CN111115727A - 一种农村污水处理系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种农村污水处理系统和方法,该处理系统包括污水管网、多个污水处理站以及控制子系统;多个污水处理站分布设置于农村的各个污水收集井,并通过污水管网收集农村污水;污水管网和多个污水处理站上设有智能感知设备和阀门,智能感知设备用于检测污水管网和多个污水处理站上的运行信息,阀门用于控制污水管网或多个污水处理站的运行状态;控制子系统分别与智能感知设备和阀门电连接,控制子系统根据智能感知设备提供的运行信息,并通过阀门对污水管网和各个污水处理站的运行进行控制;采用上述方案,使得农村的污水得以高效、科学的进行统一处理。
Description
技术领域
本发明属于农村污水搜集处理技术领域,具体涉及一种农村污水处理系统和方法。
背景技术
现有农村90%以上的生活污水未经过任何处理,直接就近排入到江河湖泊。由于污水中含有大量的有机物和N、P元素,使得河流湖泊的水体的环境容量和生态承载能力不堪重负,生态系统受到严重破坏,水污染问题日益加剧,由此引发大范围的蓝藻水华,造成水质恶化,严重影响农村地区的生态环境,并对人民的生活质量和身体健康构成了危害。据统计,我国全国七大江河水系中,劣五类水质占41%,有80%的河流受到不同程度的污染;农村有近7亿人的饮用水中大肠杆菌超标,约有1.9亿人的饮用水中有害物质含量超标;我国人群患病的88%、死亡的33%均与生活用水不洁直接相关。农村居民居住分散,生活污水分布广泛且分散,广大农村地区缺乏足够的资金和专业的污水处理技术,收集污水信息需要投入大量的人力、物力、财力,对农村的污水进行系统化管理极难。
基于上述农村污水处理中存在的技术问题,尚未有相关的解决方案;因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术中存在的不足之处,提出一种农村污水处理系统和方法,旨在解决现有农村污水排放污染河流、处理效率低、管理差的问题之一。
本发明提供一种农村污水处理系统,处理系统包括污水管网、多个污水处理站以及控制子系统;多个污水处理站分布设置于农村的各个污水收集井,并通过污水管网收集农村污水;污水管网和多个污水处理站上设有智能感知设备和阀门,智能感知设备用于检测污水管网和多个污水处理站上的运行信息,阀门用于控制污水管网或多个污水处理站的运行状态;控制子系统分别与智能感知设备和阀门电连接,控制子系统根据智能感知设备提供的运行信息,并通过阀门对污水管网和各个污水处理站的运行进行控制。
进一步地,污水收集井分别设置于农村各个农家处,用于收集各个农家的污水;污水处理站设置于多个相邻污水收集井之间;污水管网包括污水主干管和污水支干管;污水处理站设有调蓄池、水池以及水泵;调蓄池与水池连通;调蓄池通过污水主干管与各个污水收集井连通;污水收集井通过污水支干管收集各个农家的污水;水泵设置于污水处理站,用于向污水管网提供动力。
进一步地,智能感知设备包括压力传感器、摄像头、流速检测计、水质监测计、液位计以及流量计;所述控制子系统包括PLC控制系统;
水质监测计设置于所述调蓄池、水池、污水收集井、污水主干管以及污水支干管上,用于检测污水水质;
液位计设置于所述调蓄池、水池、污水收集井、污水主干管以及污水支干管上,用于检测污水液位参数;
流量计设置于调蓄池、水池、污水收集井、污水主干管以及污水支干管上,用于检测污水流量;
摄像头设置于污水处理站、污水收集井以及污水管网上,用于监测污水处理站、污水收集井以及污水管网;或,摄像头安装于CCTV机器人上,并通过CCTV机器人获取污水管网管道内的图像;
压力传感器设置于污水管网上,用于检测污水管网压力;
流速检测计设置于污水管网上,用于检测污水流速。
进一步地,水质监测计设置于污水管网的进水口和出水口处;和/或,液位计设置于污水管网的进水口和出水口处;和/或,流量计设置于污水管网的进水口和出水口处;和/或,压力传感器设置于污水管网的进水口和出水口处。
