CN110907454B - 一种污水处理厂跑泥监测分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水处理厂跑泥监测分析系统，包括：人机交互模块、图像采集装置、通讯模块、数据服务模块以及分析模块；图像采集装置用于采集工艺池池面的图像数据并发送至通讯模块；通讯模块将采集的数据传输到人机交互模块进行显示；通讯模块还将图像数据传入数据服务模块进行储存；分析模块用于调用数据服务模块储存的数据，进行跑泥识别及工艺运行分析，生成跑泥识别结果及工艺调整指导信息，并将跑泥识别结果及工艺调整指导信息推送至人机交互模块中进行显示。本发明通过采用图像采集装置实现工艺池池面实时监测，通过分析模块分析跑泥原因，为工作人员提供工艺调整指导，从而保障污水处理过程有效运行，保障污水处理出水水质。

Description

一种污水处理厂跑泥监测分析系统

技术领域

本发明涉及污水场的监测分析技术领域，特别是涉及一种污水处理厂跑泥监测分析系统。

背景技术

二沉池是活性污泥法污水处理系统的重要组成部分，是污水生物处理的最后一个环节，起着保证出水水质悬浮物含量合格的决定性作用。二沉池的作用是在污水处理系统进行泥水分离时，使经过生物处理的曝气混合液澄清，同时对曝气混合液中的污泥进行浓缩，其工作效果能够直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。二沉池跑泥现象是指二沉池中断断续续出现拳头大小的污泥上浮。当二沉池出现跑泥现象时，则表示混合液在二沉池进行泥水分离的效果不理想，出水水质可能不合格或者是污泥浓缩效果不好，因此回流到曝气池的微生物量就难以保证，曝气混合液浓度的降低导致污水处理效果的下降，进而影响出水水质。

目前二沉池等工艺池的跑泥监测依靠人工巡检方式，无法及时发现跑泥现象，进而不能尽快采取措施控制出水水质。大多数情况下，当出水水质指标出现异常时再进行检查，才发现工艺池出现了跑泥现象问题，往往为时过晚。可见现有的人工巡检方法存在检测效率低、监测不及时的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种污水处理厂跑泥监测分析系统，以解决现有人工巡检方法存在的跑泥现象检测效率低、监测不及时的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种污水处理厂跑泥监测分析系统，包括：人机交互模块、图像采集装置、通讯模块、数据服务模块以及分析模块；所述人机交互模块分别与所述通讯模块、所述数据服务模块以及所述分析模块连接；所述图像采集装置、所述通讯模块、所述数据服务模块以及所述分析模块依次连接；

所述图像采集装置用于实时采集污水处理厂工艺池池面的图像数据并发送至所述通讯模块；

所述通讯模块用于采集所述污水处理厂工艺池处理系统的实时工艺数据，并将所述实时工艺数据及所述图像数据传输到所述人机交互模块进行显示；所述通讯模块还用于将所述实时工艺数据及所述图像数据传入所述数据服务模块进行储存；

所述分析模块用于调用所述数据服务模块储存的所述图像数据以及所述实时工艺数据，并根据所述图像数据以及所述实时工艺数据进行跑泥识别及工艺运行分析，生成跑泥识别结果及工艺调整指导信息，并将所述跑泥识别结果及所述工艺调整指导信息推送至所述人机交互模块中进行显示；同时将所述跑泥识别结果及所述工艺调整指导信息存入所述数据服务模块。

可选的，所述图像采集装置包括：控制系统、摄像系统、牵引缆绳以及缆绳轨道；所述摄像系统设置在所述污水处理厂的工艺池池面上；所述摄像系统与所述牵引缆绳连接；所述牵引缆绳与所述控制系统连接；所述缆绳轨道架于所述工艺池上部，用于固定所述牵引缆绳；所述控制系统用于控制所述牵引缆绳带动所述摄像系统在所述工艺池池面上滑动，实现整个所述工艺池池面的监测；所述摄像系统将采集到的所述图像数据传输到所述控制系统；所述控制系统与所述通讯模块连接，用于将所述图像数据传输到所述通讯模块。

