公布日：2024.04.12
申請日：2024.03.13
分類號：C02F1/00(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)I;G06F18/2433(2023.01)I;G06F17/14(2006.01)I;G06T11/20(2006.01)I
摘要
本發(fā)明涉及水質(zhì)數(shù)據(jù)凈化調(diào)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種污水站多級凈化處理裝置。包括獲取模塊，用于獲取濁度數(shù)據(jù)，擬合得到濁度曲線；周期分析模塊，用于確定每一濁度曲線的濁度周期項和周期值；根據(jù)濁度周期項在不同周期值下的劃分后的分布相似情況，將濁度周期項劃分為規(guī)律段和趨勢段；動態(tài)時間分析模塊，用于根據(jù)兩條濁度曲線的規(guī)律段和趨勢段的數(shù)量和動態(tài)時間規(guī)整匹配關(guān)系，確定兩條濁度曲線的滯后一致性；調(diào)控模塊，用于根據(jù)高度相鄰的濁度數(shù)據(jù)所對應(yīng)濁度曲線的滯后一致性，確定水質(zhì)監(jiān)測一致性結(jié)果，根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測一致性結(jié)果，對二沉池進行凈化調(diào)控。能夠?qū)崿F(xiàn)二沉池的有效凈化調(diào)控，增強污水排放的穩(wěn)定性，提升污水排放質(zhì)量的可靠性。
權(quán)利要求書
1.一種污水站多級凈化處理裝置，將二沉池按照高度劃分為至少兩個高度區(qū)域，在每個高度區(qū)域中分別布置濁度傳感器，其特征在于，包括：獲取模塊，用于獲取每個濁度傳感器在固定時間段內(nèi)周期性采集得到的濁度數(shù)據(jù)，將每個濁度傳感器所獲取的所有濁度數(shù)據(jù)按照時序進行曲線擬合得到濁度曲線；周期分析模塊，用于對所述濁度曲線進行時序分解，確定每一濁度曲線所分別對應(yīng)的濁度周期項；對所述濁度周期項進行頻域轉(zhuǎn)換，確定每一所述濁度周期項對應(yīng)的周期值；基于每個濁度周期項所對應(yīng)的周期值對所述濁度周期項進行劃分，根據(jù)所述濁度周期項在不同周期值下的劃分后的分布相似情況，將濁度周期項劃分為規(guī)律段和趨勢段；動態(tài)時間分析模塊，用于對任意兩條濁度曲線進行動態(tài)時間規(guī)整處理，確定任意兩條濁度曲線對應(yīng)的匹配關(guān)系，根據(jù)兩條濁度曲線的規(guī)律段和趨勢段的數(shù)量和所述匹配關(guān)系，確定兩條濁度曲線的滯后一致性；調(diào)控模塊，用于根據(jù)高度相鄰的濁度數(shù)據(jù)所對應(yīng)濁度曲線的滯后一致性，確定水質(zhì)監(jiān)測一致性結(jié)果，根據(jù)所述水質(zhì)監(jiān)測一致性結(jié)果，對二沉池進行凈化調(diào)控；所述對所述濁度周期項進行頻域轉(zhuǎn)換，確定每一所述濁度周期項對應(yīng)的周期值，包括：基于傅里葉變換將所述濁度周期項轉(zhuǎn)換至頻域空間，得到濁度頻譜圖；將所述濁度頻譜圖中每個幅值所對應(yīng)頻率的倒數(shù)作為所述濁度周期項對應(yīng)的周期值；所述基于每個濁度周期項所對應(yīng)的周期值對所述濁度周期項進行劃分，根據(jù)所述濁度周期項在不同周期值下的劃分后的分布相似情況，將濁度周期項劃分為規(guī)律段和趨勢段，包括：將每個所述周期值作為周期長度，分別對所述濁度周期項進行平均劃分