进一步地,处理系统还包括农村污水处理系统三维模型;控制子系统包括通信模块;控制子系统通过通信模块与物联网连通,并且控制子系统通过通信模块与远程监控平台通信连接;远程监控平台通过农村污水处理系统三维模型对农村污水处理系统进行监控;农村污水处理系统三维模型包括工程信息,工程信息包括对象名称、材料、管径大小、区域位置以及路面结构层。
相应地,本发明还提供一种农村污水处理方法,包括以下步骤:
S1:针对农村里的各个农家建设农村污水收集井,各个污水收集井用于收集农家的污水;
S2:根据农村的地形建设多个污水处理站,多个污水处理站通过污水管网分别与各个污水收集井连通,从而形成农村排污管网系统;
S3:将PLC控制子系统与各个污水处理站的水泵、智能感知设备以及阀门电连接,以及将PLC控制子系统与污水管网上的智能感知设备和阀门电连接;
S4:污水管网包括污水主干管和污水支干管;根据各个污水收集井、污水主干管、污水支干管以及多个污水处理站的设计进行BIM建模,从而获取农村污水处理系统三维模型;农村污水处理系统三维模型包含管道材质、施工道路结构层、污水处理站主要设备型号和参数;
S5:将农村污水处理系统三维模型在Revit中的三维几何数据部分的数据进行压缩,再通过人工智能技术对污水收集井、污水管网以及污水处理站内部健康程度进行大数据分析和机器学习,从而获取污水收集井、污水管网以及污水处理站的运行状态;
S6:将PLC控制子系统通过通信模块与远程监控平台通信连接,从而形成农村污水处理系统;并将农村污水处理系统三维模型嵌入到远程监控平台;所述远程监控平台能够通过农村污水处理系统获取每个点位的设备运行状态和维护信息;
远程监控平台包括计算机,计算机用于计算农村污水处理系统三维模型和农村污水处理系统的运行数据。
进一步地,S5步骤中,人工智能技术大数据分析包括:
S51:通过数据采集模块采集农村排污管网系统中的流量、压力的实时数据;
S52:通过数据处理模块将前端采集的数据实时传输到数据库进行分析;
S53:当数据库对取得的农村排污管网系统内部数据进行分析发现农村排污管网系统存在高水位运行或农村排污管网系统健康度状况不佳时,通过数据异常侦测模块发出预警,由后端技术人员针对农村排污管网系统状况进行相应维护。
进一步地,S3步骤中,PLC控制子系统能够将水泵、智能感知设备以及阀门的运行信息传输至远程监控平台的计算机,由计算机进行数据记录和运行过程控制,从而实现全自动无人值守控制模式;
当农村排污管网系统中的污水流量小于预设值时,污水处理站中调蓄池的阀门关闭蓄水;
当农村排污管网系统中的污水流量大于预设值时,污水处理站中调蓄池的阀门打开,从而将调蓄池的污水导入下一个调蓄池中。
进一步地,水泵为旋转叶轮,所述旋转叶轮通过产生涡流将污水的中颗粒进行推动 。
进一步地,各个污水处理站中调蓄池的阀门根据水位高度来决定阀门启闭状态。
进一步地,农村排污管网系统中管道的水流方向根据农村的地形自上游往下游铺设,并且将最下游的污水处理站中的污水处理达标后排入河道内。
进一步地,S3步骤中,智能感知设备包括压力传感器、摄像头、流速检测计、水质监测计、液位计以及流量计;摄像头安装于CCTV机器人上,CCTV机器人能够在污水管网的管道内运行,并通过所述摄像头捕获管道的图像之后,视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较,以分析管道破损、堵塞、错接改造以及水位运行情况;流量计通过测量管道内污水流体液位的高度,再经过微处理器运算,从而得到流量参数;液位计设置于管道的污水液体中,通过检测管道内污水流体液位的压力,从而得到液位参数;水质监测计设置于所述调蓄池、所述水池、所述污水收集井、所述污水主干管以及所述污水支干管上,用于检测污水水质;压力传感器设置于所述污水管网上,用于检测污水管网压力;流速检测计设置于所述污水管网上,用于检测污水流速。
本发明提供的方案,具有如下技术效果:
(1)、本发明提供的方案,在建立完善的农村污水管网、处理站的基础上,加入了BIM和物联网技术,对大范围内分散的污水处理进行全程自动监控,极大地提高了污水处理的管理效率;