可选的，所述图像采集装置还包括停驻工作站；所述停驻工作站设置在所述工艺池池边，且与所述摄像系统连接；所述停驻工作站用于在所述摄像系统处于非工作状态时，为所述摄像系统进行充电。

可选的，所述通讯模块采用搭载USB接口、RS232/485接口或以太网串口的WIFI无线模块或4G模块；通过所述4G模块将所述图像数据以及所述实时工艺数据远传至云端数据服务器。

可选的，所述分析模块包括跑泥模型训练单元、跑泥识别单元和工艺运行分析单元；

所述跑泥模型训练单元用于调用所述图像数据，并根据所述图像数据采用机器学习方法训练获得跑泥模型，并将所述跑泥模型存入所述数据服务模块；

所述跑泥识别单元用于调用当前采集的当前图像数据和所述跑泥模型，并采用所述跑泥模型对所述当前图像数据进行跑泥识别，生成跑泥识别结果并分别发送至所述工艺运行分析单元、所述人机交互模块以及所述数据服务模块；所述跑泥识别结果为是否发生跑泥现象；

当所述跑泥识别结果为发生跑泥现象时，所述工艺运行分析单元调用所述实时工艺数据，并根据所述实时工艺数据进行工艺运行分析，分析所述跑泥现象的成因，生成工艺调整指导信息并分别发送至所述人机交互模块以及所述数据服务模块。

可选的，所述人机交互模块包括跑泥警报单元；所述跑泥警报单元接收所述跑泥识别单元发送的所述跑泥识别结果，并根据所述跑泥识别结果生成跑泥警报信息并显示。

可选的，所述人机交互模块还包括工艺运行指导单元；所述工艺运行指导单元接收所述工艺运行分析单元发送的所述工艺调整指导信息，并根据所述工艺调整指导信息进行工艺运行指导。

可选的，所述人机交互模块还包括系统参数设定单元；所述系统参数设定单元用于设置所述图像采集装置的运行参数；所述运行参数包括所述图像采集装置的运行频率和牵引速度；所述系统参数设定单元将所述运行参数通过所述通讯模块发送至所述图像采集装置，用于控制所述图像采集装置的运行频率和牵引速度。

可选的，所述人机交互模块还包括历史查询单元；所述历史查询单元用于调用所述数据服务模块储存的历史信息，并根据所述历史信息生成历史曲线和历史分析结果并显示。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种污水处理厂跑泥监测分析系统，包括：人机交互模块、图像采集装置、通讯模块、数据服务模块以及分析模块；所述图像采集装置用于实时采集所述污水处理厂工艺池池面的图像数据并发送至所述通讯模块；所述通讯模块用于所述采集污水处理厂工艺池处理系统的实时工艺数据，并将所述实时工艺数据及所述图像数据传输到所述人机交互模块进行显示；所述通讯模块还用于将所述实时工艺数据及所述图像数据传入所述数据服务模块进行储存；所述分析模块用于调用所述数据服务模块储存的所述图像数据以及所述实时工艺数据，并根据所述图像数据以及所述实时工艺数据进行跑泥识别及工艺运行分析，生成跑泥识别结果及工艺调整指导信息，并将所述跑泥识别结果及所述工艺调整指导信息推送至所述人机交互模块中进行显示；同时将所述跑泥识别结果及所述工艺调整指导信息存入所述数据服务模块。本发明通过采用图像采集装置实现工艺池池面实时监测，通过分析模块分析跑泥原因，为工作人员提供工艺调整指导，从而保障污水处理过程有效运行，保障污水处理出水水质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的污水处理厂跑泥监测分析系统的结构示意图；

