CN117054676B - 废水在线监测设备的运维智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废水监测领域，公开了一种废水在线监测设备的运维智能控制系统，包括智能控制平台、监测管理模块、预检分析模块和校验模块；监测管理模块用于对不满足排放要求的水质数据生成水质预警信号，预检分析模块用于对不满足排放要求的待排废水生成预检异常信号，校验模块用于根据接收到的水质预警信号和/或预检异常信号，对水质监测结果与预检测结果进行校验分析，进而判断是否需要对废水监测终端进行检修，当需要对废水监测终端进行检修时，生成监测检修信号，并将监测检修信号通过智能控制平台发送至管理人员；本发明可以对废水监测终端是否需要检修进行精确评估，从而避免废水监测设备运行故障但预警不及时导致的大量废水排出的问题。
Description
技术领域
本发明涉及废水监测领域，尤其涉及废水在线监测设备的运维智能控制系统。
背景技术
随着科技和经济的发展，城市化进程的速度加快，工厂数量日益增多，废水排放成为环保关注的主要问题。废水监测系统是分析废水情况的重要监测装置之一，但是，设备在长期监测过程中，受废水中杂质的影响存在不能正常运行的风险；为了保证设备可以正常运行，需要对废水在线监测系统进行运行维护。
正如公开号为CN107426683B的中国发明专利公开了一种废水智能监测系统，该监测系统利用无线传感器网络技术实现了现场水质监测，使得环保相关部门能够及时发现水环境污染事故，对事故的发生和发展进行监测评估，制定紧急对策和措施；但是，该系统对水质检测结果的精确性极度依赖于人工日常的设备检修维护工作，一旦出现传感器运行故障则会出现由于预警不及时而导致大量废水排出的现象。
基于此，现有技术确实有待于改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废水监测设备的运维智能控制系统，以解决现有技术中废水监测设备运行故障但预警不及时可能导致的大量废水排出的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种废水在线监测设备的运维智能控制系统，其采用如下技术方案实现：
所述废水在线监测设备的运维智能控制系统，包括智能控制平台，以及分别与所述智能控制平台连接的监测管理模块、预检分析模块和校验模块；
监测管理模块，用于接收废水监测终端获取到的待排废水的水质数据，并判断其是否满足排放要求；当待排废水的水质数据不满足排放要求时，生成水质预警信号，并将所述水质预警信号发送至智能控制平台；
预检分析模块，用于对所述废水监测终端进水口的待排废水进行预检测，并判断其预检测结果是否满足要求，当待排废水的预检测结果不满足要求时，生成预检异常信号，并将所述预检异常信号发送至智能控制平台；
所述校验模块至少包括校验监测终端；所述校验监测终端与废水监测终端的结构及工作原理完全相同；
所述校验模块，用于当接收到水质预警信号和/或预检异常信号时，控制校验监测终端获取待排废水的水质数据，并基于所述待排废水的水质数据，对水质监测结果与预检测结果进行校验分析，进而判断是否需要对废水监测终端进行检修，当需要对废水监测终端进行检修时，生成监测检修信号，并将所述监测检修信号发送至智能控制平台；
所述智能控制平台，用于接收水质预警信号和预检异常信号，并将其发送至校验模块；同时，所述智能控制平台还用于接收监测检修信号，并将其发送至管理人员的手机终端。
优选地，所述待排废水的水质数据包括有机数据YJ、浑浊数据HZ以及酸碱数据SJ；所述有机数据YJ为COD浓度值、氨氮浓度值以及总磷浓度值的和；
所述浑浊数据HZ为废水浊度值；所述酸碱数据SJ为废水的酸碱值与数值7差值的绝对值。
优选地，所述监测管理模块，用于接收废水监测终端获取到的待排废水的水质数据，并判断其是否满足排放要求；具体包括：
利用公式JC=α1×YJe+α2×HZ+α3×SJ，计算得到待排废水的监测系数JC；
将所述监测系数JC与监测阈值JCmax进行比较：若监测系数JC小于监测阈值JCmax，则判定水质数据满足排放要求；若监测系数JC大于等于监测阈值JCmax，则判定水质数据不满足排放要求；
上述公式中，α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1，e为自然常数，e的取值为2.78。
