CN114911209A - 一种基于数据分析的大蒜加工废水处理管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污水处理领域，涉及数据分析技术，用于解决现有的大蒜加工废水处理管理系统无法对污水处理设备的污水处理效果进行预测的问题，具体是一种基于数据分析的大蒜加工废水处理管理系统，包括管理平台，所述管理平台通信连接有处理监控模块、异常分析模块、整体分析模块以及存储模块；所述处理监控模块用于对大蒜加工废水的处理设备进行运行监测，将大蒜加工废水的处理工艺中的设备标记为监测对象，在监测对象的排出端进行污水检测并得到监测对象的处理系数，通过处理系数的数值大小将监测对象标记为正常对象或异常对象；本发明可以实时对污水处理效果进行监控，在出现污水处理效果不达标时及时进行预警。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，涉及数据分析技术，具体是一种基于数据分析的大蒜加工废水处理管理系统。
背景技术
大蒜食品加工企业废水中富含多种营养物质，比如蛋白质、氨基酸、糖类等，正是因为这些营养物质，大蒜废水极易导致水体的富营养化。
现有的大蒜加工废水处理管理系统仅能够对每道工序排出的污水进行监测并通过监测结果对污水处理效果进行判定，但是无法对污水处理设备的整体工作状态进行监控，随着设备工作时间的增加，污水处理设备的处理效果会逐渐减弱，现有的大蒜加工废水处理管理系统无法对污水处理设备的污水处理效果进行预测，进而无法提前采取应对措施以防止出现污水处理不合格现象的发生。
针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于数据分析的大蒜加工废水处理管理系统，用于解决现有的大蒜加工废水处理管理系统无法对污水处理设备的污水处理效果进行预测的问题；
本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以对污水处理设备的污水处理效果进行预测的大蒜加工废水处理管理系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于数据分析的大蒜加工废水处理管理系统，包括管理平台，所述管理平台通信连接有处理监控模块、异常分析模块、整体分析模块以及存储模块；
所述处理监控模块用于对大蒜加工废水的处理设备进行运行监测，将大蒜加工废水的处理工艺中的设备标记为监测对象，在监测对象的排出端进行污水检测并得到监测对象的处理系数，通过处理系数的数值大小将监测对象标记为正常对象或异常对象；
所述异常分析模块用于对异常对象的运行异常原因进行分析；
所述整体分析模块用于对正常对象进行整体运行监测分析，将正常对象的运行周期分割为若干个监测时段，将监测时段内正常对象的处理系数的最大值与最小值的平均值标记为监测时段的处理表现值，将所有监测时段的处理表现值建立处理集合，对处理集合进行方差计算得到波动系数，通过存储模块获取到波动阈值，将波动系数与波动阈值进行比较：
若波动系数小于等于波动阈值，则判定正常对象的整体运行状态满足要求，整体分析模块向管理平台发送整体合格信号；
若波动系数大于波动阈值，则判定正常对象的整体运行状态不满足要求，将对应的正常对象标记为波动对象，对波动对象进行规律分析。
作为本发明的一种优选实施方式，监测对象的处理系数的获取过程包括：获取监测对象排出污水的有机数据、氨元数据以及氮元数据，监测对象的有机数据为排除污水的有机物浓度值，监测对象的氨元数据为排除污水的氨元素浓度值，监测对象i的氮元数据为排除污水的氮元素浓度值；通过对监测对象排出污水的有机数据、氨元数据以及氮元数据进行数值计算得到处理系数。
作为本发明的一种优选实施方式，将监测对象标记为正常对象或异常对象的具体过程包括：通过存储模块获取到监测对象的处理阈值，将监测对象的处理系数与处理阈值进行比较：若处理系数大于等于处理阈值，则判定监测对象的污水处理效果不满足要求，将对应的监测对象标记为异常对象，处理监控模块将运行异常信号发送至管理平台，管理平台接收到运行异常信号后将运行异常信号发送至异常分析模块；若处理系数小于处理阈值，则判定监测对象的污水处理效果满足要求，将对应的监测对象标记为正常对象，处理监控模块将整体分析信号发送至管理平台，管理平台接收到整体分析信号后将整体分析信号发送至整体分析模块。
