CN116395764A - 一种基于数字孪生的污水处理智慧运营管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种基于数字孪生的污水处理智慧运营管理系统，包括：污水处理单元，用以对污水进行净化处理；数据采集单元，用以采集污水处理单元的待测所需信息；能耗分析单元，用以在污水处理合格条件下，根据预设周期总耗电量判定污水处理单元的总耗电量是否合格，且在第二处理模块的耗电量不合格且第一处理模块以及第三处理模块的耗电量合格时，根据第二处理模块的耗电量与模块耗电量标准的比对结果判定是否调节第二处理模块的曝气装置的功率；本发明在保证了污水处理的效果的同时降低了本发明针对污水处理过程中能源的损耗。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种基于数字孪生的污水处理智慧运营管理系统。
背景技术
污水处理被广泛应用于建筑、农业、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。污水处理需要消耗大量能源，尤其是电能。近几年，污水处理厂以节能降耗为目标，不断加大了对新技术的引进，然而却无法获得理想的能耗控制结果，不符合预期目标。
中国专利公开号CN115826513A公布了一种污水处理监控系统，包括：包括水厂调度平台，所述水厂调度平台包括有大屏幕显示终端、B/S客户端、调度分析模块、WEB服务器和PDA终端，所述水厂调度平台双向连接有中转平台，所述中转平台包括有隔离网关、SCADA站、SCADA服务器、WEB服务器和SCADA操作员站。由此可见所述一种污水处理监控系统存在以下问题：未考虑到不同污水处理设备耗电量不同的情况下如何在保证污水处理效果的情况下进行耗电设备功率的调节。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供一种基于数字孪生的污水处理智慧运营管理系统，用以克服现有技术中污水处理系统在保证污水效果的前提下耗电设备能耗过高的问题。
为此，本发明提供一种基于数字孪生的污水处理智慧运营管理系统，包括：
污水处理单元，其包括用以去除污水中油类污染物的第一处理模块、用以分解污水中有机污染物的第二处理模块以及用以进行污泥回收以及污水澄清的第三处理模块；
数据采集单元，其与所述污水处理单元相连，用以采集污水处理单元的待测所需信息；
能耗分析单元，其与所述数据采集单元以及所述污水处理单元相连，用以在污水处理合格条件下，根据预设周期总耗电量判定污水处理单元的总耗电量是否合格，且在第二处理模块的耗电量不合格且第一处理模块以及第三处理模块的耗电量合格时，根据第二处理模块的耗电量与模块耗电量标准的比对结果判定是否调节第二处理模块的曝气装置的功率；
其中，所述能耗分析单元在污水的溶解氧含量处于预设阈值时，根据第一处理模块处理完成的污水中的油类污染物含量判定是否对第一处理模块的温控组件的功率进行调节，并且在油类污染物含量处于预设阈值时，能耗分析单元根据第三处理模块内的污泥量判定是否对第三处理模块内的污泥清理装置的功率进行调节；
其中，所述待测所需信息包括污水处理单元的总耗电量、各处理模块的耗电量、第二处理模块内污水的溶解氧含量、第一处理模块处理完成的污水中的油类污染物含量、环境温度、第三处理模块内的污泥量以及污水处理单元净化完成的污水量；
其中，所述曝气装置设置在第二处理模块内，用以为第二处理模块内的活性污泥进行供氧；所述污泥清理装置设置在第三处理模块底部，用以通过旋转刮板组件旋转对第三处理模块底部的污泥进行去除；
所述污水处理合格条件为污水处理单元处理的污水内的需除污染物总量小于预设需除污染物总量。
进一步地，所述能耗分析单元在污水处理合格条件下周期性地将污水处理单元的总耗电量Qz与预设周期总耗电量进行比对以判定污水处理单元的总耗电量是否合格，所述能耗分析单元设有预设周期总耗电量Qz0，0＜Qz0；
若Qz≤Qz0，所述能耗分析单元判定所述污水处理单元的总耗电量合格；
若Qz0＜Qz，所述能耗分析单元判定所述污水处理单元的总耗电量不合格；
其中，所述能耗分析单元设有总耗电量检测周期R，设定R＞0。
进一步地，所述能耗分析单元在第一能耗分析条件下分别计算各处理模块的耗电量Qi并将各处理模块的耗电量Qi与和各处理模块对应的模块耗电量标准Qi0进行比对以判定各处理模块的耗电量是否合格；