优选地，所述预检分析模块，进一步用于对所述废水监测终端进水口的待排废水进行预检测，得到预检系数；并基于所述预检系数，判断待排废水的预检测结果是否满足要求。
优选地，所述预检系数的获得方式如下：
对废水监测终端进水口的待排废水进行图像拍摄，并将拍摄图像标记为预检图像；
将所述预检图像放大为像素格图像，并进行灰度变换，得到每个像素格的灰度值；
将灰度值不小于灰度阈值的像素格标记为废水格；所述废水格的数量与全部像素格数量的比值即为预检系数。
优选地，所述基于所述预检系数，判断待排废水的预检测结果是否满足要求，具体包括：
将所述预检系数与预检阈值进行比较：若预检系数小于预检阈值，则判定待排废水的预检测结果满足要求；若预检系数大于等于预检阈值，则判定待排废水的预检测结果不满足要求。
优选地，所述校验模块，进一步用于基于所述待排废水的水质数据，计算废水的校验系数；并根据所述校验系数，对水质监测结果与预检测结果进行校验分析。
优选地，所述废水在线监测设备的运维智能控制系统，进一步包括：存储模块；所述存储模块与所述智能控制平台连接；
存储模块，用于存储监测阈值JCmax、灰度阈值和预检阈值，还用于对所述预检阈值进行数值优化。
优选地，所述校验模块，用于根据所述校验系数，对水质监测结果与预检测结果进行校验分析，进而判断是否需要对废水监测终端进行检修，当需要对废水监测终端进行检修时，生成监测检修信号，并将所述监测检修信号发送至智能控制平台；具体包括：
当校验模块接收到水质预警信号时：
将所述校验系数与所述监测阈值JCmax进行比较：若校验系数小于监测阈值JCmax，则生成监测检修信号并将其发送至智能控制平台；
若所述校验系数大于等于所述监测阈值JCmax，则判断校验模块在预设时间内是否接收到预检异常信号：若是，则判定废水监测终端无故障，不做处理；若否，则生成预检上调信号并将其发送至智能控制平台；
当校验模块接收到预检异常信号时：
将所述校验系数与监测阈值JCmax进行比较：若校验系数大于等于监测阈值JCmax，则判断校验模块是否接受到水质预警信号：若是，则判定废水监测终端无故障，不做处理；若否，则生成监测检修信号并将其发送至智能控制平台；
若所述校验系数小于所述监测阈值JCmax，则生成预检下调信号并将其发送至智能控制平台；
相应的，所述智能控制平台，还用于接收预检上调信号和预检下调信号，并将其发送至存储模块。
优选地，所述存储模块，用于对所述预检阈值进行数值优化；具体包括：
当所述存储模块接收到预检上调信号时，通过公式YJx=t1×YJ对所述预检阈值进行优化，其中， YJx为预检优化值， YJ为原预检阈值，t1为比例系数，1.05≤t1≤1.15，所述预检优化值YJx即为新的预检阈值；
当所述存储模块接收到预检下调信号时，通过公式YJx=t2×YJ对所述预检阈值进行优化，其中，YJx为预检优化值，YJ为预检阈值，t2为比例系数，0.85≤t2≤0.95，所述预检优化值YJx即为新的预检阈值。
通过上述技术方案，本发明具备以下有益效果：
本发明通过对水质监测结果与预检测结果的精确性进行校验分析，在水质监测结果或预检测结果不满足要求时触发校验分析，并采取不同的校验分析方式对废水是否符合排放标准进行验证，本发明结合了水质监测结果、预检测结果以及校验分析结果对废水监测设备是否需要检修给出评估并及时通知管理人员，避免了因废水监测设备运行故障但预警不及时而导致的大量废水排出的现象；同时，通过不断的对预检阈值动态优化，使得校验结果更精准，进而保证了废水监测设备运维评估的准确性。
附图说明
图1为本发明实施例一的原理框图。
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。
如图1所示，废水在线监测设备的运维智能控制系统，包括智能控制平台，以及分别与所述智能控制平台连接的监测管理模块、预检分析模块、校验模块和存储模块。
监测管理模块，用于接收废水监测终端获取到的待排废水的水质数据，并判断其是否满足排放要求；当待排废水的水质数据不满足排放要求时，生成水质预警信号，并将所述水质预警信号发送至智能控制平台；
预检分析模块，用于对所述废水监测终端进水口的待排废水进行预检测，并判断其预检测结果是否满足要求，当待排废水的预检测结果不满足要求时，生成预检异常信号，并将所述预检异常信号发送至智能控制平台；
所述校验模块至少包括校验监测终端；所述校验监测终端与废水监测终端的结构及工作原理完全相同；
