CN111999457A - 一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表 - Google Patents

一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表 Download PDF

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Abstract

本发明涉及污水处理厂出水在线监测技术领域，具体是一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表，包括操作和显示装置，所述操作和显示装置的下表面安装有卡接构件，所述操作和显示装置的一侧电极连接有连接线，所述连接线的一端安装有水质参数测量装置，所述水质参数测量装置的上表面一端安装有传感模块，所述水质参数测量装置的一端焊接有测量装置安装管，所述操作和显示装置的内部安装有中央处理装置，所述中央处理装置的一侧外表面安装有弹簧。本发明可根据不同要求进行自主配备，可以根据污水厂出水水质参数变化自动调整Attention‑CNN网络参数，可以连接多个水质参数测量模块，设置有防震结构。

Description

一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表
技术领域
本发明涉及污水处理厂出水在线监测技术领域，具体是一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表。
背景技术
为确保污水厂一直处于稳定、安全的运行状态，首先要对污水处理过程中的关键指标进行实时监测，例如化学需氧量(COD)、总固体悬浮物(TSS)、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(SNH)等，通过监测这些指标可以反映出污水处理工艺性能、出水质量和经济效益，进而根据监控结果来优化及控制污水处理过程，近年来，随着污水厂节能减排工作的持续进行，污水厂出水SNH、出水COD和出水TSS的浓度大大降低，而出水TP和TN的污染却日益严重，磷(P)和氮(N)被过量排入受纳水体会导致水华和水体富营养化，同时N、P也是评价受纳水体营养状态的重要性指标，因此对污水处理厂出水TP和TN进行在线监测成为解决水体富营养化问题的关键。
但是，当今城镇污水厂TP和TN的浓度主要通过国标法(分别为钼酸铵分光光度法和碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法)在专门实验室测定，国标法有很高的测量精度，但实验步骤繁琐，化学反应时间长，不能够将其浓度及时反映出来，一些污水厂曾采用一些精密仪器来测量TP和TN，常用的精密仪器有总磷在线监测仪和总氮在线检测仪，尽管这些仪器灵敏度高，能精准测量水样的浓度，但这些检测仪的价格和后期的维护费用较高，而且测量过程非常耗时，远远不能满足实时测量出TP和TN浓度的需要，市场上的单个装置一般只能检测单个位置处的水液，不利于多位置监测的要求，大多没有防震动结构，液体冲击管道带来的震动，导致控制器震动，使用寿命较低。因此，本领域技术人员提供了一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表，包括操作和显示装置，所述操作和显示装置的下表面安装有卡接构件，所述操作和显示装置的一侧电极连接有连接线，所述连接线的一端安装有水质参数测量装置，所述水质参数测量装置的上表面一端安装有传感模块，所述水质参数测量装置的一端焊接有测量装置安装管，所述操作和显示装置的内部安装有中央处理装置，所述中央处理装置的一侧外表面安装有弹簧，所述操作和显示装置的上表面一端安装有显示屏，所述操作和显示装置的上表面另一端安装有控制按键。
作为本发明进一步的方案：所述操作和显示装置的一侧安装有防水USB接口，所述防水USB接口的内部插入安装有USB接头，所述水质参数测量装置的内部传感模块的下端位置处安装有PH电极传感器、流量传感器与温度传感器，所述传感模块的内部安装有传感信号处理器。
作为本发明再进一步的方案：所述卡接构件的上端设置有上卡环，所述卡接构件的下端上卡环的下表面位置处安装有下卡环，所述上卡环的上表面焊接有安装板，所述上卡环与下卡环的后端连接处铰接有铰接件，所述上卡环与下卡环的前端安装有固定件。
作为本发明再进一步的方案：所述传感模块的输出端通过连接线电极连接操作和显示装置的输入端，所述水质参数测量装置设置有两组，两组所述水质参数测量装置均通过连接线电极连接操作和显示装置的输入端。