若Qi≤Qi0，所述能耗分析单元判定该处理模块的耗电量合格；
若Qi＞Qi0，所述能耗分析单元判定该处理模块的耗电量不合格；
其中，所述第一能耗分析条件为Qz0＜Qz，i＝1,2,3，Q1为第一处理模块的耗电量，Q2为第二处理模块的耗电量，Q3为第三处理模块的耗电量，Q10为第一处理模块对应的模块耗电量标准，Q20为第二处理模块对应的模块耗电量标准，Q30为第三处理模块对应的模块耗电量标准，0＜Q10＜Q30＜Q20。
进一步地，所述能耗分析单元在第二能耗分析条件下控制数据采集单元采集第二处理模块内污水的溶解氧含量M并将M与预设溶解氧含量进行比对以判定是否对第二处理模块的曝气装置的功率进行调节，所述能耗分析单元设有第一预设溶解氧含量M1、第二预设溶解氧含量M2、第一预设曝气功率调节系数α1、第二预设曝气功率调节系数α2以及第二预设曝气功率调节系数α3，其中，0＜M1＜M2,0＜α3＜α2＜1＜α1；
若M≤M1，所述能耗分析单元判定使用α1对曝气装置的功率进行调节，设定调节后的功率为P，设定P＝P0×α1，P0为曝气装置初始功率，0＜P0；
若M1＜M≤M2，所述能耗分析单元判定使用α2对曝气装置的功率进行调节，设定调节后的功率为P，设定P＝P0×α2；
若M2＜M，所述能耗分析单元判定使用α3对曝气装置的功率进行调节，设定调节后的功率为P，设定P＝P0×α3；
其中，所述第二能耗分析条件为第二处理模块的耗电量不合格且第一处理模块以及第三处理模块的耗电量合格。
进一步地，所述能耗分析单元在第三能耗分析条件下检测第一处理模块处理完成的污水中的油类污染物含量Mx并将Mx与预设油类污染物含量进行比对以判定是否对第一处理模块的温控组件的功率进行调节，所述能耗分析单元设有第一预设油类污染物含量Mx1、第二预设油类污染物含量Mx2以及温控组件调节系数ζ，其中，0＜Mx1＜Mx2,0＜ζ；
若Mx＜Mx1，所述能耗分析单元判定将第一处理模块的温控组件的功率调低为Pw，设定Pw＝Pw0×ζ，ζ＝Mx/Mx1；
若Mx1≤Mx≤Mx2，所述能耗分析单元判定根据第三处理模块内的污泥量判定是否对第一处理模块的温控组件的功率进行调节；
若Mx2＜Mx，所述能耗分析单元判定不对第一处理模块的温控组件的功率进行调节；
其中，所述第三能耗分析条件为M≤M1。
进一步地，所述能耗分析单元在温控补偿调节条件下控制数据采集单元检测当前环境温度T并将T与预设环境温度进行比对以判定是否对Pw进行补偿调节，所述能耗分析单元设有第一预设环境温度T1、第二预设环境温度T2、第一预设补偿调节系数β1和第二预设补偿调节系数β2，其中，0＜T1＜T2,0＜β2＜1＜β1；
若T≤T1，所述能耗分析单元判定使用β1将温控组件的功率补偿调节为Pw’，设定Pw’＝Pw×β1；
若T1＜T≤T，所述能耗分析单元判定无需对Pw进行补偿调节；
若T≤0或T2＜T，所述能耗分析单元判定使用β2将温控组件的功率补偿调节为Pw’，设定Pw’＝Pw×β2；
其中，所述温控补偿调节条件为所述能耗分析单元对第一处理模块的温控组件的功率调节完成。
进一步地，所述能耗分析单元在第四能耗分析条件下检测第三处理模块内的污泥量Mc并将Mc与预设污泥量进行比对以判定是否对第三处理模块内的污泥清理装置的功率进行调节，所述能耗分析单元设有第一预设污泥量Mc1、第二预设污泥量Mc2、第一污泥清理装置调节系数γ1以及第二污泥清理装置调节系数γ2，其中，0＜Mc1＜Mc2，0＜γ1＜γ2；
若Mc≤Mc1，所述能耗分析单元判定使用γ1将第三处理模块内的污泥清理装置的功率调节为Pv，设定Pv＝Pv0×γ1；
若Mc1＜Mc≤Mc2，所述能耗分析单元判定使用γ2将第三处理模块内的污泥清理装置的功率调节为Pv，设定Pv＝Pv0×γ2；
若Mc2＜Mc，所述能耗分析单元判定不对第三处理模块内的污泥清理装置的功率进行调节；
其中，所述第四能耗分析条件为Mx≥Mx1。
进一步地，所述能耗分析单元在第五能耗分析条件下计算Mc与Mc2的差值△Mc，设定△Mc＝Mc2-Mc，能耗分析单元将△Mc与预设参照差值进行比对以判定是否对温控组件的功率进行调节，所述能耗分析单元设有第一预设参照差值△Mc1、第二预设参照差值△Mc2