作为本发明的一种优选实施方式，异常分析模块接对异常对象的运行异常原因进行分析的具体过程包括：获取异常对象的动力元件的输出功率，通过存储模块获取到功率阈值，将输出功率与功率阈值进行比较：
若输出功率小于功率阈值，则判定异常原因为动力不足，异常分析模块向管理平台发送动力检修信号，管理平台接收到动力检修信号后将动力检修信号发送至管理人员的手机终端；
若输出功率大于等于功率阈值，则进行药剂检测。
作为本发明的一种优选实施方式，药剂检测的具体过程包括：获取L1分钟内添加的药剂总重量并标记药重值，通过存储模块获取到药重阈值，将药重值与药重阈值进行比较：
若药重值小于药重阈值，则判定异常原因为药剂添加不足，异常分析模块向管理平台发送加药检修信号，管理平台接收到加药检修信号后将加药检修信号发送至管理人员的手机终端；
若药重值大于等于药重阈值，则判定异常原因为过滤故障，异常分析模块向管理平台发送过滤检修信号，管理平台接收到过滤检修信号后将过滤检修信号发送至管理人员的手机终端。
作为本发明的一种优选实施方式，对波动对象进行规律分析的具体过程包括：以运行时间为X轴、处理系数为Y轴建立直角坐标系，以监测时段的开始时间为横坐标、监测时段的处理表现值为纵坐标在直角坐标系中标出若干个点并标记为分析点，在直角坐标系的第一象限绘制分析射线，分析射线与直角坐标系的横坐标相平行，分析射线的端点的坐标值为（0，FX），FX的取值由监测对象对应的处理阈值进行数值计算得到；
将位于分析射线上侧的分析点标记为异常点，将异常点的横坐标建立异常集合，对异常集合进行方差计算得到异常集合的分离系数，通过存储模块获取到分离阈值，将分离系数与分离阈值进行比较：
若分离系数小于等于分离阈值，则判定波动对象的运行状态存在规律，将异常集合中数值最小的子集标记为起始时间，将异常集合中数值最大的子集对应的监测时段的结束时间标记为终结时间，由起始时间与终结时间构成规律时段，将规律时段发送至管理平台，管理平台接收到规律时段后将规律时段发送至管理人员的手机终端；
若分离系数大于分离阈值，则判定波动对象的运行状态不存在规律。
作为本发明的一种优选实施方式，该基于数据分析的大蒜加工废水处理管理系统的工作方法，包括以下步骤：
步骤一：对大蒜加工废水的处理设备进行运行监测并得到监测对象的处理系数，通过处理系数的数值大小对监测对象的污水处理效果是否满足要求进行判定；
步骤二：对异常对象的运行异常原因进行分析并将异常原因判定为动力不足、药剂添加不足或过滤故障；
步骤三：对正常对象进行整体运行监测并得到正常对象的波动系数，通过波动系数的数值大小对正常对象的整体运行状态是否满足要求进行判定，在整体运行状态不满足要求时将对应的正常对象标记为波动对象，对波动对象进行规律分析并得到分离系数，通过分离系数的数值大小对波动对象运行状态是否存在规律进行判定，在运行状态存在规律时将规律时段发送至管理平台。
本发明具备下述有益效果：
1、通过对大蒜加工废水的处理设备进行运行监测可以实时对污水处理效果进行监控，在出现污水处理效果不达标时及时进行预警，为每一道处理工序设定监测标准，从而在出现处理异常时可以及时对异常工序进行因素分析；
2、通过对异常对象的运行异常原因进行分析可以在出现处理设备出现运行异常的情况时及时进行原因排查，将异常原因反馈之后，管理人员可直接针对异常原因进行检修，进而提高检修效率；
3、通过对正常对象进行整体运行监测可以对运行正常的监测对象的运行状态进行预测，在正常对象的处理效果出现明显波动时进行规律分析，通过规律分析的结果可以对设备运行时间与污水处理效果的影响程度进行预测，进而在出现污水处理不达标的现象之前进行预警，避免污水处理不达标的现象发生。
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为本发明实施例一的系统框图；
图2为本发明实施例二的方法流程图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，一种基于数据分析的大蒜加工废水处理管理系统，包括管理平台，管理平台通信连接有处理监控模块、异常分析模块、整体分析模块以及存储模块。