(2)、本发明提供的方案,基于BIM和物联网相结合的模式进行污水的搜集管理,将本来分散广、数量大的农污信息进行自动搜集,将“面大点小”的农污信息集中了起来,将繁琐且难于搜集的信息随时控制在手里,为管理和决策提供强大的数据支撑,从而有助于污水管理工作中工作效率的提高和管理效能的改善;
(3)、本发明提供的方案,不仅实现对管网属性和空间数据等静态数据的管理,并通过在线远程监控平台的搭建实时采集管网和污水处理站运行状态数据,从而实现了对管网运营和维护过程中涉及到的全部静态数据和动态数据的进行集中统一管理,再将这些数据与BIM三维管网模型结合,提高了农污处理的时效性;
(4)、本发明提供的方案,依据机器学习方法,通过建立合适的算法使得计算机能够从一类数据中自动分析获得规律,并利用规律对未知数据进行预测的科学技术,决策树算法数据模型是在已知各种情况发生概率的基础上,将前端智能设备采集到的数据通过构成决策树来对管网情况进行预测,大大提高对管网内部健康状况掌握的准确性;
(5)、本发明提供的方案,结合了污水管网BIM模型和物联网数据分析方法,根据初始方案创建初始方案模型,基于模型调整方案中不合理之处,如编制管道施工方案时,换管道尺寸、开挖深度、标高等是否合理,井确定其位置是否与原有地下管线是否冲突,能否满足钢板桩支撑侧压力要求等,调整优化,直到形成能满足施工要求、高质量的施工方案;编制一体化泵站深基坑专项方案时,利用BIM技术,模拟土方开发顺序,判断开挖顺序是否合理,确定是否满足相关要求,与综合管廊处土方开挖是否冲突及如何协调等。通过建立污水管网的三维模型,再将BIM模型导入农村污水处理平台中,通过物联网技术将三维模型中的虚拟设备和污水管网的现实设备进行关联,直观浏览每个点位的设备运行状态和所需运维信息,使污水管网繁琐复杂的管网信息呈现在可视化的BIM三维模型上,对问题的发现和预警一目了然。
附图说明
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。
以下将结合附图对本发明作进一步说明:
图1 为本发明一种农村污水处理系统示意图;
图2 为本发明一种农村污水处理方法流程图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图 1所示,本发明提供一种农村污水处理系统,该系统基于BIM和物联网来实现对现有农村污水进行处理、监控;具体地,该处理系统包括污水管网、多个污水处理站以及控制子系统;多个污水处理站分布设置于农村的各个污水收集井,并通过污水管网(即图1中管网)收集农村污水;污水管网和多个污水处理站上设有智能感知设备和阀门,智能感知设备用于检测污水管网和多个污水处理站上的运行信息,阀门用于控制污水管网或多个污水处理站的运行状态;控制子系统分别与智能感知设备和阀门电连接,控制子系统根据智能感知设备提供的运行信息,并通过阀门对污水管网和各个污水处理站的运行进行控制;采用上述方案,通过设有的污水管网、多个污水处理站对农村污水进行集中收集,并通过控制子系统进行统一控制和管理,使得农村的污水得以高效、科学的进行统一处理。
优选地,结合上述方案,污水收集井包括多个,多个污水收集井分别设置于农村各个农家处,用于收集各个农家的污水;进一步地,污水处理站设置于多个相邻污水收集井之间;污水管网包括污水主干管和污水支干管;污水处理站设有调蓄池、水池以及水泵;其中,调蓄池与水池连通,调蓄池通过污水主干管与各个污水收集井连通;污水收集井通过污水支干管收集各个农家的污水;水泵设置于污水处理站上,用于向污水管网提供动力;各个污水处理站的调蓄池由高处向低处设置,并由最低处调蓄池处理污水合格后排入河道中。
优选地,结合上述方案,智能感知设备包括压力传感器、摄像头、流速检测计、水质监测计、液位计以及流量计;具体地,水质监测计、液位计以及流量计设置于污水处理站的出口和入口处;进一步地,控制子系统为PLC控制系统;