所述校验模块，用于当接收到水质预警信号和/或预检异常信号时，控制校验监测终端获取待排废水的水质数据，并基于所述待排废水的水质数据，对水质监测结果与预检测结果进行校验分析，进而判断是否需要对废水监测终端进行检修，当需要对废水监测终端进行检修时，生成监测检修信号，并将所述监测检修信号发送至智能控制平台。
所述智能控制平台，用于接收水质预警信号和预检异常信号，并将其发送至校验模块；同时，所述智能控制平台还用于接收监测检修信号，并将其发送至管理人员的手机终端。
在本发明的一个实施例中，所述监测管理模块中，待排废水的水质数据包括有机数据YJ、浑浊数据HZ以及酸碱数据SJ；所述有机数据YJ为COD浓度值、氨氮浓度值以及总磷浓度值的和；所述浑浊数据HZ为废水浊度值；所述酸碱数据SJ为废水的酸碱值与数值7差值的绝对值；以上数据均可以通过水质测定仪检测获得，水质测定仪是用来监测水中各种成分的仪器，其可以测量水中BOD、COD、氨氮、总磷、总氮、浊度、PH、溶解氧等参数。
在本发明的一个实施例中，判断接收到的水质数据是否满足排放要求的具体过程包括：
利用公式JC=α1×YJe+α2×HZ+α3×SJ，计算得到待排废水的监测系数JC；
将所述监测系数JC与监测阈值JCmax进行比较：若监测系数JC小于监测阈值JCmax，则判定水质数据满足排放要求；若监测系数JC大于等于监测阈值JCmax，则判定水质数据不满足排放要求。
上述公式中，α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1，e为自然常数，e的取值为2.78。
所述监测系数用来反映废水的净化程度，其数值越大，废水的净化程度越低，越不满足排放要求；优选的，所述α1、α2以及α3的取值分别为3.25、2.87和2.34。
在本发明的一个实施例中，所述预检分析模块，进一步用于对所述废水监测终端进水口的待排废水进行预检测，得到预检系数；并基于所述预检系数，判断待排废水的预检测结果是否满足要求。
在本发明的一个实施例中，所述预检系数的获得方式如下：
对废水监测终端进水口的待排废水进行图像拍摄，并将拍摄图像标记为预检图像；
将所述预检图像放大为像素格图像，并进行灰度变换，得到每个像素格的灰度值；
将灰度值不小于灰度阈值的像素格标记为废水格；所述废水格的数量与全部像素格数量的比值即为预检系数。
其中，所述预检图像的拍摄时间间隔为L1秒，L1为数值常量，且5≤L1≤10；在本发明的一个实施例中，预检图像的拍摄时间间隔L1优选值为8；其中，可采用摄像头对待排废水进行图像拍摄。
在本发明的一个实施例中，所述基于所述预检系数，判断待排废水的预检测结果是否满足要求，具体包括：
将所述预检系数与预检阈值进行比较：若预检系数小于预检阈值，则判定待排废水的预检测结果满足要求；若预检系数大于等于预检阈值，则判定待排废水的预检测结果不满足要求。
需要说明的是，预检系数用来反映废水的视觉浊度，其数值越大，废水的视觉浊度越高；然而，不同类型的废水（如生活废水、工业废水以及商业废水等）由于悬浮物的浓度区间不尽相同，因此，视觉浊度对不同废水的水质影响程度不同，要结合废水类型通过不断的预检测结果对预检阈值进行优化调节，使得预检测标准与废水处理类型相匹配，以保证预检测结果的精确性。
在本发明的一个实施例中，所述废水在线监测设备的运维智能控制系统还包括存储模块；所述存储模块与所述智能控制平台连接；
存储模块，用于存储监测阈值JCmax、灰度阈值和预检阈值，还用于对所述预检阈值进行数值优化。
在本发明中，所述校验模块至少包括校验监测终端，所述校验监测终端与废水监测终端的结构及工作原理完全相同，以保证校验的准确性。
在本发明的一个实施例中，所述校验模块还包括伸缩控制支架；所述伸缩控制支架用于控制所述校验监测终端推入废水或者与废水分离；
优选的，所述伸缩控制支架包括滑轨、电动推杆以及控制器，当所述校验模块接收到水质预警信号和/或预检异常信号后，控制器控制电动推杆伸出将所述校验监测终端推入废水之中进行水质数据采集，在日常状态下，通过伸缩结构控制校验监测终端与废水分离，以对校验监测终端进行保护。
在本发明的一个实施例中，所述校验模块，进一步用于基于所述待排废水的水质数据，计算废水的校验系数；并根据所述校验系数，对水质监测结果与预检测结果进行校验分析。在本发明中，所述废水的校验系数的计算过程与监测管理模块中对监测系数的计算过程相同，此处不再赘述。
所述校验模块，用于根据所述校验系数，对水质监测结果与预检测结果进行校验分析，进而判断是否需要对废水监测终端进行检修，当需要对废水监测终端进行检修时，生成监测检修信号，并将所述监测检修信号发送至智能控制平台；具体包括：
