二预设时间内工艺单元运行是否异常，进行工艺单元的实时监控，当某一个工艺单元运行异常时，可以以蜂鸣声报警或者滴滴声报警提示监控人员，以便及时发现问题。本发明的j可以为5、20、50、100或者500，与第一预设时间的长短也有一定关系，但总的来说，比较的是每一个第二预设时间内工艺单元运行是否异常，所以当第二预设时间太长时，不利于及时发现运行单元的异常，当第二预设时间过短，数据的有效性太低，所做的无用功大，且不能排除偶然的实时效率异常的干扰，而误导监控判断的结果。

另外，上述相似度值小于或大于预定义的第一相似度界限值为正常取决于采用的相似度函数。

在另一种实施方案中，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，在所述步骤四中，采用Similar₁函数计算每一个第二预设时间内的实时效率和累计均值效率的相似度，其公式为：

${\mathrm{Similar}}_1(\mathrm{\μ},p)=\frac{\underset{i}{\overset{i+j}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{-|{\mathrm{\μ}}_i-p_i|}}{j},$

其中，μ为实时效率，p为累计均值效率；

Similar₁(μ，p)表示一个第二预设时间内实时效率和累计均值效率的相似度值，当其小于所述预定义的第一相似度界限值时，判断所述第二预设时间内的工艺单元运行性能异常。

本发明通过定义Similar₁函数对每个第二预设时间的实时效率与累计均值效率进行相似度度量，充分考虑了工艺单元运行实时效率的波动性，能避免个别的实时效率异常干扰对工艺单元运行性能的判断。

在另一种实施方案中，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，所述预定义的第一相似度界限值为0.3。由于Similar₁函数的最大值为1，表示相似度最大，其最小值为0，表示相似度最小，此值与实际的生产工艺单元状况有关，当预定义的第一相似度界限值过大，则易导致工艺单元实际运行正常的时候相似度值判断为异常，反之，当预定义的第一相似度界限值 过小，则易导致工艺单元运行异常时相似度判断为正常，过大或过小会影响对工艺单元监控的判断。

在另一种实施方案中，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，所述第一预设时间为1-20min，所述j为10-30，表示每间隔5-10min采集一次数据，每间隔10-20个第一预设时间进行一次相似度比较，第一预设时间过长，易导致数据采集的频率过低，数据量小，第一预设时间过短，数据采集频率过高，数据量太大，有效性降低；j过大，则第二预设时间过长，不利于及时发现运行单元的异常，j过小，数据的有效性太低。

在另一种实施方案中，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，所述步骤二之前对采集的监测数据进行机械滤波处理，通过预设的正常值范围去除监测数据中正常值范围以外的异常点值，并对所述异常点值进行标记。对采集的监测数据进行机械滤波处理，避免了异常数据对实时工作效率的分析，提高了监控的准确性。

在另一种实施方案中，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，在获取工艺单元运行过程中的累计均值效率时，所述i大于1000。累计均值效率的数据量越大，则数据越准确，进一步提高了工艺单元运行性能监控的准确性。

在另一种实施方案中，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，所述第一预设时间为1天，由步骤二可以得到工艺单元运行第k天的实时效率，再由步骤三可以得到第k天的累计均值效率p_k，以一个月为单位，采用Similar₂函数计算工艺单元运行过程中任意两个月之间相对应的一天的累计均值效率的相似度，并以预定义的第二相似度界限值判断其中后一个月的工艺单元运行性能相对前一个月的工艺单元运行性能是否异常，当任意两个月之间的累计均值效率的相似度值小于所述预定义的第二相似度界限值时，则判断后一个月的工艺单元运行性能相对前一个月的工艺单元运行性能异常，其中，所述Similar₂函数公式为：

${\mathrm{Similar}}_2(p,p^{,})=\frac{\underset{1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{-|p_k-p_k^{,}|}}{k},$

其中，p为其中一个月的累计均值效率，p’为另一个月的累计均值效率，Similar₂(p，p’)为所述任意两个月之间的累计均值效率的相似度；

k表示任意一个月的天数，k＝1，2，3，...，30，当实际该月的天数k＞30时，去除第31天的累计均值效率，当实际该月的天数k＜30时，以上一个月相邻的累计均值效率补齐。

本发明通过Similar₂函数度量工艺单元运行过程中任意两个月之间相对应的一天的累计均值效率的相似度，并以预定义的第二相似度界限值判断工艺单元运行过程中后一个月的工艺单元运行性能相对前一个月的工艺单元运行性能是否异常，以避免实时监控过程中无法发现的工艺单元内部设备缓慢损坏问题，对工艺单元运行性能长期监控进行补充和完善。

在另一种实施方案中，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，所述预定义的第二相似度界限值为0.3。由于Similar₂函数的最大值为1，表示相似度最大，其最小值为0，表示相似度最小，此值与实际的生产工艺单元状况有关，当预定义的第二相似度界限值过大，则易导致工艺单元实际运行正常的时候相似度值判断为异常，反之，当预定义的第二相似度界限值过小，则易导致工艺单元运行异常时相似度判断为正常，过大或过小会影响对工艺单元监控的判断。