其中,水质监测计设置于调蓄池、水池、污水收集井、污水主干管以及污水支干管上,用于检测污水水质;液位计设置于所述调蓄池、水池、污水收集井、污水主干管以及污水支干管上,用于检测污水液位参数;流量计设置于调蓄池、水池、污水收集井、污水主干管以及污水支干管上,用于检测污水流量;摄像头设置于污水处理站、污水收集井以及污水管网上,用于监测污水处理站、污水收集井以及污水管网;或,摄像头安装于CCTV机器人上,并通过CCTV机器人获取污水管网管道内的图像;压力传感器设置于污水管网上,用于检测污水管网压力;流速检测计设置于污水管网上,用于检测污水流速。
优选地,结合上述方案,水质监测计设置于污水管网的进水口和出水口处;和/或,液位计设置于污水管网的进水口和出水口处;和/或,流量计设置于污水管网的进水口和出水口处;和/或,压力传感器设置于污水管网的进水口和出水口处。
优选地,结合上述方案,处理系统还包括农村污水处理系统三维模型;控制子系统包括通信模块;控制子系统通过通信模块与物联网连通,并且控制子系统通过通信模块与远程监控平台通信连接;远程监控平台通过农村污水处理系统三维模型对农村污水处理系统进行监控;农村污水处理系统三维模型包括工程信息,工程信息包括对象名称、材料、管径大小、区域位置以及路面结构层。
相应地,结合上述方案,如图2所示,本发明还提出一种农村污水处理方法,该处理方法在建立上述所述的农村污水处理系统的同时,进一步地对农村污水处理系统进行实施和管理;该处理方法包括以下步骤:
S1:针对农村里的各个农家建设农村污水收集井,各个污水收集井用于收集农家的污水;建设污水收集井前应详细了解农村当地地形地貌、路面结构层、污水排放现状,使截污纳污全面化、科学化;
S2:根据农村的地形建设多个污水处理站,多个污水处理站通过污水管网分别与各个污水收集井连通,从而形成农村排污管网系统;建设污水管网前应详细了解农村当地地形地貌、路面结构层、污水排放现状,合理设计管道材质、管径大小、管网走向、检查井和化粪池的位置,使截污纳污全面化、科学化;
S3:将PLC控制子系统与各个污水处理站的水泵、智能感知设备以及阀门电连接,以及将PLC控制子系统与污水管网上的智能感知设备和阀门电连接;具体地,污水处理站采用带通信模块的PLC控制子系统,可将污水处理站水泵的转动状态、阀门的启闭状态、各调蓄池及水池的水位、水的排放以及管道中的水流方向等,通过远程监控平台进行控制;污水处理站根据污水管网进行建设,尽可能高效的处理农污,污水处理站应采用带通信模块的PLC控制系统,将各处理站信息汇总至远程监控平台,便于统一管理;
进一步地,PLC控制系统的设计可分为系统规划、硬件设计、软件设计等三个阶段;具体地:
第一、系统规划:系统规划为设计的第一步,内容包括确定控制系统方案与总体设计两部分;确定控制系统方案时,应首先明确控制对象所需要实现的动作与功能、生产工艺要求与设备的现场布置情况:在此基础上确定系统的技术实现手段,选择系统的总体结构形式与组成部件;
系统规划的具体内容包括:明确控制要求,确定系统类型,确定硬件配置要求:选择PLC的型号、规格,确定I/O模块的数量与规格,选择人机界面、伺服驱动器、变频器、调速装置等;
第二、硬件设计:硬件设计是在系统规划与总体设计完成后的技术设计;具体地,PLC系统硬件设计应包括如下内容:
①、控制系统主回路的设计、控制回路的设计、安全电路、PLC 输入/输出回路等方面的设计;
②、控制柜、操纵台的机械结构设计;
③、控制柜、操纵台的电器元件安装设计;
④、电气连接设计等。
第三、软件设计:PLC控制系统的软件设计主要是编制PLC用户程序、特殊功能模块控制软件、确定PLC以及功能模块的设定参数等。
S4:污水管网包括污水主干管和污水支干管;根据各个污水收集井、污水主干管、污水支干管以及多个污水处理站的设计进行BIM建模(BIM即建筑信息模型BuildingInformation