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
本發明涉及水質數據凈化調控技術領域，具體涉及一種污水站多級凈化處理裝置。包括獲取模塊，用于獲取濁度數據，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律段和趨勢段；動態時間分析模塊，用于根據兩條濁度曲線的規律段和趨勢段的數量和動態時間規整匹配關系，確定兩條濁度曲線的滯后一致性；調控模塊，用于根據高度相鄰的濁度數據所對應濁度曲線的滯后一致性，確定水質監測一致性結果，根據水質監測一致性結果，對二沉池進行凈化調控。能夠實現二沉池的有效凈化調控，增強污水排放的穩定性，提升污水排放質量的可靠性。
權利要求書
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域，在每個高度區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周期性采集得到的濁度數據，將每個濁度傳感器所獲取的所有濁度數據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的濁度周期項；對所述濁度周期項進行頻域轉換，確定每一所述濁度周期項對應的周期值；基于每個濁度周期項所對應的周期值對所述濁度周期項進行劃分，根據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律段和趨勢段；動態時間分析模塊，用于對任意兩條濁度曲線進行動態時間規整處理，確定任意兩條濁度曲線對應的匹配關系，根據兩條濁度曲線的規律段和趨勢段的數量和所述匹配關系，確定兩條濁度曲線的滯后一致性；調控模塊，用于根據高度相鄰的濁度數據所對應濁度曲線的滯后一致性，確定水質監測一致性結果，根據所述水質監測一致性結果，對二沉池進行凈化調控；所述對所述濁度周期項進行頻域轉換，確定每一所述濁度周期項對應的周期值，包括：基于傅里葉變換將所述濁度周期項轉換至頻域空間，得到濁度頻譜圖；將所述濁度頻譜圖中每個幅值所對應頻率的倒數作為所述濁度周期項對應的周期值；所述基于每個濁度周期項所對應的周期值對所述濁度周期項進行劃分，根據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間作為對應周期值的第一周期段；根據同一周期值所對應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；根據所有周期值所對應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，根據包含所述待測段的所有第一周期段的第一相似系數，確定所述待測段的第二相似系數，根據所述第二相似系數將所有第二周期段劃分為規律段和趨勢段；所述根據兩條濁度曲線的規律段和趨勢段的數量和所述匹配關系，確定兩條濁度曲線的滯后一致性，包括：將所述匹配關系中的一對一關系作為目標關系，確定兩條濁度曲線所對應動態時間匹配圖中滿足所述目標關系的數量作為目標數量；計算每一濁度曲線的規律段和趨勢段的數量比值作為對應濁度曲線的規律特征指標；計算兩條濁度曲線的規律特征指標的差值的歸一化值得到曲線相似程度；根據所述曲線相似程度和所述目標數量，確定對應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關系，所述目標數量與所述滯后一致性呈正相關關系，所述滯后一致性的取值為歸一化后的數值；所述水質監測一致性結果包括一致性正常和一致性異常，所述根據高度相鄰的濁度數據所對應濁度曲線的滯后一致性，確定水質監測一致性結果，包括：計算所有高度相鄰的濁度數據所對應濁度曲線的滯后一致性，在所述滯后一致性均大于預設一致性閾值時，確定所述水質監測一致性正常；否則，確定所述水質監測一致性異常。
2.如權利要求1所述的一種污水站多級凈化處理裝置，其特征在于，所述根據同一周期值所對應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，包括：將同一周期值所對應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作為對應分析周期段與同值周期段的時間影響權重；計算時間影響權重與分析相似度的乘積作為分析周期段與對應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，調整分析周期段，得到每一第一周期段的第一相似系數。
3.如權利要求1所述的一種污水站多級凈化處理裝置，其特征在于，所述根據包含所述待測段的所有第一周期段的第一相似系數，確定所述待測段的第二相似系數，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的均值作為所述待測段的第二相似系數。
4.如權利要求1所述的一種污水站多級凈化處理裝置，其特征在于，所述根據所述第二相似系數將所有第二周期段劃分為規律段和趨勢段，包括：將所述第二相似系數大于預設相似系數閾值的第二周期段作為規律段；將所述第二相似系數小于等于預設相似系數閾值的第二周期段作為趨勢段。
5.如權利要求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時間規整處理，確定任意兩條濁度曲線對應的匹配關系，包括：基于動態時間規整算法對任意兩條濁度曲線進行動態時間規整處理，得到動態時間匹配圖；根據所述動態時間匹配圖中兩條濁度曲線的數據點的匹配結果，確定匹配關系，其中，所述匹配關系包括一對一關系、一對多關系和多對一關系。
6.如權利要求1所述的一種污水站多級凈化處理裝置，其特征在于，所述根據所述水質監測一致性結果，對二沉池進行凈化調控，包括：在所述水質監測一致性正常時，控制所述二沉池進行預設凈化流程；在所述水質監測一致性異常時，停止所述預設凈化流程，生成報警信號。
發明內容
為了解決相關技術中僅根據出水口位置處的濁度進行二沉池的凈化分析，易導致二沉池整體的沉降效果異常的現象，對二沉池進行凈化調控能力較差，二沉池污水排放的穩定性較差，污水排放的質量可靠性較低的技術問題，本發明提供一種污水站多級凈化處理裝置，所采用的技術方案具體如下：