在另一种实施方案中，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，还包括报警步骤，其设置为：当任意一个所述第二预设时间内实时效率和累计均值效率的相似度值小于预定义的第一相似度界限值时进行第一报警；当所述任意两个月之间的累计均值效率的相似度值在预定义的第二相似度界限值内时进行第二报警，此处的第一报警和第二报警是以不同的方式报警，可以是蜂鸣声、滴滴声或者长鸣声，只要可以区分不同状况下的报警，以便及时发现对应的问题和解决相应问题即可。

在另一种实施方案中，所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，所述工艺单元为泵房、紫外消毒间或鼓风机房中的一个单元，其对应的工作量为提升水量、大肠杆菌去除量或鼓风机风量。不同的污水处理工艺单元有不同指标的工作量，本发明可以监控任意一个工艺单元，以保证水厂的正常工作。

本发明还有一种实施方案如下：

(1)获取数据

通过软件技术，从工艺过程采集生产数据，并存入数据库。数据的小数位精确到十分位，并且监测的数据量(也称为监测数据次数)超过一定数值，通常要达到1000以上，即超过1000次监测数值。

(2)数据滤波

滤波是抑制和防止干扰的一项重要措施，监测数据中一些异常数据需要先通过滤波的方法进行去除，避免干扰对工作效率的分析。本发明采用机械滤波的方法，去除数据中的异常点，如提升水位出现负值，这显然不合实际，是为异常点，应去除。对于异常点，在滤波去除的同时，也应作出标记，给出提示。

(3)建立工艺单元运行效率曲线

在数据库建立时间和工艺单元电耗的二维表、时间和该单元运行工作量的二维表，依此建立以时间轴为横轴，滤波后工艺单元电耗、工作量为纵轴的历史数据曲线。根据数据曲线以及数据监测实际情况，选定分析所用步长Δt₁(时间间隔)，计算工艺单元运行效率。以时间为横轴，工艺单元运行效率为纵轴，绘制时间-工艺单元运行效率变化曲线。

设某工艺单元在选定分析步长内电耗为k_i，相应工作量为x_i，定义该单元在此分析步长下运行效率为μ：

${\mathrm{\μ}}_i=\frac{x_i}{k_i}---\left(4.1\right)$

(4)建立工艺单元运行效率均值曲线

根据时间-工艺单元运行效率曲线，以工艺单元运行并记录工作量时(t₁)起、至该单元现在运行时(t_i)至，计算单元累计运行时间内的效率均值。以时间为横轴，工艺单元运行效率均值为纵轴，绘制时间-工艺单元运行效率均值曲线。

设在工艺单元累计运行时间(t₁，t₂，...，t_i，…)内，该单元的运行效率为(μ₁，μ₂，...，μ_i，…)，定义此工艺单元在该累计时间段内运行效率均值为p_i：

$p_i=\frac{\underset{1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\μ}}_i}{i}---\left(4.2\right)$

其中：i，表示第i个分析步长。 

(5)相似度度量 

将某工艺单元运行效率与相应运行效率均值进行相似度度量，计算两者相似程度，并找出差异较大的数据，认为这些数据对应时间段内该工艺单元可能存在运行故障。相似度度量采用Similar函数，具体描述如下：

设某时间段(t₁，t₂，t₃，……，t_n)内工艺单元运行效率为(μ₁，μ₂，μ₃，……，μ_n)，相应的运行效率均值为(p₁，p₂，p₃，…，p_n)，定义相似度度量函数Similar：

$\mathrm{Similar}(\mathrm{\μ},p)=\frac{\underset{i}{\overset{j}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{-|{\mathrm{\μ}}_i-p_i|}}{j-i+1}---\left(4.3\right)$

其中：j-i+1，表示相似度度量步长内的数据点个数。

将(4.3)Similar函数用于度量μ，p之间相似度，具有如下性质：

1)函数充分考虑工艺单元运行效率的波动性，避免偶然的运行效率异常干扰对工艺单元运行状况的判断。

2)函数最大值为1，代表μ、p在该时间段(t_j-t_i)的值都相等，μ和p是完全重合的，此时相似度最大；函数最小值为0，代表μ、p在该时间段(t_j-t_i)的值的差异均接近于无穷大，此时μ和p相似度最小。

3)在运行效率的相似度度量中，该函数符合这样的逻辑：彼此相接近的时间段越多，表明相似性越大，这与人们日常的认知相吻合。

(6)工艺单元运行性能实时监控

相似度度量步长可调，即(j-i+1)可调。Similar函数与传统的相似度度量函数相比，降低某瞬时过大或过小运行效率的贡献率，避免工艺单元正常运行效率波动时影响对其运行性能的判断，准确监控此工艺单元运行实时性能及其变化。