图2为本发明提供的图像采集装置的结构示意图；

图3为本发明提供的通讯网络结构示意图；

图4为本发明提供的通讯模块、数据服务模块以及分析模块的功能示意图；

图5为本发明提供的数据服务模块及分析模块的结构示意图；

图6为本发明污提供的人机交互模块的功能示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种污水处理厂跑泥监测分析系统，以解决现有人工巡检方法存在的跑泥现象检测效率低、监测不及时的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的污水处理厂跑泥监测分析系统的结构示意图。如图1所示，本发明所述污水处理厂跑泥监测分析系统，包括：图像采集装置101、通讯模块102、数据服务模块103、分析模块104以及人机交互模块105。所述图像采集装置101用于实时采集工艺池池面图像数据并通过所述通讯模块102传输到所述人机交互模块105进行动态显示，同时传入所述数据服务模块103进行存储。在实际应用中，所述工艺池可以为污水处理厂的初沉池、二沉池、生化池等工艺池。所述分析模块104实时调用所述数据服务模块103提供的图像和实时工艺等数据进行跑泥识别及成因分析，当识别到跑泥现象时，将跑泥识别结果及工艺调整指导信息推送至所述人机交互模块105中显示，并将结果存入所述数据服务模块103。通过所述人机交互模块105还可以对污水处理厂跑泥监测分析系统的运行频率以及所述图像采集装置101的运行参数等进行设置。

具体的，所述人机交互模块105分别与所述通讯模块102、所述数据服务模块103以及所述分析模块104连接；所述图像采集装置101、所述通讯模块102、所述数据服务模块103以及所述分析模块104依次连接。所述图像采集装置101用于实时采集所述污水处理厂工艺池池面的图像数据并发送至所述通讯模块102；所述通讯模块102用于采集所述污水处理厂工艺池处理系统的实时工艺数据，并将所述实时工艺数据及所述图像数据传输到所述人机交互模块105进行显示；所述通讯模块102还用于将所述实时工艺数据及所述图像数据传入所述数据服务模块103进行储存。所述分析模块104用于调用所述数据服务模块103储存的所述图像数据以及所述实时工艺数据，并根据所述图像数据以及所述实时工艺数据进行跑泥识别及工艺运行分析，生成跑泥识别结果及工艺调整指导信息，并将所述跑泥识别结果及所述工艺调整指导信息推送至所述人机交互模块105中进行显示；同时将所述跑泥识别结果及所述工艺调整指导信息存入所述数据服务模块103。

图2为本发明提供的图像采集装置的结构示意图。如图2所示，所述图像采集装置101包括：停驻工作站201、摄像系统202、牵引缆绳203、缆绳轨道204以及控制系统205。所述缆绳导轨204架于所述工艺池上部用于固定所述牵引缆绳203，所述摄像系统202由所述控制系统205控制所述牵引缆绳203在池面滑动实现整个池面的监测。所述摄像系统202非工作状态时进入所述停驻工作站201充电。所述控制系统205接收所述人机交互模块105下达的运行指令，包括运行频率、牵引速度等参数，并将采集的图像数据及装置数据通过所述通讯模块102向上传输；所述装置数据包括：所述图像采集装置的运行状态以及电量状态等参数。

具体的，所述摄像系统202设置在所述污水处理厂工艺池的池面上；所述摄像系统202与所述牵引缆绳203连接；所述牵引缆绳203与所述控制系统205连接。所述缆绳轨道204架于所述工艺池上部，用于固定所述牵引缆绳203。所述控制系统205用于控制所述牵引缆绳203带动所述摄像系统202在所述工艺池的池面上滑动，实现整个所述工艺池池面的监测。所述摄像系统202将采集到的所述图像数据传输到所述控制系统205。所述控制系统205与所述通讯模块102连接，用于将所述图像数据传输到所述通讯模块102。