Modeling),从而获取农村污水处理系统三维模型;农村污水处理系统三维模型包含管道材质、施工道路结构层、污水处理站主要设备型号和参数;具体地,农村污水处理系统三维模型中应包含管道材质、施工道路结构层、污水处理站主要设备型号和参数等完整建筑施工信息;该步骤中,通过BIM建立的农村污水处理系统三维模型将污水管网和处理站可视化管理,利用数字化技术,为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库,以一种三维的立体实物图形展示在眼前;农村污水处理系统三维模型中应包含管道材质、施工道路结构层、污水处理站主要设备型号和参数等完整建筑施工信息,借助这个包含建筑工程信息的三维模型,提高建筑工程的信息集成化程度,从而为建筑工程项目的各方提供了一个工程信息交换和共享的平台;上述实施方案中,农村污水处理系统基于管道水力三维模型结合物联网技术,分区段在管道中布设智能感知设备,可以随时搜集管道内污水流速、水位、水质及管道状态等信息,一旦发现问题,可及时了解,制定对策;
S5:将农村污水处理系统三维模型进行轻量化处理包括:将农村污水处理系统三维模型在Revit中的三维几何数据部分的数据进行压缩,再通过人工智能技术对污水收集井、污水管网以及污水处理站内部健康程度进行大数据分析和机器学习,从而获取污水收集井、污水管网以及污水处理站的运行状态;具体地,采用人工智能技术,通过大数据分析和机器学习判断污水管网和污水处理站内部健康程度,机器学习通过采集污水管网内流量、压力等参数,传输到数据库分析,当数据异常时发出预警,实时地对管网情况及设备情况进行实时的监测,并且可以及时地收到报警信息,亦可方便地进行指挥调试,有效地安排相关人员进行实地抢修和定时巡检,并可自动生成监测报告、抢修报告和巡检报告;
S6:将PLC控制子系统通过通信模块与远程监控平台通信连接,从而形成农村污水处理系统;并将农村污水处理系统三维模型嵌入到远程监控平台;所述远程监控平台能够通过农村污水处理系统获取每个点位的设备运行状态和维护信息;具体地,该三维模型的对象名称、材料、管径大小、区域位置、路面结构层等工程信息,生成轻量化的三维模型和属性文件,导入至农村污水处理平台中;
远程监控平台包括计算机,计算机用于计算农村污水处理系统三维模型和农村污水处理系统的运行数据。
优选地,结合上述方案,S5步骤中,人工智能技术大数据分析包括:
S51:通过数据采集模块采集农村排污管网系统中的流量、压力的实时数据;
S52:通过数据处理模块将前端采集的数据实时传输到数据库进行分析;
S53:当数据库对取得的农村排污管网系统内部数据进行分析发现农村排污管网系统存在高水位运行或农村排污管网系统健康度状况不佳时,通过数据异常侦测模块发出预警,由后端技术人员针对农村排污管网系统状况进行相应维护。
优选地,结合上述方案,S3步骤中,PLC控制子系统能够将水泵、智能感知设备以及阀门的运行信息传输至远程监控平台的计算机,由计算机进行数据记录和运行过程控制,从而实现全自动无人值守控制模式; 具体为:
当农村排污管网系统中的污水流量小于预设值时,污水处理站中调蓄池的阀门关闭蓄水;
当农村排污管网系统中的污水流量大于预设值时,污水处理站中调蓄池的阀门打开,从而将调蓄池的污水导入下一个调蓄池中。
优选地,结合上述方案,水泵为旋转叶轮,所述旋转叶轮通过产生涡流将污水的中颗粒进行推动 ;具体地,水泵选择旋转叶轮,颗粒在水压力室内流动靠叶轮旋转产生的涡流的推动下运动,悬浮颗粒运动本身不产生能量,流道内和液体交换能量;在流动过程中,悬浮性颗粒或长纤维不与磨损叶片接触,叶片多磨损的情况较轻不存在间隙因磨蚀而加大的情况,在长期运行中不会造成效率严重下降的问题,采用该型式叶轮的泵适合于抽送含有大颗粒和长纤维的介质。
优选地,结合上述方案,各个污水处理站中调蓄池的阀门根据水位高度来决定阀门启闭状态;具体地,阀门是流体输送系统中的控制部件,具有截断、调节、导流、防止逆流、稳压、分流等作用;当水体流量小时阀门关闭蓄水,水体流量大时阀门开启,将水流导入下一个调蓄池进行处理。
优选地,结合上述方案,调蓄池根据筒体大小和布置特点设计流量,根据水位高低决定阀门启闭状态;水流方向根据所在农村地理位置,污水管网自上游往下游铺设,上游污水管道接入污水处理站,经过处理达标后从下游管道排出至河道;具体地为:农村排污管网系统中管道的水流方向根据农村的地形自上游往下游铺设,并且将最下游的污水处理站中的污水处理达标后排入河道内。