(7)工艺单元运行性能长期监控

以月为单位，计算某工艺单元运行时每月的工作效率均值(简称月均值)， 进行月均值的比较，判断该工艺单元运行性能的变化情况，进而实现工艺单元运行性能的长期监控。同时，一些工艺单元内部设备组件、结构的缓慢变化，在短期或实时性能监控中无法及时发现，可以通过工艺单元性能长期监控进行补充，对工艺单元性能结构进行监控。如某工艺单元月均值连续三个月持续下降，且下降幅度越来越大，则可能该工艺单元可能出现故障，如设备磨损。

(8)适用范围

本发明针对污水处理工艺运行指标，反应相应工艺单元运行状态，对该工艺单元运行性能进行监控。本发明具有一定的通用性，不仅可以应用于水处理工艺单元，在单个设备的监控中也能发挥积极效应，如监控设备运行性能、发现设备异常运行状况、对设备潜在故障起到预警作用，在各行各业的设备检修、维护工作中均可应用。此外，以污水处理厂整体作为分析对象，还可以监控污水厂整体运行性能的变化情况。本发明的实现，能够实现各工艺单元运行性能的实时监控，甚至起到设备预警的作用，可以加强工艺正常运行。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施方案。

Claims (10)

1.一种对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采集监测数据，每间隔第一预设时间采集一次工艺单元所产生的电耗量以及相应的工作量；

步骤二、通过步骤一中采集的监测数据计算得到工艺单元运行过程中每一个第一预设时间内的实时效率，即一个所述第一预设时间内平均电耗量所完成的工作量；

步骤三、工艺单元运行开始经过i个第一预设时间，由步骤二可以得到i个与第一预设时间相对应的实时效率，定义经过i个第一预设时间的累计均值效率为i个第一预设时间内实时效率的平均值，其中i＝1，2，3，...，n；

步骤四、在工艺单元运行过程中，每间隔第二预设时间比较一次实时效率与累计均值效率的相似度值，所述第二预设时间为j个第一预设时间，并以预定义的第一相似度界限值判断在每一个所述第二预设时间内工艺单元运行是否异常，进行工艺单元的实时监控。

2.如权利要求1所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，其特征在于，在所述步骤四中，采用Similar₁函数计算每一个第二预设时间内的实时效率和累计均值效率的相似度，其公式为：

${\mathrm{Similar}}_1(\mathrm{\μ},p)=\frac{\underset{i}{\overset{i+j}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{-|{\mathrm{\μ}}_i-p_i|}}{j},$

其中，μ为实时效率，p为累计均值效率；

Similar₁(μ，p)表示一个第二预设时间内实时效率和累计均值效率的相似度值，当其小于所述预定义的第一相似度界限值时，判断所述第二预设时间内的工艺单元运行性能异常。

3.如权利要求2所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，其特征在于，所述预定义的第一相似度界限值为0.3。

4.如权利要求3所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，其特征在于，所述第一预设时间为1-20min，所述j为10-30。

5.如权利要求4所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，其特征在于，所述步骤二之前对采集的监测数据进行机械滤波处理，通过预设的正常值范围去除监测数据中正常值范围以外的异常点值，并对所述异常点值进行标记。

6.如权利要求5所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，其特征在于，在获取工艺单元运行过程中的累计均值效率时，所述i大于1000。

7.如权利要求2所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，其特征在于，所述第一预设时间为1天，由步骤二可以得到工艺单元运行第k天的实时效率，再由步骤三可以得到第k天的累计均值效率p_k，以一个月为单位，采用Similar₂函数计算工艺单元运行过程中任意两个月之间相对应的一天的累计均值效率的相似度，并以预定义的第二相似度界限值判断其中后一个月的工艺单元运行性能相对前一个月的工艺单元运行性能是否异常，当任意两个月之间的累计均值效率的相似度值小于所述预定义的第二相似度界限值时，则判断后一个月的工艺单元运行性能相对前一个月的工艺单元运行性能异常，其中，所述Similar₂函数公式为：

${\mathrm{Similar}}_2(p,p^{\′})=\frac{\underset{1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{-|p_k-p_k^{\′}|}}{k},$

其中，p为其中一个月的累计均值效率，p’为另一个月的累计均值效率，Similar₂(p，p’)为所述任意两个月之间的累计均值效率的相似度；

k表示任意一个月的天数，k＝1，2，3，...，30，当实际该月的天数k＞30时，去除第31天的累计均值效率，当实际该月的天数k＜30时，以上一个月相邻的累计均值效率补齐。

8.如权利要求7所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，其特征在于，所述预定义的第二相似度界限值为0.3。

9.如权利要求7所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，其特征在于，还包括报警步骤，其设置为：当任意一个所述第二预设时间内实时效率和累计均值效率的相似度值小于预定义的第一相似度界限值时进行第一报警；当所述任意两个月之间的累计均值效率的相似度值在预定义的第二相似度界限值内时进行第二报警。

10.如权利要求1-9中任一所述的对污水处理工艺单元运行性能进行监控的方法，其特征在于，所述工艺单元为泵房、紫外消毒间或鼓风机房中的一个单元，其对应的工作量为提升水量、大肠杆菌去除量或鼓风机风量。