CN113639844B - 基于光栅测温的污水处理厂曝气设备健康情况监测方法 - Google Patents

基于光栅测温的污水处理厂曝气设备健康情况监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于光栅测温的污水处理厂曝气设备健康情况监测方法，属于污水处理技术领域，目的在于使用光纤光栅探测器对曝气盘进行检测，解决使用人工检测污水处理厂曝气设备的健康情况需要承担极大的检修成本的问题；获取曝气盘安装图纸，根据曝气盘安装图纸确定光纤光栅探测器数量，将光纤光栅探测器安装在曝气盘底部；对安装在曝气盘底部的光纤光栅探测器进行编号，绘制光纤光栅探测器安装图；通过光纤光栅探测器对曝气盘进行实时振动检测，可以及时的发现曝气盘故障，从而可以派遣维修人员对曝气盘进行维修，避免降低污水处理的效率和质量；通过使用光纤光栅探测器对曝气盘进行检测，解决通过潜水员潜入池下进行排查，检测成本高昂的问题。

Description

基于光栅测温的污水处理厂曝气设备健康情况监测方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域；具体是基于光栅测温的污水处理厂曝气设备健康情况监测方法。
背景技术
光纤光栅传感器属于光纤传感器的一种，基于光纤光栅的传感过程是通过外界物理参量对光纤布拉格波长的调制来获取传感信息，是一种波长调制型光纤传感器。光纤光栅传感器可以实现对温度、应变等物理量的直接测量，光纤光栅传感器可以贴在结构的表面或预先埋入结构中，对结构进行健康检测、冲击检测、形状控制和振动阻尼检测，监视结构的缺陷情况。
目前污水处理厂曝气池普遍在水池底部布置曝气设备，因污水处理厂需24小时运行，设备检测间隔期长；若发生设备故障检修需求，需潜水员潜入池下进行排查，检测成本高昂，单次潜水检测作业将会花费数万元，极大的增加了污水处理厂的检修成本；因此急需一种无需人工检测污水处理厂曝气设备健康情况的监测方法，解决使用人工检测污水处理厂曝气设备的健康情况需要承担极大的检修成本的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供基于光栅测温的污水处理厂曝气设备健康情况监测方法，使用光纤光栅探测器对曝气盘进行检测，解决使用人工检测污水处理厂曝气设备的健康情况需要承担极大的检修成本的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
基于光栅测温的污水处理厂曝气设备健康情况监测方法，具体方法包括：
步骤S1：获取曝气盘安装图纸，根据曝气盘安装图纸确定光纤光栅探测器数量，将光纤光栅探测器安装在曝气盘底部；
步骤S2：对安装在曝气盘底部的光纤光栅探测器进行编号，绘制光纤光栅探测器安装图；
步骤S3：根据污水处理厂的生产计划对曝气盘进行调整，当完成对曝气盘的调整后，通过光纤光栅探测器检测此时曝气盘的振动信息，曝气盘的振动信息包括曝气盘的振动频率和振动幅度，将此时检测的曝气盘振动信息标记为标准振动信息；
步骤S4：建立曝气盘振动数学模型；
步骤S5：实时获取光纤光栅探测器的检测数据，将获取到的光纤光栅探测器的检测数据输入到曝气盘振动数学模型中，获得检测结果，检测结果包括检测无故障和检测有故障，当检测结果为检测无故障时，不进行操作；当检测结果为检测有故障时，获取对应的光纤光栅探测器编号；
步骤S6：派遣维修人员对损坏的曝气盘进行维修。
进一步地，步骤S4中建立曝气盘振动数学模型的具体方法包括：获取光纤光栅探测器安装图，在光纤光栅探测器安装图中设置检测数据检测单元，所述检测数据检测单元包括标准显示节点和若干个检测显示节点，获取标准振动信息，将标准振动信息输入到标准显示节点中；
设置故障显示区单元，所述故障显示区单元用于显示被标记的检测显示节点信息；设置振动误差系数，根据振动误差系数和标准显示节点显示数据，获得检测显示节点中显示数据的合格区间；
将输入进曝气盘振动数学模型中的光纤光栅探测器检测数据显示在对应的检测显示节点中，当检测显示节点中的显示数据超过合格区间时，将对应的检测显示节点进行标记，在故障显示区单元显示对应的检测显示节点信息。
进一步地，所述检测显示节点数量与光纤光栅探测器安装图中光纤光栅探测器的数量相同。
进一步地，检测显示节点用于实时显示对应的安装光纤光栅探测器检测的振动信息。
