CN111302411A - 一种智能水处理系统及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能水处理系统及其处理方法，其包括监测终端、云平台及移动用户端；监测终端包括终端控制模块、数据采集单元、无线通信模块及变频器，数据采集单元用于采集水系统的实时水质数据，无线通信模块用于实现监测终端与云平台的无线通信，变频器连接有加药计量泵；云平台包括智能控制单元、信息收发模块、数据库单元、数据处理单元、示警管理单元及智能投加单元；移动用户端通过无线网络与云平台通信。本发明通过云平台对实时监测数据进行分析处理后发出控制指令，使加药计量泵对水系统实现精准的药剂投加，也使示警管理单元筛除误报数据后，准确地发出警报信息，同时将监测数据和警报信息实时推送用户，实现对水质有效、及时的监管。

Description

一种智能水处理系统及其处理方法

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种智能水处理系统及其处理方法。

背景技术

循环水系统主要应用于污水处理、工业循环冷却水系统、景观循环水系统、泳池循环水系统等领域，循环水系统在运行时会产生以下问题：

(1)结垢：系统运行时，水持续蒸发，硬水中溶解的钙、镁、碳酸氢盐受热分解，析出白色沉淀物积累并附着在管壁上，阻碍换热效果；

(2)腐蚀：循环水系统水中溶解的氧气很容易达到饱和状态，金属管道非常容易产生电化学腐蚀；

(3)微生物：循环水与空气及阳光接触，存在微生物滋生问题，通常表现为青苔堵塞和黏泥阻碍换热效果；

(4)悬浮物积沉：循环水与空气接触，空气中的粉尘带入水中，悬浮物含量升高造成管道低流速处的积沉。

上述问题会严重威胁和破坏设备的正常使用，甚至造成较大的经济损失，因此，对循环水系统的日常监测和处理显得非常重要。

传统对循环水系统日常监测和处理的管理方式存在以下弊端：

一、不精准：对水系统投加药剂进行化学处理通常是一次投加一周的量，存在加药初期剂量偏高造成浪费，末期剂量不足无法达到相应的处理效果；

二、监管弱：水质分析检测由水处理服务商取回单位自检自测，业主无法全程参与，对数据的真实性起不到有效监管，特别是在腐蚀控制方面的监督不到位，容易引起管路穿孔；

三、周期长：水处理服务商每周或更长周期对系统进行人工投药和水质分析，时间间隔较长，无法及时了解掌握水质变化，极可能导致水质进一步恶化，造成不必要的损失。

因此，很有必要对传统对循环水系统日常监测和处理的管理方式进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能水处理系统及其处理方法，其可以对水系统实现精准药剂投加，提高水处理效果，也可以实时监测水系统的水质情况，实现对水质有效、及时的监管。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能水处理系统，包括若干个监测终端、云平台及若干个移动用户端；

所述监测终端包括终端控制模块、分别与所述终端控制模块相电连接的数据采集单元、无线通信模块及变频器，所述数据采集单元用于采集水系统的实时水质数据，所述无线通信模块用于实现所述监测终端与云平台的无线通信，所述变频器连接有加药计量泵；

所述云平台包括智能控制单元、分别与所述智能控制单元相电连接的信息收发模块、数据库单元、数据处理单元、示警管理单元及智能投加单元，所述信息收发模块用于接收所述监测单元的数据，并下发控制指令至所述监测单元，所述数据库单元用于管理所述监测单元的历史监测数据和实时监测数据，所述数据处理单元用于对实时监测数据进行筛除，所述示警管理单元和智能投加单元对实时监测数据进行二次优化后分别发出警报、投加水处理药剂；

所述移动用户端通过无线网络与云平台通信。

优选地，所述数据库单元包括实时数据模块、历史数据模块及数据管理模块，所述实时数据模块用于存储监测单元的实时监测数据，所述历史数据模块用于存储历史监测数据，所述数据管理模块用于管理所述实时数据模块和历史数据模块。