优选地,结合上述方案,S3步骤中,智能感知设备包括压力传感器、摄像头、流速检测计、水质监测计、液位计以及流量计;其中,水质监测计、液位计以及流量计设置于污水处理站的出口和入口处,当污水管道或污水处理站设备需维修或整改时,计算机中有完整的BIM施工模型信息供参考。
具体地,该摄像头安装于CCTV机器人上,CCTV机器人能够在污水管网的管道内运行,并通过所述摄像头捕获管道的图像之后,视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较,以分析管道破损、堵塞、错接改造以及水位运行情况;具体地,基于管道水力模型结合机器学习技术,利用机器学习将管道模型可视化,分区段在管道中布设智能感知设备,包含但不限于传感器、摄像头、水质监测站、液位计、流量计;通过布设传感器,在捕获图像之后,视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较,以分析管道破损、堵塞、错接改造、水位运行等情况;CCTV机器人需有最先进的摄像头、爬行器及灯光系统,完全由带遥控操纵杆的监视器控制,操作简单,移动方便,可以进行影像处理、记录摄像头的旋转和定位,具有高质量的图像记录和文字编辑功能,其主要工作部分为一部四轮驱动的摄像机器人和一台计算机;进一步地,根据不同管径,可以选用不同型号的CCTV机器人,以此分析管道健康状况;
具体地,该流量计通过测量管道内污水流体液位的高度,再经过微处理器运算,从而得到流量参数;
具体地,该液位计设置于管道的污水液体中,通过检测管道内污水流体液位的压力,从而得到液位参数;其具体检测过程原理为:将液位计投入到管道液体中时,传感器迎液面受到的压力公式为:P = ρ.g.H + Po;
式中,P :变送器迎液面所受压力;ρ:被测液体密度;g :当地重力加速度;Po :液面上大气压;H :变送器投入液体的深度;该检测方法中,通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔,再将液面上的大气压 Po 与传感器的负压腔相连,以抵消传感器背面的Po ,使传感器测得压力为:ρ.g.H ,通过测取压力 P ,可以得到液位深度;最后将检测参数与污水管网可运维参数进行分析处理,选择管网修复或重新铺设污水管网等措施;
具体地,该水质监测计设置于调蓄池、水池、污水收集井、污水主干管以及污水支干管上,用于检测污水水质;
具体地,该压力传感器设置于所述污水管网上,用于检测污水管网压力;
具体地,该流速检测计设置于所述污水管网上,用于检测污水流速。
本发明提供一套高效科学的一种农村污水处理系统和方法,能够随时了解农村污水管网内污水的流速、流量、水质,管道的破损腐蚀情况及污水处理站的运行情况等大量而又分散的信息,从而高效率地对整个农污排放进行精细化、科学化的管理,极大地节约了人力、物力、财力;同时,本发明提供的方案,集合农污处理技术、建筑信息模型(BIM)技术、物联网技术、数据处理技术、机器学习技术于一体,能够农村污水精细化、效率化和科学化管理。
本发明提供的方案,具有如下技术效果:
(1)、本发明提供的方案,在建立完善的农村污水管网、处理站的基础上,加入了BIM和物联网技术,对大范围内分散的污水处理进行全程自动监控,极大地提高了污水处理的管理效率;
(2)、本发明提供的方案,基于BIM和物联网相结合的模式进行污水的搜集管理,将本来分散广、数量大的农污信息进行自动搜集,将“面大点小”的农污信息集中了起来,将繁琐且难于搜集的信息随时控制在手里,为管理和决策提供强大的数据支撑,从而有助于污水管理工作中工作效率的提高和管理效能的改善;
(3)、本发明提供的方案,不仅实现对管网属性和空间数据等静态数据的管理,并通过在线远程监控平台的搭建实时采集管网和污水处理站运行状态数据,从而实现了对管网运营和维护过程中涉及到的全部静态数据和动态数据的进行集中统一管理,再将这些数据与BIM三维管网模型结合,提高了农污处理的时效性;
(4)、本发明提供的方案,依据机器学习方法,通过建立合适的算法使得计算机能够从一类数据中自动分析获得规律,并利用规律对未知数据进行预测的科学技术,决策树算法数据模型是在已知各种情况发生概率的基础上,将前端智能设备采集到的数据通过构成决策树来对管网情况进行预测,大大提高对管网内部健康状况掌握的准确性;