当校验模块接收到水质预警信号时：
将所述校验系数与所述监测阈值JCmax进行比较：若校验系数小于监测阈值JCmax，则生成监测检修信号并将其发送至智能控制平台；
若所述校验系数大于等于所述监测阈值JCmax，则判断校验模块在预设时间内是否接收到预检异常信号：若是，则判定废水监测终端无故障，不做处理；若否，则生成预检上调信号并将其发送至智能控制平台。
在本发明的一个实施例中，所述预设时间为预检图像的拍摄时间间隔L1的2倍。
当校验模块接收到预检异常信号时：
将所述校验系数与监测阈值JCmax进行比较：若校验系数大于等于监测阈值JCmax，则判断校验模块是否接受到水质预警信号：若是，则判定废水监测终端无故障，不做处理；若否，则生成监测检修信号并将其发送至智能控制平台；
若所述校验系数小于所述监测阈值JCmax，则生成预检下调信号并将其发送至智能控制平台。
相应的，所述智能控制平台，还用于接收预检上调信号和预检下调信号，并将其发送至存储模块。
在本发明的一个实施例中，所述存储模块，用于对所述预检阈值进行数值优化具体包括：
当所述存储模块接收到预检上调信号时，通过公式YJx=t1×YJ对所述预检阈值进行优化，其中， YJx为预检优化值， YJ为原预检阈值，t1为比例系数，1.05≤t1≤1.15，所述预检优化值YJx即为新的预检阈值。
当所述存储模块接收到预检下调信号时，通过公式YJx=t2×YJ对所述预检阈值进行优化，其中，YJx为预检优化值，YJ为预检阈值，t2为比例系数，0.85≤t2≤0.95，所述预检优化值YJx即为新的预检阈值。
本发明通过对水质监测结果与预检测结果的精确性进行校验分析，在水质监测结果或预检测结果不满足要求时触发校验分析，并采取不同的校验分析方式对废水是否符合排放标准进行验证，本发明结合了水质监测结果、预检测结果以及校验分析结果对废水监测设备是否需要检修给出评估并及时通知管理人员，避免了因废水监测设备运行故障但预警不及时而导致的大量废水排出的现象；同时，通过不断的对预检阈值动态优化，使得校验结果更精准，进而保证了废水监测设备运维评估的准确性。
在本发明的另一个实施例中，所述校验模块，还用于根据设定的校验周期定期校验，具体为：
将所述校验周期分割为若干个校验时段，将每个所述校验时段的中间时刻标记为运维时刻，并在每个运维时刻通过工人对所有废水监测终端进行运行维护，并将出现异常的废水监测终端进行异常上报；
将每个所述校验时段的结束时刻标记为校验时间点，在每个校验时间点，获取校验系数并将其与监测阈值进行比较：若校验系数小于监测阈值，则校验通过；若校验系数大于等于监测阈值，则调取上一维护时刻的异常上报记录：若存在上报记录，则生成检修培训信号并发送至智能控制平台；若不存在上报记录，则生成维护培训信号并发送至智能控制平台。
本实施中，通过定期进行废水监测结果校验，周期性的校验结果对日常维护与检修工作进行监控，在出现异常时通过上报数据进行追责，并通过运维时刻与校验时间点的划分来降低设备的突发故障概率。
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。
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.废水在线监测设备的运维智能控制系统，其特征在于，包括智能控制平台，以及分别与所述智能控制平台连接的监测管理模块、预检分析模块和校验模块；
监测管理模块，用于接收废水监测终端获取到的待排废水的水质数据，并判断其是否满足排放要求；当待排废水的水质数据不满足排放要求时，生成水质预警信号，并将所述水质预警信号发送至智能控制平台；
预检分析模块，用于对所述废水监测终端进水口的待排废水进行预检测，并判断其预检测结果是否满足要求，当待排废水的预检测结果不满足要求时，生成预检异常信号，并将所述预检异常信号发送至智能控制平台；
所述校验模块至少包括校验监测终端；所述校验监测终端与废水监测终端的结构及工作原理完全相同；
所述校验模块，用于当接收到水质预警信号和/或预检异常信号时，控制校验监测终端获取待排废水的水质数据，并基于所述待排废水的水质数据，对水质监测结果与预检测结果进行校验分析，进而判断是否需要对废水监测终端进行检修，当需要对废水监测终端进行检修时，生成监测检修信号，并将所述监测检修信号发送至智能控制平台；