作为本发明再进一步的方案：所述卡接构件设置有两组，两组所述卡接构件对应安装在操作和显示装置的下表面一端位置处，所述水质参数测量装置的两端均焊接有测量装置安装管，所述水质参数测量装置通过测量装置安装管与被检测管道贯通连接，所述中央处理装置的两侧外表面均安装有弹簧，所述中央处理装置通过弹簧安装在操作和显示装置的内部位置处。
作为本发明再进一步的方案：所述连接线与操作和显示装置通过USB接头与防水USB 接口电极连接，所述PH电极传感器、流量传感器与温度传感器的输出端电极连接传感信号处理器的输入端，所述传感信号处理器的输出端电极连接连接线的输入端，所述连接线的输出端电极连接中央处理装置的输入端，所述中央处理装置的输出端电极连接显示屏与控制按键的输入端。
作为本发明再进一步的方案：所述仪表由硬件部分和软件部分构成，硬件部分包括水质参数测量装置、操作和显示装置和中央处理装置组成；
软件部分为基于Attention-CNN网络的污水厂出水总磷总氮浓度预测模型，所述水质参数测量装置是用来获取污水处理过程中的辅助变量，所述中央处理装置是PC机，可根据不同要求进行自主配备，传感模块和中央处理装置之间通过连接线进行数据通讯，所述软件部分为总磷总氮二合一智能在线监测系统的核心，开发语言为MATLAB语言，水质参数测量模块获取的数据经过处理后作为模型的输入，从而建立基于Attention-CNN网络的污水厂总磷总氮浓度预测模型，另外软件部分还有查询历史数据和越限报警的功能。
作为本发明再进一步的方案：所述上卡环与下卡环的后端通过铰接件转动连接，所述上卡环与下卡环的前端通过固定件固定，所述卡接构件通过安装板固定在操作和显示装置的下表面一端位置处。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明公开了一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表，本仪表由硬件部分和软件部分构成，硬件部分包括水质参数测量装置、操作和显示装置和中央处理装置组成，软件部分为基于Attention-CNN网络的污水厂总磷总氮浓度预测模型，水质参数测量装置由一个温度传感器、一个小型流量计和一个pH计组成，中央处理模块是PC机，可根据不同要求进行自主配备，水质参数测量模块和中央处理模块之间通过USB接口进行数据通讯，软件部分为总磷总氮二合一智能在线监测仪表的核心，开发语言为MATLAB语言，水质参数测量模块获取的数据经过处理后作为模型的输入，从而建立基于Attention-CNN网络的污水厂总磷总氮浓度预测模型，本发明可以根据污水厂出水水质参数变化自动调整Attention-CNN网络参数，使模型进行在线学习，对污水厂总磷总氮浓度进行快速实时监测，该系统还可以用于相关环境监测部门，为水质污染防控政策的实施提供依据，防止发生严重污染，本装置可以连接多个水质参数测量模块，进行不同位置处水质监测，本装置设置有防震结构，避免水液冲击过程，管道震动损坏中央处理模块的问题，增加装置的使用寿命。
附图说明
图1为一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表的结构示意图；
图2为一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表中操作和显示装置的透视图；
图3为一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表中水质参数测量装置的透视图；
图4为一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表中卡接构件的结构示意图。
图中：1、操作和显示装置；2、水质参数测量装置；3、卡接构件；4、连接线；5、显示屏；6、控制按键；7、防水USB接口；8、中央处理装置；9、弹簧；10、传感模块； 11、测量装置安装管；12、USB接头；13、传感信号处理器；14、PH电极传感器；15、流量传感器；16、温度传感器；17、上卡环；18、下卡环；19、安装板；20、铰接件；21、固定件。
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。