优选地，所述智能投加单元包括投加计算模块、第一算法模块、第一调用模块及算法更新模块，所述第一算法模块为投加计算模块提供分析模型，并根据历史监测数据对分析模型匹配最优药剂投加量，所述投加计算模块基于第一调用模块所调用的实时监测数据进行分析，得出相应的药剂投加量，并下发指令通过所述变频器改变加药计量泵的加药量，所述算法更新模块用于对第一算法模块进行分析模型的更新。

优选地，所述示警管理单元包括依次相电连接的防误报模块、第二算法模块、第二调用模块及报警模块，所述第二算法模块为防误报模块提供示警模型，并根据历史监测数据对示警模型匹配最接近报警触发阈值，所述防误报模块基于第二调用模块所调用的实时监测数据进行分析，得出相应的报警触发值，通过所述报警模块发出警报信息，并将警报信息推送至所述移动用户端。

优选地，所述数据采集单元包括智能传感器模块、定位模块及投药流量计，所述智能传感器模块包括PH传感器、ORP传感器、电导传感器、余氯传感器及腐蚀传感器，所述定位模块用于定位监测终端所处的位置，所述投药流量计用于反馈所述加药计量泵加药的流量。

优选地，所述云平台还包括分别与所述智能控制单元相电连接的报表管理模块、权限管理模块及显示屏，所述报表管理模块用于对采集并分析后的数据形成报表并发送给用户，所述权限管理模块用于对系统操作进行分级权限管理，所述显示屏用于显示实时监测数据和历史监测数据。

一种智能水处理系统的处理方法，包括以下步骤：

S1、云平台实时获取当前智能投加单元水质监测参数；

S2、云平台接收集水系统实时采集的水质数据，数据处理单元对实时监测的水质数据进行一次筛除后分别发送至智能投加单元和示警管理单元；

S3、智能投加单元对处理后的监测数据进行二次优化后得到最优药剂投加结果，并下发指令使加药计量泵泵送最优药剂投加量，示警管理单元对处理后的监测数据进行二次优化后得到最接近报警触发值，并向移动用户端发出警报信息；

S4、监测终端根据加药指令通过变频器改变加药计量泵的加药流量，以控制加药量的大小，实现水质的实时有效处理。

优选地，所述数据处理单元的处理过程为：

对某一单位时间内的监测数据进行坏值筛除，监测数据坏值的筛除以当前水质监测标准参数为基准，明显高于或低于标准参数的监测数据为坏值；

计算监测数据的有效值，监测数据的有效值为筛除坏值后某一单位时间内的平均数；

将监测数据的有效值发送至智能投加单元和示警管理单元。

优选地，所述智能投加单元的处理过程为：

第一调用模块获取相邻多个单位时间的监测数据有效值；

投加计算模块对多个监测数据有效值进行分析，得出最佳有效值，最佳有效值为多个监测数据有效值的平均数；

第一算法模块的分析模型根据历史监测数据对不同的历史监测数据值匹配最优药剂投加量，投加计算模块根据最佳有效值匹配历史监测数据值对应的数值从而得出相应的药剂投加量；

下发药剂投加量指令至监测终端，通过变频器改变加药计量泵的加药流量，以改变对水系统投加的药剂量。

优选地，所述示警管理单元的处理过程为：

第二调用模块获取相邻多个单位时间的监测数据有效值；

防误报模块对多个监测数据有效值进行分析，得出最佳触发值，最佳触发值为多个监测数据有效值的平均数；

第二算法模块的示警模型根据历史监测数据对不同的历史监测数据值匹配最接近报警触发阈值，防误报模块根据最佳触发值匹配历史监测数据值对应的数值从而得出相应的报警触发值；

智能控制单元根据报警触发值通过报警模块发出警报信息，并将警报信息推送至移动用户端。

采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：

本发明通过数据采集单元采集水系统的实时水质数据，并由无线通信模块将实时监测数据发送至云平台，云平台对实时监测数据进行分析处理后发出控制指令，使加药计量泵对水系统实现精准的水处理药剂投加，以提高水处理效果，也使示警管理单元筛除误报数据后，准确地发出警报信息，同时云平台通过无线网络将监测数据和警报信息实时推送用户，实现对循环水水质有效、及时的监管。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为监测终端结构示意图；

图3为数据采集单元结构示意图；

图4为云平台结构示意图；

图5为智能投加单元结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明中需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示本发明的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