处理监控模块用于对大蒜加工废水的处理设备进行运行监测：将大蒜加工废水的处理工艺中的设备标记为监测对象i，i=1，2，…，n，n为正整数，在监测对象i的排出端进行污水检测：获取监测对象i排出污水的有机数据YJi、氨元数据AYi以及氮元数据DYi，监测对象i的有机数据YJi为排除污水的有机物浓度值，监测对象i的氨元数据AYi为排除污水的氨元素浓度值，监测对象i的氮元数据DYi为排除污水的氮元素浓度值，通过公式CLi=α1*YJi+α2*AY+α3*DYi得到监测对象i排除污水的处理系数CLi，需要说明的是，处理系数是一个反应监测对象的污水处理效果好坏的数值，处理系数的数值越低，则表示监测对象的污水处理效果越好；其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1；通过存储模块获取到监测对象i的处理阈值CLimax，将监测对象i的处理系数CLi与处理阈值CLimax进行比较：若处理系数CLi大于等于处理阈值CLimax，则判定监测对象i的污水处理效果不满足要求，将对应的监测对象标记为异常对象，处理监控模块将运行异常信号发送至管理平台，管理平台接收到运行异常信号后将运行异常信号发送至异常分析模块；若处理系数CLi小于处理阈值CLimax，则判定监测对象i的污水处理效果满足要求，将对应的监测对象标记为正常对象，处理监控模块将整体分析信号发送至管理平台，管理平台接收到整体分析信号后将整体分析信号发送至整体分析模块；对大蒜加工废水的处理设备进行运行监测可以实时对污水处理效果进行监控，在出现污水处理效果不达标时及时进行预警，为每一道处理工序设定监测标准，从而在出现处理异常时可以及时对异常工序进行因素分析。
异常分析模块接收到运行异常信号后对异常对象的运行异常原因进行分析：获取异常对象的动力元件的输出功率，通过存储模块获取到功率阈值，将输出功率与功率阈值进行比较：若输出功率小于功率阈值，则判定异常原因为动力不足，异常分析模块向管理平台发送动力检修信号，管理平台接收到动力检修信号后将动力检修信号发送至管理人员的手机终端，管理人员接收到动力检修信号后对监测对象的动力元件进行检修；若输出功率大于等于功率阈值，则进行药剂检测：获取L1分钟内添加的药剂总重量并标记药重值，L1为数值常量，L1的数值由管理人员自行设置，通过存储模块获取到药重阈值，将药重值与药重阈值进行比较：若药重值小于药重阈值，则判定异常原因为药剂添加不足，异常分析模块向管理平台发送加药检修信号，管理平台接收到加药检修信号后将加药检修信号发送至管理人员的手机终端；若药重值大于等于药重阈值，则判定异常原因为过滤故障，异常分析模块向管理平台发送过滤检修信号，管理平台接收到过滤检修信号后将过滤检修信号发送至管理人员的手机终端；对异常对象的运行异常原因进行分析可以在出现处理设备出现运行异常的情况时及时进行原因排查，将异常原因反馈之后，管理人员可直接针对异常原因进行检修，进而提高检修效率。
整体分析模块接收到整体分析信号后对正常对象进行整体运行监测：将正常对象的运行周期分割为若干个监测时段，将监测时段内正常对象的处理系数的最大值与最小值的平均值标记为监测时段的处理表现值，将所有监测时段的处理表现值建立处理集合，对处理集合进行方差计算得到波动系数，通过存储模块获取到波动阈值，将波动系数与波动阈值进行比较：若波动系数小于等于波动阈值，则判定正常对象的整体运行状态满足要求，整体分析模块向管理平台发送整体合格信号；若波动系数大于波动阈值，则判定正常对象的整体运行状态不满足要求，将对应的正常对象标记为波动对象，对波动对象进行规律分析：以运行时间为X轴、处理系数为Y轴建立直角坐标系，以监测时段的开始时间为横坐标、监测时段的处理表现值为纵坐标在直角坐标系中标出若干个点并标记为分析点，在直角坐标系的第一象限绘制分析射线，分析射线与直角坐标系的横坐标相平行，分析射线的端点的坐标值为（0，FX），FX的获取过程包括：FX=t1*CLimax，其中t1为比例系数，0.65≤t1≤0.75；将位于分析射线上侧的分析点标记为异常点，将异常点的横坐标建立异常集合，对异常集合进行方差计算得到异常集合的分离系数，通过存储模块获取到分离阈值，将分离系数与分离阈值进行比较：若分离系数小于等于分离阈值，则判定波动对象的运行状态存在规律，将异常集合中数值最小的子集标记为起始时间，将异常集合中数值最大的子集对应的监测时段的结束时间标记为终结时间，由起始时间与终结时间构成规律时段，将规律时段发送至管理平台，管理平台接收到规律时段后将规律时段发送至管理人员的手机终端；若分离系数大于分离阈值，则判定波动对象的运行状态不存在规律；对正常对象进行整体运行监测可以对运行正常的监测对象的运行状态进行预测，在正常对象的处理效果出现明显波动时进行规律分析，通过规律分析的结果可以对设备运行时间与污水处理效果的影响程度进行预测，进而在出现污水处理不达标的现象之前进行预警，避免污水处理不达标的现象发生。