，得到每個所述周期值所分別對應(yīng)的分割點，將相鄰兩個分割點所間隔的濁度周期項的時序區(qū)間作為對應(yīng)周期值的第一周期段；根據(jù)同一周期值所對應(yīng)的任一第一周期段與其他所有第一周期段的相似程度，確定每一第一周期段的第一相似系數(shù)；根據(jù)所有周期值所對應(yīng)的分割點對所述濁度周期項進行劃分，得到第二周期段，將任一第二周期段作為待測段，根據(jù)包含所述待測段的所有第一周期段的第一相似系數(shù)，確定所述待測段的第二相似系數(shù)，根據(jù)所述第二相似系數(shù)將所有第二周期段劃分為規(guī)律段和趨勢段；所述根據(jù)兩條濁度曲線的規(guī)律段和趨勢段的數(shù)量和所述匹配關(guān)系，確定兩條濁度曲線的滯后一致性，包括：將所述匹配關(guān)系中的一對一關(guān)系作為目標關(guān)系，確定兩條濁度曲線所對應(yīng)動態(tài)時間匹配圖中滿足所述目標關(guān)系的數(shù)量作為目標數(shù)量；計算每一濁度曲線的規(guī)律段和趨勢段的數(shù)量比值作為對應(yīng)濁度曲線的規(guī)律特征指標；計算兩條濁度曲線的規(guī)律特征指標的差值的歸一化值得到曲線相似程度；根據(jù)所述曲線相似程度和所述目標數(shù)量，確定對應(yīng)兩條濁度曲線的滯后一致性，其中，所述曲線相似程度與所述滯后一致性呈正相關(guān)關(guān)系，所述目標數(shù)量與所述滯后一致性呈正相關(guān)關(guān)系，所述滯后一致性的取值為歸一化后的數(shù)值；所述水質(zhì)監(jiān)測一致性結(jié)果包括一致性正常和一致性異常，所述根據(jù)高度相鄰的濁度數(shù)據(jù)所對應(yīng)濁度曲線的滯后一致性，確定水質(zhì)監(jiān)測一致性結(jié)果，包括：計算所有高度相鄰的濁度數(shù)據(jù)所對應(yīng)濁度曲線的滯后一致性，在所述滯后一致性均大于預(yù)設(shè)一致性閾值時，確定所述水質(zhì)監(jiān)測一致性正常；否則，確定所述水質(zhì)監(jiān)測一致性異常。
2.如權(quán)利要求1所述的一種污水站多級凈化處理裝置，其特征在于，所述根據(jù)同一周期值所對應(yīng)的任一第一周期段與其他所有第一周期段的相似程度，確定每一第一周期段的第一相似系數(shù)，包括：將同一周期值所對應(yīng)的任一第一周期段作為分析周期段，相同周期值的其他第一周期段作為同值周期段；基于余弦相似度算法，計算所述分析周期段和所有所述同值周期段的余弦相似度值，得到分析周期段分別與每一同值周期段的分析相似度；確定所述分析周期段分別與每一同值周期段的時序距離的倒數(shù)作為對應(yīng)分析周期段與同值周期段的時間影響權(quán)重；計算時間影響權(quán)重與分析相似度的乘積作為分析周期段與對應(yīng)同值周期段的相似因子，將所有相似因子的和值的歸一化值作為所述分析周期段的第一相似系數(shù)，調(diào)整分析周期段，得到每一第一周期段的第一相似系數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種污水站多級凈化處理裝置，其特征在于，所述根據(jù)包含所述待測段的所有第一周期段的第一相似系數(shù)，確定所述待測段的第二相似系數(shù)，包括：將所有包含所述待測段的所有第一周期段作為目標段，計算所有目標段的第一相似系數(shù)的均值作為所述待測段的第二相似系數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種污水站多級凈化處理裝置，其特征在于，所述根據(jù)所述第二相似系數(shù)將所有第二周期段劃分為規(guī)律段和趨勢段，包括：將所述第二相似系數(shù)大于預(yù)設(shè)相似系數(shù)閾值的第二周期段作為規(guī)律段；將所述第二相似系數(shù)小于等于預(yù)設(shè)相似系數(shù)閾值的第二周期段作為趨勢段。