请参阅图1～4，本发明实施例中，一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表，包括操作和显示装置1，操作和显示装置1的下表面安装有卡接构件3，操作和显示装置1的一侧电极连接有连接线4，连接线4的一端安装有水质参数测量装置2，水质参数测量装置2的上表面一端安装有传感模块10，水质参数测量装置2的一端焊接有测量装置安装管11，操作和显示装置1的内部安装有中央处理装置8，中央处理装置8的一侧外表面安装有弹簧9，操作和显示装置1的上表面一端安装有显示屏5，操作和显示装置1 的上表面另一端安装有控制按键6，传感模块10的输出端通过连接线4电极连接操作和显示装置1的输入端，水质参数测量装置2设置有两组，两组水质参数测量装置2均通过连接线4电极连接操作和显示装置1的输入端，卡接构件3设置有两组，两组卡接构件3对应安装在操作和显示装置1的下表面一端位置处，水质参数测量装置2的两端均焊接有测量装置安装管11，水质参数测量装置2通过测量装置安装管11与被检测管道贯通连接，中央处理装置8的两侧外表面均安装有弹簧9，中央处理装置8通过弹簧9安装在操作和显示装置1的内部位置处，首先，取出装置，把操作和显示装置1通过卡接构件3固定安装在管道上，把水质参数测量装置2通过测量装置安装管11贯通安装到管道上，根据需要，可在管道的不同位置安装两组水质参数测量装置2，然后，通过连接线4水质参数测量装置2电极连接操作和显示装置1与水质参数测量装置2，把操作和显示装置1接入电源，按压控制按键6开启装置，传感模块10运行检测水液的PH值、流量与温度，把检测信息发送到中央处理装置8的内部，并显示到显示屏5上，通过显示屏5观看装置的检测信息。
在图2、3中：操作和显示装置1的一侧安装有防水USB接口7，防水USB接口7的内部插入安装有USB接头12，水质参数测量装置2的内部传感模块10的下端位置处安装有 PH电极传感器14、流量传感器15与温度传感器16，传感模块10的内部安装有传感信号处理器13，连接线4与操作和显示装置1通过USB接头12与防水USB接口7电极连接， PH电极传感器14、流量传感器15与温度传感器16的输出端电极连接传感信号处理器13 的输入端，传感信号处理器13的输出端电极连接连接线4的输入端，连接线4的输出端电极连接中央处理装置8的输入端，中央处理装置8的输出端电极连接显示屏5与控制按键6的输入端，仪表由硬件部分和软件部分构成，硬件部分包括水质参数测量装置2、操作和显示装置1和中央处理装置8组成，软件部分为基于Attention-CNN网络的污水厂出水总磷总氮浓度预测模型，水质参数测量装置2是用来获取污水处理过程中的辅助变量，中央处理装置8是PC机，可根据不同要求进行自主配备，传感模块10和中央处理装置8 之间通过连接线4进行数据通讯，软件部分为总磷总氮二合一智能在线监测系统的核心，开发语言为MATLAB语言，水质参数测量模块获取的数据经过处理后作为模型的输入，从而建立基于Attention-CNN网络的污水厂总磷总氮浓度预测模型，另外软件部分还有查询历史数据和越限报警的功能，把对应水质参数测量装置2上的USB接头12插入防水USB 接口7的内部，电极连接操作和显示装置1与水质参数测量装置2，把操作和显示装置1 接入电源，按压控制按键6开启装置，PH电极传感器14、流量传感器15与温度传感器16 运行检测水液的PH值、流量与温度，把检测信息通过传感信号处理器13的处理后进入中央处理装置8的内部，并显示到显示屏5上，通过显示屏5观看装置的检测信息。
在图4中：卡接构件3的上端设置有上卡环17，卡接构件3的下端上卡环17的下表面位置处安装有下卡环18，上卡环17的上表面焊接有安装板19，上卡环17与下卡环18 的后端连接处铰接有铰接件20，上卡环17与下卡环18的前端安装有固定件21，上卡环 17与下卡环18的后端通过铰接件20转动连接，上卡环17与下卡环18的前端通过固定件 21固定，卡接构件3通过安装板19固定在操作和显示装置1的下表面一端位置处，固定时，分离固定件21对上卡环17与下卡环18的固定，通过铰接件20转动打开上卡环17 与下卡环18，把卡接构件3卡合到管道外表面，把水质参数测量装置2通过测量装置安装管11贯通安装到管道上，根据需要，可在管道的不同位置安装两组水质参数测量装置2。
需要说明的是：PH电极传感器14(型号为JY-PH6020)，流量传感器15(型号为RECHNER)，温度传感器16(型号为QAP21.3/8000)，传感信号处理器13(型号为BISS0001)。
本发明的工作原理是：首先，取出装置，把操作和显示装置1通过卡接构件3固定安装在管道上，固定时，分离固定件21对上卡环17与下卡环18的固定，通过铰接件20转动打开上卡环17与下卡环18，把卡接构件3卡合到管道外表面，把水质参数测量装置2 通过测量装置安装管11贯通安装到管道上，根据需要，可在管道的不同位置安装两组水质参数测量装置2，然后，把对应水质参数测量装置2上的USB接头12插入防水USB接口 7的内部，电极连接操作和显示装置1与水质参数测量装置2，把操作和显示装置1接入电源，按压控制按键6开启装置，PH电极传感器14、流量传感器15与温度传感器16运行检测水液的PH值、流量与温度，把检测信息通过传感信号处理器13的处理后进入中央处理装置8的内部，并显示到显示屏5上，通过显示屏5观看装置的检测信息。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表，包括操作和显示装置（1），其特征在于，所述操作和显示装置（1）的下表面安装有卡接构件（3），所述操作和显示装置（1）的一侧电极连接有连接线（4），所述连接线（4）的一端安装有水质参数测量装置（2），所述水质参数测量装置（2）的上表面一端安装有传感模块（10），所述水质参数测量装置（2）的一端焊接有测量装置安装管（11），所述操作和显示装置（1）的内部安装有中央处理装置（8），所述中央处理装置（8）的一侧外表面安装有弹簧（9），所述操作和显示装置（1）的上表面一端安装有显示屏（5），所述操作和显示装置（1）的上表面另一端安装有控制按键（6）。