所述停驻工作站201设置在所述工艺池池边，且与所述摄像系统202连接。所述停驻工作站201用于在所述摄像系统202处于非工作状态时，为所述摄像系统202进行充电。

图3为本发明提供的通讯网络结构示意图。如图3所示，所述图像采集装置101通过以太网络与数据服务模块103、人机交互模块105进行数据交互。所述数据服务模块103通过4G网络与外部云平台进行数据交互。根据应用现场处理工艺系统接口需求，系统通讯网络可配置USB、以太网、RS232/485、WIFI无线通讯模块，实现数据服务模块103与现场处理工艺系统的数据通讯。

图4为本发明提供的通讯模块、数据服务模块以及分析模块的功能示意图，参见图4，所述数据服务模块3包括图像数据存储单元301、装置数据存储单元302、跑泥模型存储单元303、实时工艺数据存储单元304以及分析结果数据存储单元305。图5为本发明提供的数据服务模块及分析模块的结构示意图，参见图5，所述分析模块104包括跑泥模型训练单元401、跑泥识别单元402和工艺运行分析单元403。

如图4、5所示，由所述图像采集装置101采集的泥水界面图像数据通过所述通讯模块102传输至所述数据服务模块的图像数据存储单元301进行存储。所述分析模块104中的跑泥模型训练单元401通过调用所述图像数据存储单元301中的泥水界面图像数据，采用机器学习方法训练获得跑泥模型并存入所述数据服务模块103的所述跑泥模型存储单元303中。

系统运行时，所述图像采集装置101的运行数据通过所述通讯模块102输送至所述数据服务模块的装置数据存储单元302进行存储。

跑泥情况发生时，处理系统的工艺参数(实时工艺数据)由所述通讯模块102传输至实时工艺数据存储单元304存储，并由所述分析模块104进行分析，经分析后将分析结果数据存储至所述分析结果数据存储单元305，并通过所述通讯模块102推送至所述处理系统。

系统运行时，所述跑泥识别单元402调用所述数据服务模块103提供的实时图像数据及由跑泥模型训练单元401训练获得的跑泥模型对图像进行跑泥识别，生成跑泥识别结果并推送至所述人机交互模块105。当所述跑泥识别单元402分析当前所述工艺池池面存在跑泥现象时，所述工艺运行分析单元403调用所述数据服务模块103提供的实时工艺数据进行分析，将分析结果输出到所述数据服务模块103中的所述分析结果数据存储单元305进行存储，并推送至所述人机交互模块105进行显示。

具体的，所述跑泥模型训练单元401用于调用所述图像数据，并根据所述图像数据采用机器学习方法训练获得跑泥模型，并将所述跑泥模型存入所述数据服务模块103。所述跑泥识别单元402用于调用当前采集的当前图像数据和所述跑泥模型，并采用所述跑泥模型对所述当前图像数据进行跑泥识别，生成跑泥识别结果并分别发送至所述工艺运行分析单元403、所述人机交互模块105以及所述数据服务模块103。所述跑泥识别结果为是否发生跑泥现象。

当所述跑泥识别结果为发生跑泥现象时，所述工艺运行分析单元403调用所述实时工艺数据存储单元304中存储的所述实时工艺数据，并根据所述实时工艺数据进行工艺运行分析，分析所述跑泥现象的成因，生成工艺调整指导信息并分别发送至所述人机交互模块105以及所述数据服务模块103的所述分析结果数据存储单元305进行存储。

图6为本发明提供的人机交互模块的功能示意图。如图6所示，所述人机交互模块105包括系统参数设定单元501、实时图像展示单元502、历史查询单元503和分析结果输出单元504。所述分析结果输出单元504包括跑泥警报单元和工艺运行指导单元。