(5)、本发明提供的方案,结合了污水管网BIM模型和物联网数据分析方法,根据初始方案创建初始方案模型,基于模型调整方案中不合理之处,如编制管道施工方案时,换管道尺寸、开挖深度、标高等是否合理,井确定其位置是否与原有地下管线是否冲突,能否满足钢板桩支撑侧压力要求等,调整优化,直到形成能满足施工要求、高质量的施工方案;编制一体化泵站深基坑专项方案时,利用BIM技术,模拟土方开发顺序,判断开挖顺序是否合理,确定是否满足相关要求,与综合管廊处土方开挖是否冲突及如何协调等。通过建立污水管网的三维模型,再将BIM模型导入农村污水处理平台中,通过物联网技术将三维模型中的虚拟设备和污水管网的现实设备进行关联,直观浏览每个点位的设备运行状态和所需运维信息,使污水管网繁琐复杂的管网信息呈现在可视化的BIM三维模型上,对问题的发现和预警一目了然。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰,均属于本技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种农村污水处理系统,其特征在于,所述处理系统包括污水管网、多个污水处理站以及控制子系统;多个所述污水处理站分布设置于农村的各个污水收集井,并通过所述污水管网收集农村污水;所述污水管网和多个所述污水处理站上设有智能感知设备和阀门,所述智能感知设备用于检测所述污水管网和多个所述污水处理站上的运行信息,所述阀门用于控制所述污水管网或多个所述污水处理站的运行状态;所述控制子系统分别与所述智能感知设备和所述阀门电连接,所述控制子系统根据所述智能感知设备提供的运行信息,并通过所述阀门对所述污水管网和各个所述污水处理站的运行进行控制。
2.根据权利要求1所述的农村污水处理系统,其特征在于,所述污水收集井分别设置于农村各个农家处,用于收集各个农家的污水;所述污水处理站设置于多个相邻污水收集井之间;所述污水管网包括污水主干管和污水支干管;所述污水处理站设有调蓄池、水池以及水泵;所述调蓄池与所述水池连通;所述调蓄池通过污水主干管与各个所述污水收集井连通;所述污水收集井通过所述污水支干管收集各个农家的污水;所述水泵设置于所述污水处理站,用于向所述污水管网提供动力。
3.根据权利要求2所述的农村污水处理系统,其特征在于,所述智能感知设备包括压力传感器、摄像头、流速检测计、水质监测计、液位计以及流量计;所述控制子系统包括PLC控制系统;
所述水质监测计设置于所述调蓄池、所述水池、所述污水收集井、所述污水主干管以及所述污水支干管上,用于检测污水水质;
所述液位计设置于所述调蓄池、所述水池、所述污水收集井、所述污水主干管以及所述污水支干管上,用于检测污水液位参数;
所述流量计设置于所述调蓄池、所述水池、所述污水收集井、所述污水主干管以及所述污水支干管上,用于检测污水流量;
所述摄像头设置于所述污水处理站、所述污水收集井以及所述污水管网上,用于监测所述污水处理站、所述污水收集井以及所述污水管网;或,所述摄像头安装于CCTV机器人上,并通过CCTV机器人获取污水管网管道内的图像;
所述压力传感器设置于所述污水管网上,用于检测污水管网压力;
所述流速检测计设置于所述污水管网上,用于检测污水流速。
4.根据权利要求3所述的农村污水处理系统,其特征在于,所述水质监测计设置于所述污水管网的进水口和出水口处;和/或,所述液位计设置于所述污水管网的进水口和出水口处;和/或,所述流量计设置于所述污水管网的进水口和出水口处;和/或,所述压力传感器设置于所述污水管网的进水口和出水口处。
5.根据权利要求1至4任一项所述的农村污水处理系统,其特征在于,所述处理系统还包括农村污水处理系统三维模型;所述控制子系统包括通信模块;所述控制子系统通过所述通信模块与物联网连通,并且所述控制子系统通过所述通信模块与远程监控平台通信连接;所述远程监控平台通过所述农村污水处理系统三维模型对所述农村污水处理系统进行监控;所述农村污水处理系统三维模型包括工程信息,所述工程信息包括对象名称、材料、管径大小、区域位置以及路面结构层。