参考图1所示，本发明公开了一种智能水处理系统，包括若干个监测终端、云平台及若干个移动用户端。

配合图1和图2所示，监测终端包括终端控制模块、分别与终端控制模块相电连接的数据采集单元、无线通信模块及变频器，数据采集单元用于采集水系统的实时水质数据，无线通信模块用于实现监测终端与云平台的无线通信，变频器连接有加药计量泵。

配合图2和图3所示，数据采集单元包括智能传感器模块、定位模块及投药流量计，智能传感器模块包括PH传感器、ORP传感器、电导传感器、余氯传感器及腐蚀传感器，PH传感器、ORP传感器、电导传感器、余氯传感器及腐蚀传感器分别用于监测当前水质的PH、ORP、电导率、余氯及腐蚀率，定位模块用于定位监测终端所处的位置，投药流量计用于反馈加药计量泵加药的流量。数据采集单元还包括加药箱液位计和排污流量计，加药箱液位计用于监测加药箱内药剂的使用情况，排污流量计用于用于对管道内污水的排污量进行监测。

配合图1、图4及图5所示，云平台包括智能控制单元、分别与智能控制单元相电连接的信息收发模块、数据库单元、数据处理单元、示警管理单元及智能投加单元，信息收发模块用于接收监测单元的数据，并下发控制指令至监测单元，数据库单元用于管理监测单元的历史监测数据和实时监测数据，数据处理单元用于对实时监测数据进行筛除，示警管理单元和智能投加单元对实时监测数据进行二次优化后分别发出警报、投加水处理药剂。

数据库单元包括实时数据模块、历史数据模块及数据管理模块，实时数据模块用于存储监测单元的实时监测数据，历史数据模块用于存储历史监测数据，数据管理模块用于管理实时数据模块和历史数据模块。在本实施例中，历史数据模块对采集点进行历史数据(主要是监测数据和报警数据)收集，并以高效率的格式存储，便于其它模块访问，历史数据收集可以进行组态，定义收集间隔、收集点位号、收集长度等，提供历史数据打印，构造历史数据查询工具，提供灵活的手段对历史数据进行查询、统计、分析等，便于其它模块的应用。

智能投加单元包括投加计算模块、第一算法模块、第一调用模块及算法更新模块，第一算法模块为投加计算模块提供分析模型，并根据历史监测数据对分析模型匹配最优药剂投加量，投加计算模块基于第一调用模块所调用的实时监测数据进行分析，得出相应的药剂投加量，并下发指令通过变频器改变加药计量泵的加药量，算法更新模块用于对第一算法模块进行分析模型的更新。

智能投加单元根据水质数据的变化，通过投加计算模块和第一算法模块的分析，使云平台下发药剂投加量指令至监测终端，通过变频器改变加药计量泵的加药量，以改变对水系统投加的药剂量，从而实现加药计量泵加药管理的精准控制。

示警管理单元包括依次相电连接的防误报模块、第二算法模块、第二调用模块及报警模块，第二算法模块为防误报模块提供示警模型，并根据历史监测数据对示警模型匹配最接近报警触发阈值，防误报模块基于第二调用模块所调用的实时监测数据进行分析，得出相应的报警触发值，通过报警模块发出警报信息，并将警报信息推送至移动用户端。

数据处理单元对实时监测数据进行一次筛除后，再通过防误报模块对报警的触发值进行优化，极大地减少了误报信息的情况，提高了警报信息的可靠性，也提高了整个系统的智能化。

配合图1和图4所示，云平台还包括分别与智能控制单元相电连接的报表管理模块、权限管理模块及显示屏，报表管理模块用于对采集并分析后的数据形成报表并发送给用户，用户通过报表管理模块可自定义报表相应字段、表名、分析列表项、字体、统计类等项目，动态生成用户需要的格式报表，从而产生数据统计报表、分析报表。权限管理模块用于对系统操作进行分级权限管理，显示屏用于显示实时监测数据和历史监测数据，显示屏根据报表管理模块的定义，可以进行行流程图、趋势曲线、仪表组、报警记录等常规显示功能。