若△Mc≤0，所述能耗分析单元判定将第一处理模块的温控组件的功率调低为Pw，设定，Pw＝Pw0×ζ，ζ＝Mx/Mx2；
若0＜△Mc≤△Mc1，所述能耗分析单元判定将第一处理模块的温控组件的功率调低为Pw，设定，Pw＝Pw0×ζ，ζ＝Mx/Mx2×0.8；
若△Mc1＜△Mc，所述能耗分析单元判定当前能耗调节无法满足标准并将判定信息传送至显示单元以提醒注意电能损耗；
其中，所述第五能耗分析条件为Mx1≤Mx≤Mx2。
进一步地，所述能耗分析单元在能耗标准调节条件下检测预设处理时间内污水处理单元净化完成的污水量L并将L与预设污水量进行比对以判定是否对Qz0进行调节，所述能耗分析单元设有第一预设污水量L1、第二预设污水量L2、第一能耗标准调节系数δ1以及第二能耗标准调节系数δ2，其中，0＜L1＜L2，0＜δ1＜1＜δ2；
若L≤L1，所述能耗分析单元判定将Qz0调节为Qz0’，设定Qz0’＝Qz0×δ1；
若L1＜L≤L2，所述能耗分析单元判定无需对Qz0进行调节；
若L2＜L，所述能耗分析单元判定将Qz0调节为Qz0’，设定Qz0’＝Qz0×δ2；
其中，所述能耗标准调节条件为污水处理模块开始运行且运行时长达到预设处理时间t，设定，0＜t。
进一步地，所述能耗分析单元设置有数据学习模块，用以存储各模块中耗电设备的功率数据以生成数字孪生运营数据，并能够根据各模块中耗电设备的功率数据调节用以进行比对的对应的模块耗电量标准的数值；
其中，根据各耗电设备的功率数据调节用以进行比对的对应的模块耗电量标准的数值的方式包括：
获取历史数据，并将历史数据显示于横向数轴上，选取历史数据横向数轴上的最小值和最大值之间预设选取范围内的历史数据，并将预设选取范围内数据量最大的位置记为预选区间；
计算所述预选区间内的数据的平均值，将该平均值记为对应的耗电设备的模块耗电量标准；
其中，所述预设选取范围为一闭区间，预设选取范围的闭区间的区间长度为历史数据横向数轴上的最小值和最大值之间长度的70％。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明中技术方案针对污水处理中耗电量与污水处理效果进行结合监测，尤其解决针对耗电量最大的第二处理模块的耗电量不符合标准时，如何在保证污水处理效果的前提下对第一处理模块以及第二处理模块中耗电设备的功率进行调节，与现有技术相比，不仅保证了污水处理的效果，还降低了本发明针对污水处理过程中能源的损耗。
进一步地，本发明中所述能耗分析单元在第二能耗分析条件将M与预设溶解氧含量进行比对以判定是否对第二处理模块的曝气装置的功率进行调节，根据污水的溶解氧含量确定曝气装置的功率的具体调节方式，在保证第二处理模块污水处理效果的同时使得曝气装置的功率调节更加合理，降低了本发明污水处理单元的能耗。
进一步地，本发明中能耗分析单元在第三能耗分析条件下将Mx与预设油类污染物含量进行比对以判定是否对第一处理模块的温控组件的功率进行调节，在曝气装置的功率调节无法有效降低能耗时通过对第一处理模块的温控组件的功率调节以降低本发明污水处理单元的能耗。
进一步地，本发明中所述能耗分析单元在温控补偿调节条件下控制数据采集单元检测当前环境温度T并将T与预设环境温度进行比对以判定是否对Pw进行补偿调节，结合环境温度对第一处理模块中油污去除的影响以对Pw进行补偿调节，进而降低了第一处理模块的耗能。
进一步地，本发明中所述能耗分析单元在第四能耗分析条件下检测第三处理模块内的污泥量Mc并将Mc与预设污泥量进行比对以判定是否对第三处理模块内的污泥清理装置的功率进行调节，避免了第一处理模块的温控组件的功率的调节无法有效降低污水处理单元的能耗，根据第三处理模块内的污泥处理效果选择第三处理模块的功率具体调节方式，进而降低了第三处理模块的耗能。
附图说明
图1为本发明实施例基于数字孪生的污水处理智慧运营管理系统的单元连接图；
图2为本发明实施例能耗分析单元将污水处理单元的总耗电量Qz与预设周期总耗电量进行比对以判定污水处理单元的总耗电量是否合格的流程图；
图3为本发明实施例能耗分析单元计算各处理模块的耗电量Qi并将各处理模块的耗电量Qi与和各处理模块对应的模块耗电量标准Qi0进行比对以判定各处理模块的耗电量是否合格的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1至图3所示，本发明提供一种基于数字孪生的污水处理智慧运营管理系统，包括：