5.如權(quán)利要求1所述的一種污水站多級凈化處理裝置，其特征在于，所述對任意兩條濁度曲線進行動態(tài)時間規(guī)整處理，確定任意兩條濁度曲線對應(yīng)的匹配關(guān)系，包括：基于動態(tài)時間規(guī)整算法對任意兩條濁度曲線進行動態(tài)時間規(guī)整處理，得到動態(tài)時間匹配圖；根據(jù)所述動態(tài)時間匹配圖中兩條濁度曲線的數(shù)據(jù)點的匹配結(jié)果，確定匹配關(guān)系，其中，所述匹配關(guān)系包括一對一關(guān)系、一對多關(guān)系和多對一關(guān)系。
6.如權(quán)利要求1所述的一種污水站多級凈化處理裝置，其特征在于，所述根據(jù)所述水質(zhì)監(jiān)測一致性結(jié)果，對二沉池進行凈化調(diào)控，包括：在所述水質(zhì)監(jiān)測一致性正常時，控制所述二沉池進行預(yù)設(shè)凈化流程；在所述水質(zhì)監(jiān)測一致性異常時，停止所述預(yù)設(shè)凈化流程，生成報警信號。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決相關(guān)技術(shù)中僅根據(jù)出水口位置處的濁度進行二沉池的凈化分析，易導(dǎo)致二沉池整體的沉降效果異常的現(xiàn)象，對二沉池進行凈化調(diào)控能力較差，二沉池污水排放的穩(wěn)定性較差，污水排放的質(zhì)量可靠性較低的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種污水站多級凈化處理裝置，所采用的技術(shù)方案具體如下：
本發(fā)明提出了一種污水站多級凈化處理裝置，將二沉池按照高度劃分為至少兩個高度區(qū)域，在每個高度區(qū)域中分別布置濁度傳感器，包括：
獲取模塊，用于獲取每個濁度傳感器在固定時間段內(nèi)周期性采集得到的濁度數(shù)據(jù)，將每個濁度傳感器所獲取的所有濁度數(shù)據(jù)按照時序進行曲線擬合得到濁度曲線；
周期分析模塊，用于對所述濁度曲線進行時序分解，確定每一濁度曲線所分別對應(yīng)的濁度周期項；對所述濁度周期項進行頻域轉(zhuǎn)換，確定每一所述濁度周期項對應(yīng)的周期值；基于每個濁度周期項所對應(yīng)的周期值對所述濁度周期項進行劃分，根據(jù)所述濁度周期項在不同周期值下的劃分后的分布相似情況，將濁度周期項劃分為規(guī)律段和趨勢段；
動態(tài)時間分析模塊，用于對任意兩條濁度曲線進行動態(tài)時間規(guī)整處理，確定任意兩條濁度曲線對應(yīng)的匹配關(guān)系，根據(jù)兩條濁度曲線的規(guī)律段和趨勢段的數(shù)量和所述匹配關(guān)系，確定兩條濁度曲線的滯后一致性；
調(diào)控模塊，用于根據(jù)高度相鄰的濁度數(shù)據(jù)所對應(yīng)濁度曲線的滯后一致性，確定水質(zhì)監(jiān)測一致性結(jié)果，根據(jù)所述水質(zhì)監(jiān)測一致性結(jié)果，對二沉池進行凈化調(diào)控。
進一步地，所述對所述濁度周期項進行頻域轉(zhuǎn)換，確定每一所述濁度周期項對應(yīng)的周期值，包括：
