一种用于农村化粪池系统的智能运行监测系统及监测方法与流程

本发明涉及生活污水处理，尤其涉及一种用于农村化粪池系统的智能运行监测系统及监测方法。

背景技术：

1、化粪池是农村生活污水处理的常用设施，主要用于处理畜禽粪便和生活污水。传统化粪池主要依靠自然沉降、消化、分解等过程处理污水，处理效果受到许多因素的影响，如污水中有机物浓度、气候条件、池体结构等。此外，传统化粪池对污水处理的监测和管理手段较为简单，主要依靠人工巡查、观测液位等方式，难以实现实时、精确的监测和控制，容易导致污水处理效果不佳，甚至造成环境污染。

2、近年来，随着物联网、大数据、智能传感器等技术的快速发展，智能化粪池监测系统逐渐成为研究热点。智能化粪池监测系统通过安装在化粪池内的各种传感器，实时监测污水中的各项指标，如氨氮、酸碱度、液位高度等，并将监测数据传输到数据处理中心，通过数据分析和处理，实现对化粪池运行状态的实时评估和控制，提高污水处理效果，降低环境污染风险。然而，目前智能化粪池监测系统在实际应用中仍存在一定的局限性，如监测参数单一、监控策略不够灵活等，需要进一步优化和改进。

3、中国专利公开号：cn111579026b公开了一种化粪池系统及化粪池监测预警方法，包括化粪池、浮球阀液位装置和监控预警装置；所述化粪池内设置有多个格池，相邻两个所述格池相互连通；所述浮球阀液位装置位于所述格池内，所述浮球阀液位装置用于检测所述格池的液位信息，所述浮球阀液位装置还用于将所述液位信息发送给所述监控预警装置；所述监控预警装置与所述浮球阀液位装置无线连接，所述监控预警装置用于接收所述浮球阀液位装置发送的液位信息，根据所述液位信息对所述格池进行阻塞识别、清掏识别以及判断是否发出预警信息所述监控预警装置用于获取当前格池的液位；判断所述当前格池是否为末端格池；若所述当前格池是末端格池，则根据所述当前格池的液位判断所述末端格池是否需要清掏处理；若所述当前格池不是末端格池，则根据所述当前格池的液位判断所述当前格池是否发生阻塞；若所述当前格池未发生阻塞，则将化粪池内的任一格池作为当前格池，并返回步骤“获取当前格池的液位”；若所述当前格池发生阻塞，则判断所述当前格池是否为首端格池；若所述当前格池是首端格池，则判断所述当前格池的后一格池是否为末端格池；若所述后一格池是末端格池，则根据所述后一格池的液位判断所述末端格池是否需要清掏处理；若所述后一格池不是末端格池，则根据所述后一格池的液位判断所述后一格池是否发生阻塞；若所述后一格池未发生阻塞，则将任一格池作为当前格池，并返回步骤“获取当前格池的液位”；若所述后一格池发生阻塞，则将所述后一格池作为当前格池返回步骤“判断所述当前格池的后一格池是否为末端格池”；若所述当前格池不是首端格池，则判断所述当前格池的前一格池是否发生阻塞；若所述前一格池未发生阻塞，则返回步骤“判断所述当前格池的后一格池是否为末端格池”；若所述前一格池发生阻塞，则判断所述前一格池是否是首端格池；若所述前一格池是首端格池，则返回步骤“判断所述当前格池的后一格池是否为末端格池”；若所述前一格池不是首端格池，则将所述前一格池作为当前格池，并返回步骤“判断所述当前格池的前一格池是否发生阻塞”。

4、由此可见，现有技术存在以下问题：由于监测参数以及监控模式单一，无法精准监控化粪池粪污中养分的赋存浓度以及化粪池的安全性，从而导致对粪污的资源利用潜力评估以及清掏粪污的安全性评价的精准性差。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种用于农村化粪池系统的智能运行监测系统及监测方法，用以克服现有技术中对粪污的资源利用潜力评估以及清掏粪污的安全性评价的精准性差的问题。

2、为实现上述目的，一方面，本发明提供一种用于农村化粪池系统的智能运行监测系统，包括：

3、氨氮传感器，其设置在厌氧池的左侧侧壁，用以检测厌氧池中粪污的氨氮含量；

4、酸碱度传感器，其设置在厌氧池的右侧侧壁，用以检测厌氧池中粪污的酸碱度；

5、化粪池检测终端，其设置在厌氧池顶部，用以检测厌氧池的液位高度和甲烷浓度；

6、数据获取模块，其与所述氨氮传感器、酸碱度传感器以及化粪池检测终端相连，用以获取所述氨氮含量、所述酸碱度、所述液位高度和所述甲烷浓度；

7、数据分析模块，其与所述数据获取模块相连，包括，

8、第一分析单元，用以通过厌氧池状态评价值确定监控模式，厌氧池状态评价值根据液位高度和甲烷浓度建立参数表征；

9、第二分析单元，用以根据厌氧池中甲烷浓度进行安全预警；

10、其中，所述监控模式包括根据液位高度确定氨氮传感器的监控频率以及根据厌氧池中粪污的氨氮含量确定厌氧池中粪污的资源利用潜力评价系数；

11、其中，所述安全预警包括根据第一相对差确定对所述监控频率的调整或根据第二相对差确定进行安全预警的预警等级系数。

12、进一步地，所述第一分析单元根据以下公式计算厌氧池状态评价值，设定

13、；

14、其中，z表示厌氧池状态评价值，g表示液位高度，j表示甲烷浓度。

15、进一步地，所述监控模式包括监控厌氧池中粪污的氨氮含量以及监控厌氧池中甲烷浓度。

16、进一步地，所述第一分析单元根据所述液位高度与预设液位高度的比对结果确定监控粪污的氨氮含量的监控频率。

17、进一步地，所述第一分析单元根据厌氧池中粪污的氨氮含量确定厌氧池中粪污的若干资源利用潜力评价系数，若干所述资源利用潜力评价系数包括第一资源利用潜力评价系数，以及第二资源利用潜力评价系数；