所述系统参数设定单元501通过所述通讯模块102向所述图像采集装置101下达运行指令，包括运行频率、牵引速度等参数，以实现处理厂跑泥监测分析系统按设定频率自动运行分析。在非系统运行时间，通过所述系统参数设定单元501可手动执行跑泥监测分析。系统运行时，所述图像采集装置101采集的图像数据通过所述通讯模块102传输至所述实时图像展示单元502中进行显示。所述历史查询单元503可调用所述数据服务模块103中的数据实现系统的历史曲线及历史分析结果的查询。当跑泥发生时，分析结果输出单元504接收所述分析模块104的识别结果进行跑泥警报，并将分析模块104推送的工艺调整指导信息进行显示，用于指导运行人员进行工艺调整。

具体的，所述跑泥警报单元接收所述跑泥识别单元402发送的所述跑泥识别结果，并根据所述跑泥识别结果生成跑泥警报信息并显示。所述工艺运行指导单元接收所述工艺运行分析单元403发送的所述工艺调整指导信息，并根据所述工艺调整指导信息进行工艺运行指导。所述系统参数设定单元501用于设置所述图像采集装置101的运行参数；所述运行参数包括所述图像采集装置101的运行频率和牵引速度；所述系统参数设定单元501将所述运行参数通过所述通讯模块102发送至所述图像采集装置101，用于控制所述图像采集装置101的运行频率和牵引速度。所述历史查询单元503用于调用所述数据服务模块103储存的历史信息(包括历史图像数据、历史运行参数数据、历史工艺数据)，并根据所述历史信息生成历史曲线和历史分析结果并显示。

所述跑泥模型在系统正式运行前，所述分析模块104调用所述数据服务模块103中存储的泥水界面图像数据，采用机器学习方法训练获得跑泥模型并存入所述数据服务模块103；通过所述人机交互模块105对图像采集装置101运行频率、牵引速度等系统参数进行设置，所述图像采集装置101根据设定的指令自动定时进行池面跑泥监测；监测时，所述分析模块104调用所述图像采集装置101采集的实时图像数据及跑泥模型进行跑泥识别并将识别结果推送至所述人机交互模块105显示，并存入所述数据服务模103；当跑泥现象发生时，所述分析模块104调用实时工艺数据分析成因，并将结果及工艺调整指导推送至所述人机交互模块105显示并存入所述数据服务模块103。

本发明通过图像采集装置101实时采集工艺池池面图像数据并通过通讯模块102传输到人机交互模块105动态显示，同时传入数据服务模块103，分析模块104实时调用数据服务模块103提供的图像、工艺、跑泥模型等数据进行跑泥识别及成因分析，当识别到跑泥现象时，将跑泥警报及工艺调整指导信息推送至人机交互模块105中显示，并将结果存入数据服务模块103。且人机交互模块105还可对污水处理厂跑泥监测分析系统的运行频率、图像采集装置101的运行参数等进行设置。本发明的有益效果在于，本发明公开的跑泥监测分析系统，实现了工艺池池面的远程自动监测以及自动报警功能，可以根据工艺数据联动分析并给出工艺调整指导，并通过通讯模块102实现数据4G远传，可供云平台集中管控，完美解决了现有人工巡检方法存在的跑泥现象检测效率低、监测不及时的问题。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种污水处理厂跑泥监测分析系统，其特征在于，包括：人机交互模块、图像采集装置、通讯模块、数据服务模块以及分析模块；所述人机交互模块分别与所述通讯模块、所述数据服务模块以及所述分析模块连接；所述图像采集装置、所述通讯模块、所述数据服务模块以及所述分析模块依次连接；

所述图像采集装置用于实时采集污水处理厂工艺池池面的图像数据并发送至所述通讯模块；

所述通讯模块用于采集所述污水处理厂工艺池处理系统的实时工艺数据，并将所述实时工艺数据及所述图像数据传输到所述人机交互模块进行显示；所述通讯模块还用于将所述实时工艺数据及所述图像数据传入所述数据服务模块进行储存；