基于傅里葉變換將所述濁度周期項轉(zhuǎn)換至頻域空間，得到濁度頻譜圖；
將所述濁度頻譜圖中每個幅值所對應(yīng)頻率的倒數(shù)作為所述濁度周期項對應(yīng)的周期值。
進一步地，所述基于每個濁度周期項所對應(yīng)的周期值對所述濁度周期項進行劃分，根據(jù)所述濁度周期項在不同周期值下的劃分后的分布相似情況，將濁度周期項劃分為規(guī)律段和趨勢段，包括：
將每個所述周期值作為周期長度，分別對所述濁度周期項進行平均劃分，得到每個所述周期值所分別對應(yīng)的分割點，將相鄰兩個分割點所間隔的濁度周期項的時序區(qū)間作為對應(yīng)周期值的第一周期段；
根據(jù)同一周期值所對應(yīng)的任一第一周期段與其他所有第一周期段的相似程度，確定每一第一周期段的第一相似系數(shù)；
根據(jù)所有周期值所對應(yīng)的分割點對所述濁度周期項進行劃分，得到第二周期段，將任一第二周期段作為待測段，根據(jù)包含所述待測段的所有第一周期段的第一相似系數(shù)，確定所述待測段的第二相似系數(shù)，根據(jù)所述第二相似系數(shù)將所有第二周期段劃分為規(guī)律段和趨勢段。
進一步地，所述根據(jù)同一周期值所對應(yīng)的任一第一周期段與其他所有第一周期段的相似程度，確定每一第一周期段的第一相似系數(shù)，包括：
將同一周期值所對應(yīng)的任一第一周期段作為分析周期段，相同周期值的其他第一周期段作為同值周期段；
基于余弦相似度算法，計算所述分析周期段和所有所述同值周期段的余弦相似度值，得到分析周期段分別與每一同值周期段的分析相似度；
確定所述分析周期段分別與每一同值周期段的時序距離的倒數(shù)作為對應(yīng)分析周期段與同值周期段的時間影響權(quán)重；
計算時間影響權(quán)重與分析相似度的乘積作為分析周期段與對應(yīng)同值周期段的相似因子，將所有相似因子的和值的歸一化值作為所述分析周期段的第一相似系數(shù)，調(diào)整分析周期段，得到每一第一周期段的第一相似系數(shù)。
進一步地，所述根據(jù)包含所述待測段的所有第一周期段的第一相似系數(shù)，確定所述待測段的第二相似系數(shù)，包括：
將所有包含所述待測段的所有第一周期段作為目標段，計算所有目標段的第一相似系數(shù)的均值作為所述待測段的第二相似系數(shù)。
進一步地，所述根據(jù)所述第二相似系數(shù)將所有第二周期段劃分為規(guī)律段和趨勢段，包括：
將所述第二相似系數(shù)大于預(yù)設(shè)相似系數(shù)閾值的第二周期段作為規(guī)律段；
將所述第二相似系數(shù)小于等于預(yù)設(shè)相似系數(shù)閾值的第二周期段作為趨勢段。
進一步地，所述對任意兩條濁度曲線進行動態(tài)時間規(guī)整處理，確定任意兩條濁度曲線對應(yīng)的匹配關(guān)系，包括：
基于動態(tài)時間規(guī)整算法對任意兩條濁度曲線進行動態(tài)時間規(guī)整處理，得到動態(tài)時間匹配圖；
根據(jù)所述動態(tài)時間匹配圖中兩條濁度曲線的數(shù)據(jù)點的匹配結(jié)果，確定匹配關(guān)系，其中，所述匹配關(guān)系包括一對一關(guān)系、一對多關(guān)系和多對一關(guān)系。
進一步地，所述根據(jù)兩條濁度曲線的規(guī)律段和趨勢段的數(shù)量和所述匹配關(guān)系，確定兩條濁度曲線的滯后一致性，包括：
將所述匹配關(guān)系中的一對一關(guān)系作為目標關(guān)系，確定兩條濁度曲線所對應(yīng)動態(tài)時間匹配圖中滿足所述目標關(guān)系的數(shù)量作為目標數(shù)量；