污水处理单元，其包括用以去除污水中油类污染物的第一处理模块、用以分解污水中有机污染物的第二处理模块以及用以进行污泥回收以及污水澄清的第三处理模块；
数据采集单元，其与所述污水处理单元相连，用以采集污水处理单元的待测所需信息；
能耗分析单元，其与所述数据采集单元以及所述污水处理单元相连，用以在污水处理合格条件下，根据预设周期总耗电量判定污水处理单元的总耗电量是否合格，且在第二处理模块的耗电量不合格且第一处理模块以及第三处理模块的耗电量合格时，根据第二处理模块的耗电量与模块耗电量标准的比对结果判定是否调节第二处理模块的曝气装置的功率；
其中，所述能耗分析单元在污水的溶解氧含量处于预设阈值时，根据第一处理模块处理完成的污水中的油类污染物含量判定是否对第一处理模块的温控组件的功率进行调节，并且在油类污染物含量处于预设阈值时，能耗分析单元根据第三处理模块内的污泥量判定是否对第三处理模块内的污泥清理装置的功率进行调节；
其中，所述待测所需信息包括污水处理单元的总耗电量、各处理模块的耗电量、第二处理模块内污水的溶解氧含量、第一处理模块处理完成的污水中的油类污染物含量、环境温度、第三处理模块内的污泥量以及污水处理单元净化完成的污水量；
其中，所述曝气装置设置在第二处理模块内，用以为第二处理模块内的活性污泥进行供氧；所述污泥清理装置设置在第三处理模块底部，用以通过旋转刮板组件旋转对第三处理模块底部的污泥进行去除；
所述污水处理合格条件为污水处理单元处理的污水内的需除污染物总量小于预设需除污染物总量。
具体而言，所述能耗分析单元在污水处理合格条件下周期性地将污水处理单元的总耗电量Qz与预设周期总耗电量进行比对以判定污水处理单元的总耗电量是否合格，所述能耗分析单元设有预设周期总耗电量Qz0，0＜Qz0；
若Qz≤Qz0，所述能耗分析单元判定所述污水处理单元的总耗电量合格；
若Qz0＜Qz，所述能耗分析单元判定所述污水处理单元的总耗电量不合格；
其中，所述能耗分析单元设有总耗电量检测周期R，设定R＞0；
所述预设周期总耗电量的取值与污水处理单元的污水处理能力有关，即用户能够通过污水处理单元单位时间内的污水处理量结合实际总耗电量结合对污水处理单元的能耗需求确定预设周期总耗电量的取值。
具体而言，所述能耗分析单元在第一能耗分析条件下分别计算各处理模块的耗电量Qi并将各处理模块的耗电量Qi与和各处理模块对应的模块耗电量标准Qi0进行比对以判定各处理模块的耗电量是否合格；
若Qi≤Qi0，所述能耗分析单元判定该处理模块的耗电量合格；
若Qi＞Qi0，所述能耗分析单元判定该处理模块的耗电量不合格；
其中，所述第一能耗分析条件为Qz0＜Qz，i＝1,2,3，Q1为第一处理模块的耗电量，Q2为第二处理模块的耗电量，Q3为第三处理模块的耗电量，Q10为第一处理模块对应的模块耗电量标准，Q20为第二处理模块对应的模块耗电量标准，Q30为第三处理模块对应的模块耗电量标准，0＜Q10＜Q30＜Q20。
其中，各处理模块对应的模块耗电量标准的取值与处理模块内的耗电设备的规格有关，用户能够根据耗电设备的规格结合对耗电设备的耗能需求确定模块耗电量标准的取值。
具体而言，所述能耗分析单元在第二能耗分析条件下控制数据采集单元采集第二处理模块内污水的溶解氧含量M并将M与预设溶解氧含量进行比对以判定是否对第二处理模块的曝气装置的功率进行调节，所述能耗分析单元设有第一预设溶解氧含量M1、第二预设溶解氧含量M2、第一预设曝气功率调节系数α1、第二预设曝气功率调节系数α2以及第二预设曝气功率调节系数α3，其中，0＜M1＜M2,0＜α3＜α2＜1＜α1；
若M≤M1，所述能耗分析单元判定使用α1对曝气装置的功率进行调节，设定调节后的功率为P，设定P＝P0×α1，P0为曝气装置初始功率，0＜P0；
若M1＜M≤M2，所述能耗分析单元判定使用α2对曝气装置的功率进行调节，设定调节后的功率为P，设定P＝P0×α2；
若M2＜M，所述能耗分析单元判定使用α3对曝气装置的功率进行调节，设定调节后的功率为P，设定P＝P0×α3；
其中，所述第二能耗分析条件为第二处理模块的耗电量不合格且第一处理模块以及第三处理模块的耗电量合格。