实施例二
如图2所示，一种基于数据分析的大蒜加工废水处理管理方法，包括以下步骤：
步骤一：对大蒜加工废水的处理设备进行运行监测并得到监测对象的处理系数，通过处理系数的数值大小对监测对象的污水处理效果是否满足要求进行判定，在出现污水处理效果不达标时及时进行预警，为每一道处理工序设定监测标准，从而在出现处理异常时可以及时对异常工序进行因素分析；
步骤二：对异常对象的运行异常原因进行分析并将异常原因判定为动力不足、药剂添加不足或过滤故障，将异常原因反馈之后，管理人员可直接针对异常原因进行检修，进而提高检修效率；
步骤三：对正常对象进行整体运行监测并得到正常对象的波动系数，通过波动系数的数值大小对正常对象的整体运行状态是否满足要求进行判定，在整体运行状态不满足要求时将对应的正常对象标记为波动对象，对波动对象进行规律分析并得到分离系数，通过分离系数的数值大小对波动对象运行状态是否存在规律进行判定，在运行状态存在规律时将规律时段发送至管理平台，在出现污水处理不达标的现象之前进行预警，避免污水处理不达标的现象发生。
一种基于数据分析的大蒜加工废水处理管理系统，工作时，对大蒜加工废水的处理设备进行运行监测并得到监测对象的处理系数，通过处理系数的数值大小对监测对象的污水处理效果是否满足要求进行判定；对异常对象的运行异常原因进行分析并将异常原因判定为动力不足、药剂添加不足或过滤故障；对正常对象进行整体运行监测并得到正常对象的波动系数，通过波动系数的数值大小对正常对象的整体运行状态是否满足要求进行判定。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，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。
上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式CLi=α1*YJi+α2*AY+α3*DYi；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的处理系数；将设定的处理系数和采集的样本数据代入公式，任意三个公式构成三元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1、α2以及α3的取值分别为3.87、2.69和2.14；
系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的有害系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如处理系数与有机数据的数值成正比。
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。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种基于数据分析的大蒜加工废水处理管理系统，包括管理平台，其特征在于，所述管理平台通信连接有处理监控模块、异常分析模块、整体分析模块以及存储模块；所述处理监控模块用于对大蒜加工废水的处理设备进行运行监测，将大蒜加工废水的处理工艺中的设备标记为监测对象，在监测对象的排出端进行污水检测并得到监测对象的处理系数，通过处理系数的数值大小将监测对象标记为正常对象或异常对象；所述异常分析模块用于对异常对象的运行异常原因进行分析；所述整体分析模块用于对正常对象进行整体运行监测分析，将正常对象的运行周期分割为若干个监测时段，将监测时段内正常对象的处理系数的最大值与最小值的平均值标记为监测时段的处理表现值，将所有监测时段的处理表现值建立处理集合，对处理集合进行方差计算得到波动系数，通过存储模块获取到波动阈值，将波动系数与波动阈值进行比较：若波动系数小于等于波动阈值，则判定正常对象的整体运行状态满足要求，整体分析模块向管理平台发送整体合格信号；若波动系数大于波动阈值，则判定正常对象的整体运行状态不满足要求，将对应的正常对象标记为波动对象，对波动对象进行规律分析。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的大蒜加工废水处理管理系统，其特征在于，监测对象的处理系数的获取过程包括：获取监测对象排出污水的有机数据、氨元数据以及氮元数据，监测对象的有机数据为排除污水的有机物浓度值，监测对象的氨元数据为排除污水的氨元素浓度值，监测对象i的氮元数据为排除污水的氮元素浓度值；通过对监测对象排出污水的有机数据、氨元数据以及氮元数据进行数值计算得到处理系数。