計算每一濁度曲線的規(guī)律段和趨勢段的數(shù)量比值作為對應(yīng)濁度曲線的規(guī)律特征指標；
計算兩條濁度曲線的規(guī)律特征指標的差值的歸一化值得到曲線相似程度；
根據(jù)所述曲線相似程度和所述目標數(shù)量，確定對應(yīng)兩條濁度曲線的滯后一致性，其中，所述曲線相似程度與所述滯后一致性呈正相關(guān)關(guān)系，所述目標數(shù)量與所述滯后一致性呈正相關(guān)關(guān)系，所述滯后一致性的取值為歸一化后的數(shù)值。
進一步地，所述水質(zhì)監(jiān)測一致性結(jié)果包括一致性正常和一致性異常，所述根據(jù)高度相鄰的濁度數(shù)據(jù)所對應(yīng)濁度曲線的滯后一致性，確定水質(zhì)監(jiān)測一致性結(jié)果，包括：
計算所有高度相鄰的濁度數(shù)據(jù)所對應(yīng)濁度曲線的滯后一致性，在所述滯后一致性均大于預(yù)設(shè)一致性閾值時，確定所述水質(zhì)監(jiān)測一致性正常；否則，確定所述水質(zhì)監(jiān)測一致性異常。
進一步地，所述根據(jù)所述水質(zhì)監(jiān)測一致性結(jié)果，對二沉池進行凈化調(diào)控，包括：
在所述水質(zhì)監(jiān)測一致性正常時，控制所述二沉池進行預(yù)設(shè)凈化流程；
在所述水質(zhì)監(jiān)測一致性異常時，停止所述預(yù)設(shè)凈化流程，生成報警信號。
本發(fā)明具有如下有益效果：
本發(fā)明通過在二沉池的不同高度位置處布置濁度傳感器，并基于不同濁度傳感器所采集的濁度數(shù)據(jù)確定濁度曲線，濁度曲線的獲取能夠更為直觀地表征不同高度位置的濁度變化情況，便于后續(xù)根據(jù)濁度變化進行水質(zhì)分析，基于濁度曲線的濁度周期項確定周期值，周期值能夠準確表征濁度周期項的周期特征，從而根據(jù)所有周期值對濁度周期項進行分析，通過結(jié)合所有周期情況進行分析，能夠避免周期值的差異對水質(zhì)監(jiān)測的影響，結(jié)合每個濁度周期項所對應(yīng)的周期值和不同周期值下的分布相似情況對濁度周期項進行劃分，將所有濁度周期項劃分為規(guī)律段和趨勢段，規(guī)律段和趨勢段的分布能夠表征濁度周期項整體的變化情況，結(jié)合兩條濁度曲線中規(guī)律段和趨勢段的數(shù)量特征和動態(tài)時間規(guī)整處理后的匹配關(guān)系，確定兩條濁度曲線的滯后一致性，滯后一致性表征了兩條濁度曲線的波動滯后效果，進而根據(jù)滯后一致性直觀反映二沉池內(nèi)不同高度下的濁度變化，根據(jù)高度相鄰的濁度數(shù)據(jù)所對應(yīng)濁度曲線的濁度變化情況檢測濁度變化是否一致，得到水質(zhì)監(jiān)測一致性結(jié)果，其中，水質(zhì)監(jiān)測一致性結(jié)果能夠結(jié)合所有相鄰高度的濁度變化，從而對二沉池內(nèi)整體的濁度變化進行分析，避免某一高度位置的濁度變化異常導(dǎo)致二沉池整體的沉降效果異常的現(xiàn)象，并根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測一致性結(jié)果，對二沉池進行凈化調(diào)控，實現(xiàn)二沉池的有效凈化調(diào)控，提升調(diào)控能力，有效增強二沉池污水排放的穩(wěn)定性，提升污水排放質(zhì)量的可靠性，提升二沉池內(nèi)水質(zhì)凈化的控制調(diào)節(jié)效果。
（發(fā)明人：蘇志輝;蘇小春;楊春虹;紀杰城）