所述预设溶解氧含量具有常规设置，本领域技术人员能够掌握预设溶解氧含量的取值范围，作为一种可实施的实施方式，提供一种预设溶解氧含量的取值，第一预设溶解氧含量取值2mg/L，第二预设溶解氧含量取值4mg/L，用户能够结合对第二处理模块的耗能需求对预设溶解氧含量进行设置，但是应保证第一预设溶解氧含量至第二预设溶解氧含量之间的取值范围能够满足第二处理模块运行。
具体而言，所述能耗分析单元在第三能耗分析条件下检测第一处理模块处理完成的污水中的油类污染物含量Mx并将Mx与预设油类污染物含量进行比对以判定是否对第一处理模块的温控组件的功率进行调节，所述能耗分析单元设有第一预设油类污染物含量Mx1、第二预设油类污染物含量Mx2以及温控组件调节系数ζ，其中，0＜Mx1＜Mx2,0＜ζ；
若Mx＜Mx1，所述能耗分析单元判定将第一处理模块的温控组件的功率调低为Pw，设定Pw＝Pw0×ζ，ζ＝Mx/Mx1，Pw为向上取整的整数，Pw0为温控组件初始功率，0＜Pw0；
若Mx1≤Mx≤Mx2，所述能耗分析单元判定根据第三处理模块内的污泥量判定是否对第一处理模块的温控组件的功率进行调节；
若Mx2＜Mx，所述能耗分析单元判定不对第一处理模块的温控组件的功率进行调节；
其中，所述第三能耗分析条件为M≤M1；
所述预设油类污染物含量的取值与第一处理模块的处理规格有关，即用户能够通过实验根据第一处理模块的去除污染物的能力以及结合对第一处理模块的耗能需求确定预设油类污染物含量的取值。
具体而言，所述能耗分析单元在温控补偿调节条件下控制数据采集单元检测当前环境温度T并将T与预设环境温度进行比对以判定是否对Pw进行补偿调节，所述能耗分析单元设有第一预设环境温度T1、第二预设环境温度T2、第一预设补偿调节系数β1和第二预设补偿调节系数β2，其中，0＜T1＜T2,0＜β2＜1＜β1；
若T≤T1，所述能耗分析单元判定使用β1将温控组件的功率补偿调节为Pw’，设定Pw’＝Pw×β1；
若T1＜T≤T，所述能耗分析单元判定无需对Pw进行补偿调节；
若T≤0或T2＜T，所述能耗分析单元判定使用β2将温控组件的功率补偿调节为Pw’，设定Pw’＝Pw×β2；
其中，所述温控补偿调节条件为所述能耗分析单元对第一处理模块的温控组件的功率调节完成；
所述预设环境温度的取值与油污凝固温度有关，用户能够通过实验获取污水中表面油污的凝固温度，但是应保证第一预设环境温度大于油污的凝固温度。
具体而言，所述能耗分析单元在第四能耗分析条件下检测第三处理模块内的污泥量Mc并将Mc与预设污泥量进行比对以判定是否对第三处理模块内的污泥清理装置的功率进行调节，所述能耗分析单元设有第一预设污泥量Mc1、第二预设污泥量Mc2、第一污泥清理装置调节系数γ1以及第二污泥清理装置调节系数γ2，其中，0＜Mc1＜Mc2，0＜γ1＜γ2；
若Mc≤Mc1，所述能耗分析单元判定使用γ1将第三处理模块内的污泥清理装置的功率调节为Pv，设定Pv＝Pv0×γ1；
若Mc1＜Mc≤Mc2，所述能耗分析单元判定使用γ2将第三处理模块内的污泥清理装置的功率调节为Pv，设定Pv＝Pv0×γ2；
若Mc2＜Mc，所述能耗分析单元判定不对第三处理模块内的污泥清理装置的功率进行调节；
其中，所述第四能耗分析条件为Mx≥Mx1；
所述预设污泥量的取值与第三处理模块的规格以及用户的污泥去除需求有关，第一预设污泥量应小于用户需求的最小污泥量。
具体而言，所述能耗分析单元在第五能耗分析条件下计算Mc与Mc2的差值△Mc，设定△Mc＝Mc2-Mc，能耗分析单元将△Mc与预设参照差值进行比对以判定是否对温控组件的功率进行调节，所述能耗分析单元设有第一预设参照差值△Mc1、第二预设参照差值△Mc2
若△Mc≤0，所述能耗分析单元判定将第一处理模块的温控组件的功率调低为Pw，设定，Pw＝Pw0×ζ，ζ＝Mx/Mx2；
若0＜△Mc≤△Mc1，所述能耗分析单元判定将第一处理模块的温控组件的功率调低为Pw，设定，Pw＝Pw0×ζ，ζ＝Mx/Mx2×0.8；
若△Mc1＜△Mc，所述能耗分析单元判定当前能耗调节无法满足标准并将判定信息传送至显示单元以提醒注意电能损耗；
其中，所述第五能耗分析条件为Mx1≤Mx≤Mx2。
具体而言，所述能耗分析单元在能耗标准调节条件下检测预设处理时间内污水处理单元净化完成的污水量L并将L与预设污水量进行比对以判定是否对Qz0进行调节，所述能耗分析单元设有第一预设污水量L1、第二预设污水量L2、第一能耗标准调节系数δ1以及第二能耗标准调节系数δ2，其中，0＜L1＜L2，0＜δ1＜1＜δ2；