2.根据权利要求1所述的一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表，其特征在于，所述操作和显示装置（1）的一侧安装有防水USB接口（7），所述防水USB接口（7）的内部插入安装有USB接头（12），所述水质参数测量装置（2）的内部传感模块（10）的下端位置处安装有PH电极传感器（14）、流量传感器（15）与温度传感器（16），所述传感模块（10）的内部安装有传感信号处理器（13）。
3.根据权利要求1所述的一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表，其特征在于，所述卡接构件（3）的上端设置有上卡环（17），所述卡接构件（3）的下端上卡环（17）的下表面位置处安装有下卡环（18），所述上卡环（17）的上表面焊接有安装板（19），所述上卡环（17）与下卡环（18）的后端连接处铰接有铰接件（20），所述上卡环（17）与下卡环（18）的前端安装有固定件（21）。
4.根据权利要求1所述的一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表，其特征在于，所述传感模块（10）的输出端通过连接线（4）电极连接操作和显示装置（1）的输入端，所述水质参数测量装置（2）设置有两组，两组所述水质参数测量装置（2）均通过连接线（4）电极连接操作和显示装置（1）的输入端。
5.根据权利要求1所述的一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表，其特征在于，所述卡接构件（3）设置有两组，两组所述卡接构件（3）对应安装在操作和显示装置（1）的下表面一端位置处，所述水质参数测量装置（2）的两端均焊接有测量装置安装管（11），所述水质参数测量装置（2）通过测量装置安装管（11）与被检测管道贯通连接，所述中央处理装置（8）的两侧外表面均安装有弹簧（9），所述中央处理装置（8）通过弹簧（9）安装在操作和显示装置（1）的内部位置处。
6.根据权利要求2所述的一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表，其特征在于，所述连接线（4）与操作和显示装置（1）通过USB接头（12）与防水USB接口（7）电极连接，所述PH电极传感器（14）、流量传感器（15）与温度传感器（16）的输出端电极连接传感信号处理器（13）的输入端，所述传感信号处理器（13）的输出端电极连接连接线（4）的输入端，所述连接线（4）的输出端电极连接中央处理装置（8）的输入端，所述中央处理装置（8）的输出端电极连接显示屏（5）与控制按键（6）的输入端。
7.根据权利要求2所述的一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表，其特征在于，所述仪表由硬件部分和软件部分构成，硬件部分包括水质参数测量装置（2）、操作和显示装置（1）和中央处理装置（8）组成；
软件部分为基于Attention-CNN网络的污水厂出水总磷总氮浓度预测模型，所述水质参数测量装置（2）是用来获取污水处理过程中的辅助变量，所述中央处理装置（8）是PC机，可根据不同要求进行自主配备，传感模块（10）和中央处理装置（8）之间通过连接线（4）进行数据通讯，所述软件部分为总磷总氮二合一智能在线监测系统的核心，开发语言为MATLAB语言，水质参数测量模块获取的数据经过处理后作为模型的输入，从而建立基于Attention-CNN网络的污水厂总磷总氮浓度预测模型，另外软件部分还有查询历史数据和越限报警的功能。
8.根据权利要求3所述的一种城镇污水厂出水总磷总氮二合一智能在线监测仪表，其特征在于，所述上卡环（17）与下卡环（18）的后端通过铰接件（20）转动连接，所述上卡环（17）与下卡环（18）的前端通过固定件（21）固定，所述卡接构件（3）通过安装板（19）固定在操作和显示装置（1）的下表面一端位置处。
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