3.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的大蒜加工废水处理管理系统，其特征在于，将监测对象标记为正常对象或异常对象的具体过程包括：通过存储模块获取到监测对象的处理阈值，将监测对象的处理系数与处理阈值进行比较：若处理系数大于等于处理阈值，则判定监测对象的污水处理效果不满足要求，将对应的监测对象标记为异常对象，处理监控模块将运行异常信号发送至管理平台，管理平台接收到运行异常信号后将运行异常信号发送至异常分析模块；若处理系数小于处理阈值，则判定监测对象的污水处理效果满足要求，将对应的监测对象标记为正常对象，处理监控模块将整体分析信号发送至管理平台，管理平台接收到整体分析信号后将整体分析信号发送至整体分析模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的大蒜加工废水处理管理系统，其特征在于，异常分析模块接对异常对象的运行异常原因进行分析的具体过程包括：获取异常对象的动力元件的输出功率，通过存储模块获取到功率阈值，将输出功率与功率阈值进行比较：若输出功率小于功率阈值，则判定异常原因为动力不足，异常分析模块向管理平台发送动力检修信号，管理平台接收到动力检修信号后将动力检修信号发送至管理人员的手机终端；若输出功率大于等于功率阈值，则进行药剂检测。
5.根据权利要求4所述的一种基于数据分析的大蒜加工废水处理管理系统，其特征在于，药剂检测的具体过程包括：获取L1分钟内添加的药剂总重量并标记药重值，通过存储模块获取到药重阈值，将药重值与药重阈值进行比较：若药重值小于药重阈值，则判定异常原因为药剂添加不足，异常分析模块向管理平台发送加药检修信号，管理平台接收到加药检修信号后将加药检修信号发送至管理人员的手机终端；若药重值大于等于药重阈值，则判定异常原因为过滤故障，异常分析模块向管理平台发送过滤检修信号，管理平台接收到过滤检修信号后将过滤检修信号发送至管理人员的手机终端。
6.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的大蒜加工废水处理管理系统，其特征在于，对波动对象进行规律分析的具体过程包括：以运行时间为X轴、处理系数为Y轴建立直角坐标系，以监测时段的开始时间为横坐标、监测时段的处理表现值为纵坐标在直角坐标系中标出若干个点并标记为分析点，在直角坐标系的第一象限绘制分析射线，分析射线与直角坐标系的横坐标相平行，分析射线的端点的坐标值为（0，FX），FX的取值由监测对象对应的处理阈值进行数值计算得到；将位于分析射线上侧的分析点标记为异常点，将异常点的横坐标建立异常集合，对异常集合进行方差计算得到异常集合的分离系数，通过存储模块获取到分离阈值，将分离系数与分离阈值进行比较：若分离系数小于等于分离阈值，则判定波动对象的运行状态存在规律，将异常集合中数值最小的子集标记为起始时间，将异常集合中数值最大的子集对应的监测时段的结束时间标记为终结时间，由起始时间与终结时间构成规律时段，将规律时段发送至管理平台，管理平台接收到规律时段后将规律时段发送至管理人员的手机终端；若分离系数大于分离阈值，则判定波动对象的运行状态不存在规律。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于数据分析的大蒜加工废水处理管理系统，其特征在于，该基于数据分析的大蒜加工废水处理管理系统的工作方法，包括以下步骤：步骤一：对大蒜加工废水的处理设备进行运行监测并得到监测对象的处理系数，通过处理系数的数值大小对监测对象的污水处理效果是否满足要求进行判定；步骤二：对异常对象的运行异常原因进行分析并将异常原因判定为动力不足、药剂添加不足或过滤故障；步骤三：对正常对象进行整体运行监测并得到正常对象的波动系数，通过波动系数的数值大小对正常对象的整体运行状态是否满足要求进行判定，在整体运行状态不满足要求时将对应的正常对象标记为波动对象，对波动对象进行规律分析并得到分离系数，通过分离系数的数值大小对波动对象运行状态是否存在规律进行判定，在运行状态存在规律时将规律时段发送至管理平台。
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