本發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域，在每個高度區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周期性采集得到的濁度數據，將每個濁度傳感器所獲取的所有濁度數據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的濁度周期項；對所述濁度周期項進行頻域轉換，確定每一所述濁度周期項對應的周期值；基于每個濁度周期項所對應的周期值對所述濁度周期項進行劃分，根據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律段和趨勢段；
動態時間分析模塊，用于對任意兩條濁度曲線進行動態時間規整處理，確定任意兩條濁度曲線對應的匹配關系，根據兩條濁度曲線的規律段和趨勢段的數量和所述匹配關系，確定兩條濁度曲線的滯后一致性；
調控模塊，用于根據高度相鄰的濁度數據所對應濁度曲線的滯后一致性，確定水質監測一致性結果，根據所述水質監測一致性結果，對二沉池進行凈化調控。
進一步地，所述對所述濁度周期項進行頻域轉換，確定每一所述濁度周期項對應的周期值，包括：
基于傅里葉變換將所述濁度周期項轉換至頻域空間，得到濁度頻譜圖；
將所述濁度頻譜圖中每個幅值所對應頻率的倒數作為所述濁度周期項對應的周期值。
進一步地，所述基于每個濁度周期項所對應的周期值對所述濁度周期項進行劃分，根據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間作為對應周期值的第一周期段；
根據同一周期值所對應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；
根據所有周期值所對應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，根據包含所述待測段的所有第一周期段的第一相似系數，確定所述待測段的第二相似系數，根據所述第二相似系數將所有第二周期段劃分為規律段和趨勢段。
進一步地，所述根據同一周期值所對應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，包括：
將同一周期值所對應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作為對應分析周期段與同值周期段的時間影響權重；
計算時間影響權重與分析相似度的乘積作為分析周期段與對應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，調整分析周期段，得到每一第一周期段的第一相似系數。
進一步地，所述根據包含所述待測段的所有第一周期段的第一相似系數，確定所述待測段的第二相似系數，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的均值作為所述待測段的第二相似系數。
進一步地，所述根據所述第二相似系數將所有第二周期段劃分為規律段和趨勢段，包括：
將所述第二相似系數大于預設相似系數閾值的第二周期段作為規律段；
將所述第二相似系數小于等于預設相似系數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時間規整處理，確定任意兩條濁度曲線對應的匹配關系，包括：
基于動態時間規整算法對任意兩條濁度曲線進行動態時間規整處理，得到動態時間匹配圖；
根據所述動態時間匹配圖中兩條濁度曲線的數據點的匹配結果，確定匹配關系，其中，所述匹配關系包括一對一關系、一對多關系和多對一關系。
進一步地，所述根據兩條濁度曲線的規律段和趨勢段的數量和所述匹配關系，確定兩條濁度曲線的滯后一致性，包括：
將所述匹配關系中的一對一關系作為目標關系，確定兩條濁度曲線所對應動態時間匹配圖中滿足所述目標關系的數量作為目標數量；
計算每一濁度曲線的規律段和趨勢段的數量比值作為對應濁度曲線的規律特征指標；
計算兩條濁度曲線的規律特征指標的差值的歸一化值得到曲線相似程度；
根據所述曲線相似程度和所述目標數量，確定對應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關系，所述目標數量與所述滯后一致性呈正相關關系，所述滯后一致性的取值為歸一化后的數值。
進一步地，所述水質監測一致性結果包括一致性正常和一致性異常，所述根據高度相鄰的濁度數據所對應濁度曲線的滯后一致性，確定水質監測一致性結果，包括：
計算所有高度相鄰的濁度數據所對應濁度曲線的滯后一致性，在所述滯后一致性均大于預設一致性閾值時，確定所述水質監測一致性正常；否則，確定所述水質監測一致性異常。
進一步地，所述根據所述水質監測一致性結果，對二沉池進行凈化調控，包括：
在所述水質監測一致性正常時，控制所述二沉池進行預設凈化流程；
在所述水質監測一致性異常時，停止所述預設凈化流程，生成報警信號。
本發明具有如下有益效果：
本發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據確定濁度曲線，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，便于后續根據濁度變化進行水質分析，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，從而根據所有周期值對濁度周期項進行分析，通過結合所有周期情況進行分析，能夠避免周期值的差異對水質監測的影響，結合每個濁度周期項所對應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律段和趨勢段，規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，結合兩條濁度曲線中規律段和趨勢段的數量特征和動態時間規整處理后的匹配關系，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，進而根據滯后一致性直觀反映二沉池內不同高度下的濁度變化，根據高度相鄰的濁度數據所對應濁度曲線的濁度變化情況檢測濁度變化是否一致，得到水質監測一致性結果，其中，水質監測一致性結果能夠結合所有相鄰高度的濁度變化，從而對二沉池內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致二沉池整體的沉降效果異常的現象，并根據水質監測一致性結果，對二沉池進行凈化調控，實現二沉池的有效凈化調控，提升調控能力，有效增強二沉池污水排放的穩定性，提升污水排放質量的可靠性，提升二沉池內水質凈化的控制調節效果。
（發明人：蘇志輝;蘇小春;楊春虹;紀杰城）