进一步地，检测显示节点包括光纤光栅探测器编号显示区E、曝气盘振动频率显示区A和曝气盘振动幅度显示区B，标准显示节点包括标准振动频率显示区C和标准振动幅度显示区D。
本发明的有益效果：在曝气盘底部安装光纤光栅探测器，因为曝气盘正常运行时，出气均匀，曝气盘因气流运动所产生的振动呈现规律性波动，当曝气盘发生设备故障(阻塞、损坏等)时，将会影响曝气效果，减少有效气泡产生，从而改变曝气盘振动效果，此时通过光纤光栅探测器对曝气盘进行实时振动检测，就可以及时的发现曝气盘故障，从而可以派遣维修人员对曝气盘进行维修，避免降低污水处理的效率和质量；同时因为是使用光纤光栅探测器对曝气盘进行检测的，解决通过潜水员潜入池下进行排查，检测成本高昂的问题。
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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明的原理框图；
图2为本发明的曝气盘振动数学模型示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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。
如图1-2所示，基于光栅测温的污水处理厂曝气设备健康情况监测方法，具体方法包括：
步骤S1：获取曝气盘安装图纸，根据曝气盘安装图纸确定光纤光栅探测器数量，将光纤光栅探测器安装在曝气盘底部；
步骤S2：对安装在曝气盘底部的光纤光栅探测器进行编号，绘制光纤光栅探测器安装图，光纤光栅探测器安装图就是根据曝气盘安装图纸进行绘制的，再将光纤光栅探测器对应的编号标记到图纸上；
步骤S3：根据污水处理厂的生产计划对曝气盘进行调整，就是根据污水处理厂的生产计划调整曝气的气体，开始曝气后，经过一段时间曝气盘正常运行，出气均匀，此时就算完成对曝气盘的调整；
当完成对曝气盘的调整后，通过光纤光栅探测器检测此时曝气盘的振动信息，曝气盘的振动信息包括曝气盘的振动频率和振动幅度，将此时检测的曝气盘振动信息标记为标准振动信息；曝气盘正常运行时，出气均匀，曝气盘因气流运动所产生的振动呈现规律性波动；当曝气盘发生设备故障(阻塞、损坏等)时，将会影响曝气效果，减少有效气泡产生，从而改变曝气盘振动效果；
步骤S4：建立曝气盘振动数学模型；
步骤S5：实时获取光纤光栅探测器的检测数据，将获取到的光纤光栅探测器的检测数据输入到曝气盘振动数学模型中，获得检测结果，检测结果包括检测无故障和检测有故障，检测无故障就是曝气盘振动数学模型中故障显示区单元无数据显示，检测有故障就是曝气盘振动数学模型中故障显示区单元显示检测显示节点信息；当检测结果为检测无故障时，不进行操作；当检测结果为检测有故障时，获取对应的光纤光栅探测器编号；
步骤S6：派遣维修人员对损坏的曝气盘进行维修；
如图2所示，步骤S4中建立曝气盘振动数学模型的具体方法包括：获取光纤光栅探测器安装图，在光纤光栅探测器安装图中设置检测数据检测单元，所述检测数据检测单元包括标准显示节点和若干个检测显示节点，所述检测显示节点数量与光纤光栅探测器安装图中光纤光栅探测器的数量相同；
检测显示节点用于实时显示对应的安装光纤光栅探测器检测的振动信息，检测显示节点包括光纤光栅探测器编号显示区E、曝气盘振动频率显示区A和曝气盘振动幅度显示区B，标准显示节点包括标准振动频率显示区C和标准振动幅度显示区D，获取标准振动信息，将标准振动信息输入到标准显示节点中；
设置故障显示区单元，所述故障显示区单元用于显示被标记的检测显示节点信息；设置振动误差系数，振动误差系数由专家组根据曝气盘振动检测数据进行设置，根据振动误差系数和标准显示节点显示数据，获得检测显示节点中显示数据的合格区间，将输入进曝气盘振动数学模型中的光纤光栅探测器检测数据显示在对应的检测显示节点中；
当检测显示节点中的显示数据超过合格区间时，将对应的检测显示节点进行标记，在故障显示区单元显示对应的检测显示节点信息；
步骤S6中派遣维修人员对损坏的曝气盘进行维修的方法包括：
步骤SA1：获取维修人员个人信息，个人信息包括年龄、性别、联系方式和维修工龄，将维修人员标记为i，其中i＝1、2、……、n，n为正整数；
步骤SA3：将维修人员的维修工龄标记为Pi；