所述分析模块用于调用所述数据服务模块储存的所述图像数据以及所述实时工艺数据，并根据所述图像数据以及所述实时工艺数据进行跑泥识别及工艺运行分析，生成跑泥识别结果及工艺调整指导信息，并将所述跑泥识别结果及所述工艺调整指导信息推送至所述人机交互模块中进行显示；同时将所述跑泥识别结果及所述工艺调整指导信息存入所述数据服务模块；

所述图像采集装置包括：控制系统、摄像系统、牵引缆绳以及缆绳轨道；所述摄像系统设置在所述污水处理厂的工艺池池面上；所述摄像系统与所述牵引缆绳连接；所述牵引缆绳与所述控制系统连接；所述缆绳轨道架于所述工艺池上部，用于固定所述牵引缆绳；所述控制系统用于控制所述牵引缆绳带动所述摄像系统在所述工艺池池面上滑动，实现整个所述工艺池池面的监测；所述摄像系统将采集到的所述图像数据传输到所述控制系统；所述控制系统与所述通讯模块连接，用于将所述图像数据传输到所述通讯模块；

所述分析模块包括跑泥模型训练单元、跑泥识别单元和工艺运行分析单元；

所述跑泥模型训练单元用于调用所述图像数据，并根据所述图像数据采用机器学习方法训练获得跑泥模型，并将所述跑泥模型存入所述数据服务模块；

所述跑泥识别单元用于调用当前采集的当前图像数据和所述跑泥模型，并采用所述跑泥模型对所述当前图像数据进行跑泥识别，生成跑泥识别结果并分别发送至所述工艺运行分析单元、所述人机交互模块以及所述数据服务模块；所述跑泥识别结果为是否发生跑泥现象；

当所述跑泥识别结果为发生跑泥现象时，所述工艺运行分析单元调用所述实时工艺数据，并根据所述实时工艺数据进行工艺运行分析，分析所述跑泥现象的成因，生成工艺调整指导信息并分别发送至所述人机交互模块以及所述数据服务模块。

2.根据权利要求1所述的污水处理厂跑泥监测分析系统，其特征在于，所述图像采集装置还包括停驻工作站；所述停驻工作站设置在所述工艺池池边，且与所述摄像系统连接；所述停驻工作站用于在所述摄像系统处于非工作状态时，为所述摄像系统进行充电。

3.根据权利要求1所述的污水处理厂跑泥监测分析系统，其特征在于，所述通讯模块采用搭载USB接口、RS232/485接口或以太网串口的WIFI无线模块或4G模块；通过所述4G模块将所述图像数据以及所述实时工艺数据远传至云端数据服务器。

4.根据权利要求1所述的污水处理厂跑泥监测分析系统，其特征在于，所述人机交互模块包括跑泥警报单元；所述跑泥警报单元接收所述跑泥识别单元发送的所述跑泥识别结果，并根据所述跑泥识别结果生成跑泥警报信息并显示。

5.根据权利要求1所述的污水处理厂跑泥监测分析系统，其特征在于，所述人机交互模块还包括工艺运行指导单元；所述工艺运行指导单元接收所述工艺运行分析单元发送的所述工艺调整指导信息，并根据所述工艺调整指导信息进行工艺运行指导。

6.根据权利要求1所述的污水处理厂跑泥监测分析系统，其特征在于，所述人机交互模块还包括系统参数设定单元；所述系统参数设定单元用于设置所述图像采集装置的运行参数；所述运行参数包括所述图像采集装置的运行频率和牵引速度；所述系统参数设定单元将所述运行参数通过所述通讯模块发送至所述图像采集装置，用于控制所述图像采集装置的运行频率和牵引速度。

7.根据权利要求1所述的污水处理厂跑泥监测分析系统，其特征在于，所述人机交互模块还包括历史查询单元；所述历史查询单元用于调用所述数据服务模块储存的历史信息，并根据所述历史信息生成历史曲线和历史分析结果并显示。

Images