若L≤L1，所述能耗分析单元判定将Qz0调节为Qz0’，设定Qz0’＝Qz0×δ1；
若L1＜L≤L2，所述能耗分析单元判定无需对Qz0进行调节；
若L2＜L，所述能耗分析单元判定将Qz0调节为Qz0’，设定Qz0’＝Qz0×δ2；
其中，所述能耗标准调节条件为污水处理模块开始运行且运行时长达到预设处理时间t，设定，0＜t。
具体而言，所述能耗分析单元设置有数据学习模块，用以存储各模块中耗电设备的功率数据以生成数字孪生运营数据，并能够根据各模块中耗电设备的功率数据调节用以进行比对的对应的模块耗电量标准的数值；
其中，根据各耗电设备的功率数据调节用以进行比对的对应的模块耗电量标准的数值的方式包括：
获取历史数据，并将历史数据显示于横向数轴上，选取历史数据横向数轴上的最小值和最大值之间预设选取范围内的历史数据，并将预设选取范围内数据量最大的位置记为预选区间；
计算所述预选区间内的数据的平均值，将该平均值记为对应的耗电设备的模块耗电量标准；
其中，所述预设选取范围为一闭区间，预设选取范围的闭区间的区间长度为历史数据横向数轴上的最小值和最大值之间长度的70％。
实施例：在本实施例中，能耗分析单元在污水处理合格条件下控制数据采集单元检测到污水处理单元的总耗电量Qz＝30kwh，预设周期总耗电量Qz0＝20kwh，此时，Qz0＜Qz所述能耗分析单元判定所述污水处理单元的总耗电量不合格；
本实施例中，Q2＝15kwh，Q20＝10kwh，此时，Q2＞Q20，所述能耗分析单元判定第二处理模块的耗电量不合格；第二处理模块内污水的溶解氧含量M＝2mg/L，第一预设溶解氧含量M1＝2mg/L，第二预设溶解氧含量M2＝4mg/L，第一预设曝气功率调节系数α1＝1.2，曝气装置初始功率P0＝15kw，此时，M＝M1，能耗分析单元判定使用α1对曝气装置的功率进行调节，设定调节后的功率为P，设定P＝10×1.5＝15kw；
在本实施例中，第一处理模块处理完成的污水中的油类污染物含量Mx＝20mg/L，第一预设油类污染物含量Mx1＝30mg/L，温控组件初始功率Pw0＝5kw，此时，Mx＝Mx1，所述能耗分析单元判定将第一处理模块的温控组件的功率调低为Pw，设定Pw＝5×2/3＝4kw，当前环境温度T＝20℃，第一预设环境温度T1＝15℃，第二预设环境温度T2＝30℃，此时，T1＜T＜T2，能耗分析单元判定无需对Pw进行补偿调节。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于数字孪生的污水处理智慧运营管理系统，其特征在于，包括：
污水处理单元，其包括用以去除污水中油类污染物的第一处理模块、用以分解污水中有机污染物的第二处理模块以及用以进行污泥回收以及污水澄清的第三处理模块；
数据采集单元，其与所述污水处理单元相连，用以采集污水处理单元的待测所需信息；
能耗分析单元，其与所述数据采集单元以及所述污水处理单元相连，用以在污水处理合格条件下，根据预设周期总耗电量判定污水处理单元的总耗电量是否合格，且在第二处理模块的耗电量不合格且第一处理模块以及第三处理模块的耗电量合格时，根据第二处理模块的耗电量与模块耗电量标准的比对结果判定是否调节第二处理模块的曝气装置的功率；
其中，所述能耗分析单元在第二处理模块内的污水的溶解氧含量处于预设阈值时，根据第一处理模块处理完成的污水中的油类污染物含量判定是否对第一处理模块的温控组件的功率进行调节，并且在油类污染物含量处于预设阈值时，能耗分析单元根据第三处理模块内的污泥量判定是否对第三处理模块内的污泥清理装置的功率进行调节；
其中，所述待测所需信息包括污水处理单元的总耗电量、各处理模块的耗电量、第二处理模块内污水的溶解氧含量、第一处理模块处理完成的污水中的油类污染物含量、环境温度、第三处理模块内的污泥量以及污水处理单元净化完成的污水量；
其中，所述曝气装置设置在第二处理模块内，用以为第二处理模块内的活性污泥进行供氧；所述污泥清理装置设置在第三处理模块底部，用以通过旋转刮板组件旋转对第三处理模块底部的污泥进行去除；
所述污水处理合格条件为污水处理单元处理的污水内的需除污染物总量小于预设需除污染物总量。