移动用户端通过无线网络与云平台通信，云平台经过监测数据统计、分析，将异常警报、每月报表等推送至用户手中，利用云平台技术，对于整个水处理过程数据做到保存和追溯，同时结合无线技术，对于系统的异常状态第一时间通知用户。移动用户端包括移动终端设备、移动终端APP及移动终端小程序，移动终端设备包括笔记本电脑、平板电脑、手机，通过移动用户端用户可以随时掌握循环水水质状况、药剂投加情况，也可以实现对水处理系统的监督管理。

实施例二

配合图1至图5所示，本发明还公开了一种智能水处理系统的处理方法，包括以下步骤：

S1、云平台实时获取当前智能投加单元水质监测参数；

S2、云平台接收集水系统实时采集的水质数据，数据处理单元对实时监测的水质数据进行一次筛除后分别发送至智能投加单元和示警管理单元；

S3、智能投加单元对处理后的监测数据进行二次优化后得到最优药剂投加结果，并下发指令使加药计量泵泵送最优药剂投加量，示警管理单元对处理后的监测数据进行二次优化后得到最接近报警触发值，并向移动用户端发出警报信息；

S4、监测终端根据加药指令通过变频器改变加药计量泵的加药流量，以控制加药量的大小，实现水质的实时有效处理。

数据处理单元的处理过程为：

对某一单位时间内的监测数据进行坏值筛除，监测数据坏值的筛除以当前水质监测标准参数为基准，明显高于或低于标准参数的监测数据为坏值，在本实施例中，单位时间为3分钟，即传感器每3分钟检测一次水循环系统的水质，并得到水质监测数据；

计算监测数据的有效值，监测数据的有效值为筛除坏值后某一单位时间内的平均数；

将监测数据的有效值发送至智能投加单元和示警管理单元。

智能投加单元的处理过程为：

第一调用模块获取相邻多个单位时间的监测数据有效值；

投加计算模块对多个监测数据有效值进行分析，得出最佳有效值，最佳有效值为多个监测数据有效值的平均数；

第一算法模块的分析模型根据历史监测数据对不同的历史监测数据值匹配最优药剂投加量，投加计算模块根据最佳有效值匹配历史监测数据值对应的数值从而得出相应的药剂投加量；

下发药剂投加量指令至监测终端，通过变频器改变加药计量泵的加药流量，以改变对水系统投加的药剂量。

示警管理单元的处理过程为：

第二调用模块获取相邻多个单位时间的监测数据有效值；

防误报模块对多个监测数据有效值进行分析，得出最佳触发值，最佳触发值为多个监测数据有效值的平均数；

第二算法模块的示警模型根据历史监测数据对不同的历史监测数据值匹配最接近报警触发阈值，防误报模块根据最佳触发值匹配历史监测数据值对应的数值从而得出相应的报警触发值；

智能控制单元根据报警触发值通过报警模块发出警报信息，并将警报信息推送至移动用户端。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种智能水处理系统，其特征在于：包括若干个监测终端、云平台及若干个移动用户端；

所述监测终端包括终端控制模块、分别与所述终端控制模块相电连接的数据采集单元、无线通信模块及变频器，所述数据采集单元用于采集水系统的实时水质数据，所述无线通信模块用于实现所述监测终端与云平台的无线通信，所述变频器连接有加药计量泵；

所述云平台包括智能控制单元、分别与所述智能控制单元相电连接的信息收发模块、数据库单元、数据处理单元、示警管理单元及智能投加单元，所述信息收发模块用于接收所述监测单元的数据，并下发控制指令至所述监测单元，所述数据库单元用于管理所述监测单元的历史监测数据和实时监测数据，所述数据处理单元用于对实时监测数据进行筛除，所述示警管理单元和智能投加单元对实时监测数据进行二次优化后分别发出警报、投加水处理药剂；

所述移动用户端通过无线网络与云平台通信。

2.如权利要求1所述的一种智能水处理系统，其特征在于：所述数据库单元包括实时数据模块、历史数据模块及数据管理模块，所述实时数据模块用于存储监测单元的实时监测数据，所述历史数据模块用于存储历史监测数据，所述数据管理模块用于管理所述实时数据模块和历史数据模块。