所述智能控制平台，用于接收水质预警信号和预检异常信号，并将其发送至校验模块；同时，所述智能控制平台还用于接收监测检修信号，并将其发送至管理人员的手机终端；
所述废水在线监测设备的运维智能控制系统还包括：存储模块；
所述存储模块与所述智能控制平台连接，用于存储监测阈值JCmax、灰度阈值和预检阈值，还用于对所述预检阈值进行数值优化；
其中，所述校验模块，进一步用于基于所述待排废水的水质数据，计算废水的校验系数；并根据所述校验系数，对水质监测结果与预检测结果进行校验分析，进而判断是否需要对废水监测终端进行检修，当需要对废水监测终端进行检修时，生成监测检修信号，并将所述监测检修信号发送至智能控制平台；具体包括：
当校验模块接收到水质预警信号时：
将所述校验系数与所述监测阈值JCmax进行比较：若校验系数小于监测阈值JCmax，则生成监测检修信号并将其发送至智能控制平台；
若所述校验系数大于等于所述监测阈值JCmax，则判断校验模块在预设时间内是否接收到预检异常信号：若是，则判定废水监测终端无故障，不做处理；若否，则生成预检上调信号并将其发送至智能控制平台；
当校验模块接收到预检异常信号时：
将所述校验系数与监测阈值JCmax进行比较：若校验系数大于等于监测阈值JCmax，则判断校验模块是否接受到水质预警信号：若是，则判定废水监测终端无故障，不做处理；若否，则生成监测检修信号并将其发送至智能控制平台；
若所述校验系数小于所述监测阈值JCmax，则生成预检下调信号并将其发送至智能控制平台；
相应的，
所述智能控制平台，还用于接收预检上调信号和预检下调信号，并将其发送至存储模块。
2.根据权利要求1所述的废水在线监测设备的运维智能控制系统，其特征在于，所述待排废水的水质数据包括有机数据YJ、浑浊数据HZ以及酸碱数据SJ；所述有机数据YJ为COD浓度值、氨氮浓度值以及总磷浓度值的和；
所述浑浊数据HZ为废水浊度值；所述酸碱数据SJ为废水的酸碱值与数值7差值的绝对值。
3.根据权利要求2所述的废水在线监测设备的运维智能控制系统，其特征在于，所述监测管理模块，用于接收废水监测终端获取到的待排废水的水质数据，并判断其是否满足排放要求；具体包括：
利用公式JC=α1×YJe+α2×HZ+α3×SJ，计算得到待排废水的监测系数JC；
将所述监测系数JC与监测阈值JCmax进行比较：若监测系数JC小于监测阈值JCmax，则判定水质数据满足排放要求；若监测系数JC大于等于监测阈值JCmax，则判定水质数据不满足排放要求；
上述公式中，α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1，e为自然常数，e的取值为2.78。
4.根据权利要求3所述的废水在线监测设备的运维智能控制系统，其特征在于，
所述预检分析模块，进一步用于对所述废水监测终端进水口的待排废水进行预检测，得到预检系数；并基于所述预检系数，判断待排废水的预检测结果是否满足要求。
5.根据权利要求4所述的废水在线监测设备的运维智能控制系统，其特征在于，所述预检系数的获得方式如下：
对废水监测终端进水口的待排废水进行图像拍摄，并将拍摄图像标记为预检图像；
将所述预检图像放大为像素格图像，并进行灰度变换，得到每个像素格的灰度值；
将灰度值不小于灰度阈值的像素格标记为废水格；所述废水格的数量与全部像素格数量的比值即为预检系数。
6.根据权利要求5所述的废水在线监测设备的运维智能控制系统，其特征在于，所述基于所述预检系数，判断待排废水的预检测结果是否满足要求，具体包括：
将所述预检系数与预检阈值进行比较：若预检系数小于预检阈值，则判定待排废水的预检测结果满足要求；若预检系数大于等于预检阈值，则判定待排废水的预检测结果不满足要求。
7.根据权利要求6所述的废水在线监测设备的运维智能控制系统，其特征在于，所述存储模块，用于对所述预检阈值进行数值优化；具体包括：
当所述存储模块接收到预检上调信号时，通过公式YJx=t1×YJ对所述预检阈值进行优化，其中， YJx为预检优化值， YJ为原预检阈值，t1为比例系数，1.05≤t1≤1.15，所述预检优化值YJx即为新的预检阈值；
当所述存储模块接收到预检下调信号时，通过公式YJx=t2×YJ对所述预检阈值进行优化，其中，YJx为预检优化值，YJ为预检阈值，t2为比例系数，0.85≤t2≤0.95，所述预检优化值YJx即为新的预检阈值。
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