18、其中，u表示粪污的酸碱度，h表示粪污的氨氮含量。

19、进一步地，所述第二分析单元，其在甲烷浓度大于预设甲烷浓度条件下确定进行安全预警。

20、进一步地，所述第二分析单元，其根据甲烷浓度与预设甲烷浓度确定第一相对差，以在第一相对差小于等于预设第一相对差条件下确定调整所述监控频率；

21、所述第二分析单元根据以下调整系数调整所述监控频率；

22、；

23、其中，x表示调整系数，△j1表示第一相对差。

24、进一步地，所述第二分析单元根据第二相对差确定进行安全预警的若干预警等级系数，若干所述预警等级系数包括第一预警等级系数，以及第二预警等级系数；

25、其中，所述第二相对差由甲烷浓度与预设甲烷浓度确定。

26、进一步地，所述第二分析单元根据以下公式计算清掏潜力评价系数，设定

27、；

28、其中，t表示清掏潜力评价系数，qi表示第i预警等级系数，i的取值为1或2；

29、所述第二分析单元根据所述清掏潜力评价系数大于预设清掏潜力评价系数确定对厌氧池进行清掏。

30、另一方面，本发明还提供一种应用于智能运行监测系统的监测方法，包括：

31、获取化粪池检测终端检测得到的液位高度和甲烷浓度；

32、根据所述液位高度和甲烷浓度建立参数表征厌氧池状态评价值，并基于厌氧池状态评价值确定对化粪池的监控；

33、根据所述液位高度确定氨氮传感器的监控频率，并根据厌氧池中粪污的氨氮含量确定厌氧池中粪污的资源利用潜力评价系数；

34、根据厌氧池中甲烷浓度进行安全预警，以根据第一相对差确定对所述监控频率的调整或根据第二相对差确定进行安全预警的预警等级系数；

35、计算清掏潜力评价系数以确定对厌氧池的清掏。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过计算厌氧池状态评价值以实时监测厌氧池的运行状况，包括液位高度、甲烷浓度等参数，及时精确地了解化粪池的工作状态，为决策者提供实时的数据支持，根据厌氧池状态评价值与预设厌氧池状态评价值的比对结果，以精确地确定监控模式，及时发现和处理潜在的问题，提高对化粪池的监控效率，通过采用指数关系与液位高度建立联系，同时将对数关系与甲烷浓度建立联系，使用两种联系建立评价值公式，以能够通过放大方式针对液位高度与甲烷浓度的细微变化获取明显的表征。

37、进一步地，本发明根据液位高度与预设液位高度的比对结果，精确地确定监控粪污的氨氮含量的监控频率，以确保在不同的液位高度下，都能进行适当频率的监控，从而更精确地掌握化粪池的运行状况，合理分配监控资源，避免无谓的重复监控，从而提高监控的效率。

38、进一步地，本发明通过设定预设氨氮含量并根据实际的氨氮含量h与之进行比对以确定厌氧池中粪污的资源利用潜力评价系数，资源利用潜力评价系数由粪污的酸碱度以及氨氮含量同时确定，当粪污的酸碱度越接近中性且氨氮含量越高，资源利用潜力评价系数越大，能够同时考虑到粪污的酸碱度与氨氮含量对粪污的资源利用潜力评价系数的影响，精确地评估厌氧池中粪污的资源利用潜力，提高粪污的资源利用效率，减少资源浪费。

39、进一步地，本发明通过设定预设甲烷浓度并根据实际的甲烷浓度与之进行比对以实时监测厌氧池中的甲烷浓度，及时了解化粪池的运行状况，降低化粪池中甲烷浓度过高所带来的安全风险，提高化粪池的安全性。

40、进一步地，本发明通过计算甲烷浓度与预设甲烷浓度的第一相对差并与预设的第一相对差进行比对，以精确地确定是否需要调整监控频率，从而实现对化粪池监控的精确管理，避免无谓的频率调整，提高监控的效率。

41、进一步地，本发明通过根据调整系数来调整监控频率以实现对监控频率的精确调整，使得监控频率更加符合实际的运行情况，提高监控的有效性，更好地应对不同场景下的监控需求，避免过度监控或监控不足的情况发生，从而提高监控的效率。

42、进一步地，本发明通过计算甲烷浓度与预设甲烷浓度的第二相对差并与预设的第二相对差进行比对，以精确地确定安全预警的预警等级系数，从而实现对化粪池的精确预警，更好地应对不同程度的安全问题，提高化粪池的安全性。

43、进一步地，本发明通过计算清掏潜力评价系数并与预设的清掏潜力评价系数进行比对，以精确地确定是否需要对厌氧池进行清掏，从而实现对化粪池清掏的精确控制，只有在粪污具有资源利用潜力且厌氧池没有危险时对厌氧池进行清掏以对粪污加以利用，更精确地控制资源利用效率。