3.如权利要求2所述的一种智能水处理系统，其特征在于：所述智能投加单元包括投加计算模块、第一算法模块、第一调用模块及算法更新模块，所述第一算法模块为投加计算模块提供分析模型，并根据历史监测数据对分析模型匹配最优药剂投加量，所述投加计算模块基于第一调用模块所调用的实时监测数据进行分析，得出相应的药剂投加量，并下发指令通过所述变频器改变加药计量泵的加药量，所述算法更新模块用于对第一算法模块进行分析模型的更新。

4.如权利要求2所述的一种智能水处理系统，其特征在于：所述示警管理单元包括依次相电连接的防误报模块、第二算法模块、第二调用模块及报警模块，所述第二算法模块为防误报模块提供示警模型，并根据历史监测数据对示警模型匹配最接近报警触发阈值，所述防误报模块基于第二调用模块所调用的实时监测数据进行分析，得出相应的报警触发值，通过所述报警模块发出警报信息，并将警报信息推送至所述移动用户端。

5.如权利要求3或4所述的一种智能水处理系统，其特征在于：所述数据采集单元包括智能传感器模块、定位模块及投药流量计，所述智能传感器模块包括PH传感器、ORP传感器、电导传感器、余氯传感器及腐蚀传感器，所述定位模块用于定位监测终端所处的位置，所述投药流量计用于反馈所述加药计量泵加药的流量。

6.如权利要求5所述的一种智能水处理系统，其特征在于：所述云平台还包括分别与所述智能控制单元相电连接的报表管理模块、权限管理模块及显示屏，所述报表管理模块用于对采集并分析后的数据形成报表并发送给用户，所述权限管理模块用于对系统操作进行分级权限管理，所述显示屏用于显示实时监测数据和历史监测数据。

7.一种权利要求1-6任一项所述智能水处理系统的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、云平台实时获取当前智能投加单元水质监测参数；

S2、云平台接收集水系统实时采集的水质数据，数据处理单元对实时监测的水质数据进行一次筛除后分别发送至智能投加单元和示警管理单元；

S3、智能投加单元对处理后的监测数据进行二次优化后得到最优药剂投加结果，并下发指令使加药计量泵泵送最优药剂投加量，示警管理单元对处理后的监测数据进行二次优化后得到最接近报警触发值，并向移动用户端发出警报信息；

S4、监测终端根据加药指令通过变频器改变加药计量泵的加药量，以控制加药量的大小，实现水质的实时有效处理。

8.如权利要求7所述的一种智能水处理系统的处理方法，其特征在于：所述数据处理单元的处理过程为：

对某一单位时间内的监测数据进行坏值筛除，监测数据坏值的筛除以当前水质监测标准参数为基准，明显高于或低于标准参数的监测数据为坏值；

计算监测数据的有效值，监测数据的有效值为筛除坏值后某一单位时间内的平均数；

将监测数据的有效值发送至智能投加单元和示警管理单元。

9.如权利要求8所述的一种智能水处理系统的处理方法，其特征在于：所述智能投加单元的处理过程为：

第一调用模块获取相邻多个单位时间的监测数据有效值；

投加计算模块对多个监测数据有效值进行分析，得出最佳有效值，最佳有效值为多个监测数据有效值的平均数；

第一算法模块的分析模型根据历史监测数据对不同的历史监测数据值匹配最优药剂投加量，投加计算模块根据最佳有效值匹配历史监测数据值对应的数值从而得出相应的药剂投加量；

下发药剂投加量指令至监测终端，通过变频器改变加药计量泵的加药量，以改变对水系统投加的药剂量。

10.如权利要求8所述的一种智能水处理系统的处理方法，其特征在于：所述示警管理单元的处理过程为：

第二调用模块获取相邻多个单位时间的监测数据有效值；

防误报模块对多个监测数据有效值进行分析，得出最佳触发值，最佳触发值为多个监测数据有效值的平均数；

第二算法模块的示警模型根据历史监测数据对不同的历史监测数据值匹配最接近报警触发阈值，防误报模块根据最佳触发值匹配历史监测数据值对应的数值从而得出相应的报警触发值；

智能控制单元根据报警触发值通过报警模块发出警报信息，并将警报信息推送至移动用户端。

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