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的污水处理智慧运营管理系统，其特征在于，所述能耗分析单元在污水处理合格条件下周期性地将污水处理单元的总耗电量Qz与预设周期总耗电量进行比对以判定污水处理单元的总耗电量是否合格，所述能耗分析单元设有预设周期总耗电量Qz0，0＜Qz0；
若Qz≤Qz0，所述能耗分析单元判定所述污水处理单元的总耗电量合格；
若Qz0＜Qz，所述能耗分析单元判定所述污水处理单元的总耗电量不合格；
其中，所述能耗分析单元设有总耗电量检测周期R，设定R＞0。
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的污水处理智慧运营管理系统，其特征在于，所述能耗分析单元在第一能耗分析条件下分别计算各处理模块的耗电量Qi并将各处理模块的耗电量Qi与和各处理模块对应的模块耗电量标准Qi0进行比对以判定各处理模块的耗电量是否合格；
若Qi≤Qi0，所述能耗分析单元判定该处理模块的耗电量合格；
若Qi＞Qi0，所述能耗分析单元判定该处理模块的耗电量不合格；
其中，所述第一能耗分析条件为Qz0＜Qz，i＝1,2,3，Q1为第一处理模块的耗电量，Q2为第二处理模块的耗电量，Q3为第三处理模块的耗电量，Q10为第一处理模块对应的模块耗电量标准，Q20为第二处理模块对应的模块耗电量标准，Q30为第三处理模块对应的模块耗电量标准，0＜Q10＜Q30＜Q20。
4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的污水处理智慧运营管理系统，其特征在于，所述能耗分析单元在第二能耗分析条件下控制数据采集单元采集第二处理模块内污水的溶解氧含量M并将M与预设溶解氧含量进行比对以判定是否对第二处理模块的曝气装置的功率进行调节，所述能耗分析单元设有第一预设溶解氧含量M1、第二预设溶解氧含量M2、第一预设曝气功率调节系数α1、第二预设曝气功率调节系数α2以及第二预设曝气功率调节系数α3，其中，0＜M1＜M2,0＜α3＜α2＜1＜α1；
若M≤M1，所述能耗分析单元判定使用α1对曝气装置的功率进行调节，设定调节后的功率为P，设定P＝P0×α1，P0为曝气装置初始功率，0＜P0；
若M1＜M≤M2，所述能耗分析单元判定使用α2对曝气装置的功率进行调节，设定调节后的功率为P，设定P＝P0×α2；
若M2＜M，所述能耗分析单元判定使用α3对曝气装置的功率进行调节，设定调节后的功率为P，设定P＝P0×α3；
其中，所述第二能耗分析条件为第二处理模块的耗电量不合格且第一处理模块以及第三处理模块的耗电量合格。
5.根据权利要求4所述的基于数字孪生的污水处理智慧运营管理系统，其特征在于，所述能耗分析单元在第三能耗分析条件下检测第一处理模块处理完成的污水中的油类污染物含量Mx并将Mx与预设油类污染物含量进行比对以判定是否对第一处理模块的温控组件的功率进行调节，所述能耗分析单元设有第一预设油类污染物含量Mx1、第二预设油类污染物含量Mx2以及温控组件调节系数ζ，其中，0＜Mx1＜Mx2,0＜ζ；
若Mx＜Mx1，所述能耗分析单元判定将第一处理模块的温控组件的功率调低为Pw，设定Pw＝Pw0×ζ，ζ＝Mx/Mx1；
若Mx1≤Mx≤Mx2，所述能耗分析单元判定根据第三处理模块内的污泥量判定是否对第一处理模块的温控组件的功率进行调节；
若Mx2＜Mx，所述能耗分析单元判定不对第一处理模块的温控组件的功率进行调节；
其中，所述第三能耗分析条件为M≤M1。
6.根据权利要求5所述的基于数字孪生的污水处理智慧运营管理系统，其特征在于，所述能耗分析单元在温控补偿调节条件下控制数据采集单元检测当前环境温度T并将T与预设环境温度进行比对以判定是否对Pw进行补偿调节，所述能耗分析单元设有第一预设环境温度T1、第二预设环境温度T2、第一预设补偿调节系数β1和第二预设补偿调节系数β2，其中，0＜T1＜T2,0＜β2＜1＜β1；
若T≤T1，所述能耗分析单元判定使用β1将温控组件的功率补偿调节为Pw’，设定Pw’＝Pw×β1；
若T1＜T≤T，所述能耗分析单元判定无需对Pw进行补偿调节；
若T≤0或T2＜T，所述能耗分析单元判定使用β2将温控组件的功率补偿调节为Pw’，设定Pw’＝Pw×β2；