6.一种农村污水处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:针对农村里的各个农家建设农村污水收集井,各个污水收集井用于收集农家的污水;
S2:根据农村的地形建设多个污水处理站,多个污水处理站通过污水管网分别与各个污水收集井连通,从而形成农村排污管网系统;
S3:将PLC控制子系统与各个污水处理站的水泵、智能感知设备以及阀门电连接,以及将PLC控制子系统与污水管网上的智能感知设备和阀门电连接;
S4:污水管网包括污水主干管和污水支干管;根据各个污水收集井、污水主干管、污水支干管以及多个污水处理站的设计进行BIM建模,从而获取农村污水处理系统三维模型;农村污水处理系统三维模型包含管道材质、施工道路结构层、污水处理站主要设备型号和参数;
S5:将农村污水处理系统三维模型在Revit中的三维几何数据部分的数据进行压缩,再通过人工智能技术对污水收集井、污水管网以及污水处理站内部健康程度进行大数据分析和机器学习,从而获取污水收集井、污水管网以及污水处理站的运行状态;
S6:将PLC控制子系统通过通信模块与远程监控平台通信连接,从而形成农村污水处理系统;并将农村污水处理系统三维模型嵌入到远程监控平台;所述远程监控平台能够通过农村污水处理系统获取每个点位的设备运行状态和维护信息;
所述远程监控平台包括计算机,所述计算机用于计算农村污水处理系统三维模型和农村污水处理系统的运行数据。
7.根据权利要求6所述的农村污水处理方法,其特征在于,所述S5步骤中,人工智能技术大数据分析包括:
S51:通过数据采集模块采集农村排污管网系统中的流量、压力的实时数据;
S52:通过数据处理模块将前端采集的数据实时传输到数据库进行分析;
S53:当数据库对取得的农村排污管网系统内部数据进行分析发现农村排污管网系统存在高水位运行或农村排污管网系统健康度状况不佳时,通过数据异常侦测模块发出预警,由后端技术人员针对农村排污管网系统状况进行相应维护。
8.根据权利要求6所述的农村污水处理方法,其特征在于,所述S3步骤中,PLC控制子系统能够将水泵、智能感知设备以及阀门的运行信息传输至远程监控平台的计算机,由计算机进行数据记录和运行过程控制,从而实现全自动无人值守控制模式;
当农村排污管网系统中的污水流量小于预设值时,污水处理站中调蓄池的阀门关闭蓄水;
当农村排污管网系统中的污水流量大于预设值时,污水处理站中调蓄池的阀门打开,从而将调蓄池的污水导入下一个调蓄池中。
9.根据权利要求6或8所述的农村污水处理方法,其特征在于,水泵为旋转叶轮,所述旋转叶轮通过产生涡流将污水的中颗粒进行推动 ;和/或,
各个污水处理站中调蓄池的阀门根据水位高度来决定阀门启闭状态;和/或,
农村排污管网系统中管道的水流方向根据农村的地形自上游往下游铺设,并且将最下游的污水处理站中的污水处理达标后排入河道内。
10.根据权利要求6所述的农村污水处理方法,其特征在于,所述S3步骤中,智能感知设备包括压力传感器、摄像头、流速检测计、水质监测计、液位计以及流量计;
所述摄像头安装于CCTV机器人上,CCTV机器人能够在污水管网的管道内运行,并通过所述摄像头捕获管道的图像之后,视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较,以分析管道破损、堵塞、错接改造以及水位运行情况;
所述流量计通过测量管道内污水流体液位的高度,再经过微处理器运算,从而得到流量参数;
所述液位计设置于管道的污水液体中,通过检测管道内污水流体液位的压力,从而得到液位参数;
所述水质监测计设置于所述调蓄池、所述水池、所述污水收集井、所述污水主干管以及所述污水支干管上,用于检测污水水质;
所述压力传感器设置于所述污水管网上,用于检测污水管网压力;
所述流速检测计设置于所述污水管网上,用于检测污水流速。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200508 |