步骤SA4：获取维修人员的工作状态，工作状态包括空闲状态和忙碌状态，将维修人员的工作状态标记为Li；
步骤SA5：获取维修人员的维修报价，并将维修人员的维修报价标记为Ki；将维修人员、维修人员的维修工龄、维修人员的工作状态和维修人员的维修报价进行去除量纲取其数值计算；
步骤SA6：根据公式Qi＝λ*(b1*Pi*b2*Li)/(b3*Ki+1)获取得到优先值Qi，其中，b1、b2、b3均为比例系数，取值范围为1<b1≤2，0≤b2≤1，0<b3≤1，λ为修正因子，取值范围为0<λ≤1，当维修人员的工作状态是忙碌状态时，Li＝0，当维修人员的工作状态是空闲状态时，Li＝1；
步骤SA7：将优先值Qi按照由大到小的顺序进行排列，并派遣优先值Qi排列第一的维修人员进行维修。
上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况设定。
本发明在使用时，获取曝气盘安装图纸，根据曝气盘安装图纸确定光纤光栅探测器数量，将光纤光栅探测器安装在曝气盘底部；对安装在曝气盘底部的光纤光栅探测器进行编号，绘制光纤光栅探测器安装图；根据污水处理厂的生产计划对曝气盘进行调整；当完成对曝气盘的调整后，通过光纤光栅探测器检测此时曝气盘的振动信息，将此时检测的曝气盘振动信息标记为标准振动信息；建立曝气盘振动数学模型；获取光纤光栅探测器安装图，在光纤光栅探测器安装图中设置检测数据检测单元，获取标准振动信息，将标准振动信息输入到标准显示节点中；设置故障显示区单元，设置振动误差系数，根据振动误差系数和标准显示节点显示数据，获得检测显示节点中显示数据的合格区间，将输入进曝气盘振动数学模型中的光纤光栅探测器检测数据显示在对应的检测显示节点中，当检测显示节点中的显示数据超过合格区间时，将对应的检测显示节点进行标记，在故障显示区单元显示对应的检测显示节点信息；实时获取光纤光栅探测器的检测数据，将获取到的光纤光栅探测器的检测数据输入到曝气盘振动数学模型中，获得检测结果，检测结果包括检测无故障和检测有故障，当检测结果为检测无故障时，不进行操作；当检测结果为检测有故障时，获取对应的光纤光栅探测器编号；派遣维修人员对损坏的曝气盘进行维修。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于光栅测温的污水处理厂曝气设备健康情况监测方法，其特征在于，具体方法包括：
步骤S1：将光纤光栅探测器安装在曝气盘底部；
步骤S2：对安装在曝气盘底部的光纤光栅探测器进行编号，绘制光纤光栅探测器安装图；
步骤S3：根据污水处理厂的生产计划对曝气盘进行调整，当完成对曝气盘的调整后，通过光纤光栅探测器检测此时曝气盘的振动信息，曝气盘的振动信息包括曝气盘的振动频率和振动幅度，将此时检测的曝气盘振动信息标记为标准振动信息；
步骤S4：建立曝气盘振动数学模型；
步骤S4中建立曝气盘振动数学模型的具体方法包括：获取光纤光栅探测器安装图，在光纤光栅探测器安装图中设置检测数据检测单元，所述检测数据检测单元包括标准显示节点和若干个检测显示节点，获取标准振动信息，将标准振动信息输入到标准显示节点中；
设置故障显示区单元，所述故障显示区单元用于显示被标记的检测显示节点信息；设置振动误差系数，根据振动误差系数和标准显示节点显示数据，获得检测显示节点中显示数据的合格区间；
将输入进曝气盘振动数学模型中的光纤光栅探测器检测数据显示在对应的检测显示节点中，当检测显示节点中的显示数据超过合格区间时，将对应的检测显示节点进行标记，在故障显示区单元显示对应的检测显示节点信息；
步骤S5：实时获取光纤光栅探测器的检测数据，将获取到的光纤光栅探测器的检测数据输入到曝气盘振动数学模型中，获得检测结果，检测结果包括检测无故障和检测有故障，当检测结果为检测无故障时，不进行操作；当检测结果为检测有故障时，获取对应的光纤光栅探测器编号；
步骤S6：派遣维修人员对损坏的曝气盘进行维修。
2.根据权利要求1所述的基于光栅测温的污水处理厂曝气设备健康情况监测方法，其特征在于，所述检测显示节点数量与光纤光栅探测器安装图中光纤光栅探测器的数量相同。
3.根据权利要求1所述的基于光栅测温的污水处理厂曝气设备健康情况监测方法，其特征在于，检测显示节点用于实时显示对应的安装光纤光栅探测器检测的振动信息。
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