其中，所述温控补偿调节条件为所述能耗分析单元对第一处理模块的温控组件的功率调节完成。
7.根据权利要求6所述的基于数字孪生的污水处理智慧运营管理系统，其特征在于，所述能耗分析单元在第四能耗分析条件下检测第三处理模块内的污泥量Mc并将Mc与预设污泥量进行比对以判定是否对第三处理模块内的污泥清理装置的功率进行调节，所述能耗分析单元设有第一预设污泥量Mc1、第二预设污泥量Mc2、第一污泥清理装置调节系数γ1以及第二污泥清理装置调节系数γ2，其中，0＜Mc1＜Mc2，0＜γ1＜γ2；
若Mc≤Mc1，所述能耗分析单元判定使用γ1将第三处理模块内的污泥清理装置的功率调节为Pv，设定Pv＝Pv0×γ1；
若Mc1＜Mc≤Mc2，所述能耗分析单元判定使用γ2将第三处理模块内的污泥清理装置的功率调节为Pv，设定Pv＝Pv0×γ2；
若Mc2＜Mc，所述能耗分析单元判定不对第三处理模块内的污泥清理装置的功率进行调节；
其中，所述第四能耗分析条件为Mx≥Mx1。
8.根据权利要求7所述的基于数字孪生的污水处理智慧运营管理系统，其特征在于，所述能耗分析单元在第五能耗分析条件下计算Mc与Mc2的差值△Mc，设定△Mc＝Mc2-Mc，能耗分析单元将△Mc与预设参照差值进行比对以判定是否对温控组件的功率进行调节，所述能耗分析单元设有第一预设参照差值△Mc1、第二预设参照差值△Mc2
若△Mc≤0，所述能耗分析单元判定将第一处理模块的温控组件的功率调低为Pw，设定，Pw＝Pw0×ζ，ζ＝Mx/Mx2；
若0＜△Mc≤△Mc1，所述能耗分析单元判定将第一处理模块的温控组件的功率调低为Pw，设定，Pw＝Pw0×ζ，ζ＝Mx/Mx2×0.8；
若△Mc1＜△Mc，所述能耗分析单元判定当前能耗调节无法满足标准并将判定信息传送至显示单元以提醒注意电能损耗；
其中，所述第五能耗分析条件为Mx1≤Mx≤Mx2。
9.根据权利要求8所述的基于数字孪生的污水处理智慧运营管理系统，其特征在于，所述能耗分析单元在能耗标准调节条件下检测预设处理时间内污水处理单元净化完成的污水量L并将L与预设污水量进行比对以判定是否对Qz0进行调节，所述能耗分析单元设有第一预设污水量L1、第二预设污水量L2、第一能耗标准调节系数δ1以及第二能耗标准调节系数δ2，其中，0＜L1＜L2，0＜δ1＜1＜δ2；
若L≤L1，所述能耗分析单元判定将Qz0调节为Qz0’，设定Qz0’＝Qz0×δ1；
若L1＜L≤L2，所述能耗分析单元判定无需对Qz0进行调节；
若L2＜L，所述能耗分析单元判定将Qz0调节为Qz0’，设定Qz0’＝Qz0×δ2；
其中，所述能耗标准调节条件为污水处理模块开始运行且运行时长达到预设处理时间t，设定，0＜t。
10.根据权利要求9所述的基于数字孪生的污水处理智慧运营管理系统，其特征在于，所述能耗分析单元设置有数据学习模块，用以存储各模块中耗电设备的功率数据以生成数字孪生运营数据，并能够根据各模块中耗电设备的功率数据调节用以进行比对的对应的模块耗电量标准的数值；
其中，根据各耗电设备的功率数据调节用以进行比对的对应的模块耗电量标准的数值的方式包括：
获取历史数据，并将历史数据显示于横向数轴上，选取历史数据横向数轴上的最小值和最大值之间预设选取范围内的历史数据，并将预设选取范围内数据量最大的位置记为预选区间；
计算所述预选区间内的数据的平均值，将该平均值记为对应的耗电设备的模块耗电量标准；
其中，所述预设选取范围为一闭区间，预设选取范围的闭区间的区间长度为历史数据横向数轴上的最小值和最大值之间长度的70％。
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|---|---|---|---|---|
| CN116986673A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-11-03 | 中创宏远（北京）环保科技有限公司 | 一种处理污水中悬浮油质的净化装置 |
| CN117228859A (zh) * | 2023-11-16 | 2023-12-15 | 青岛锦龙弘业环保有限公司 | 一种调节池能耗优化控制系统及方法 |
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