一种工业废水水质变化的快速检测方法、系统及设备与流程

本发明属于数据优化处理领域，具体涉及一种工业废水水质变化的快速检测方法、系统及设备。

背景技术：

1、在工业生产过程中，废水处理是一个重要的环保问题。传统的废水水质检测方法主要依赖于实验室分析，需要采集样品后进行复杂的化学测试和物理分析。这种方法存在着时间延迟长、操作繁琐、成本高昂等不足之处。随着生产规模的扩大，对于废水处理效率和监测精度的要求越来越高，需要一种更加快速、准确且实时的检测方法。传统方法需要将废水样品带回实验室进行检测，整个过程耗时较长，无法及时获取监测数据。还需要专业人员进行样品采集、处理和实验室测试，操作过程复杂且繁琐。这还包括购买昂贵的实验室设备、耗材，并支付实验室分析费用，成本较高。而且现有技术只能提供间断性的监测数据，无法实现对废水水质变化的实时监控。例如在公开号为cn116451884b的发明专利中所述的一种基于废水处理数据的水质环境检测系统及方法，虽可以通过水质检测管理模块选择水质检测仪的最佳清理时间并对水质二次检测进行规划，减少了水质数据的无效传输，但是还不具备快速实时监测能力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种工业废水水质变化的快速检测方法、系统及设备，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供一种工业废水水质变化的快速检测方法，所述方法包括以下步骤：

3、在多个不同的时刻中，除首个时刻仅有该时刻的废水样本的重金属含量的数据外，其余的时刻都分别有各自时刻对应的废水样本的重金属含量的数据以及由其上一时刻保留部分的废水样本混合而得的对照废水样本的重金属含量的数据；

4、根据各时刻的废水样本与对照废水样本对应的重金属含量的数据，进行分布式数据计算，得到水质变化的概率趋势。

5、由于现有技术中废水样本之间的差异在采样及后续计算中都会影响检测准确性，本发明所述方法通过在多个不同时刻对工业废水进行采样，并将上一时刻保留部分的废水样本与下一个时刻采样的新的废水样本混合作为对照废水样本，采用多时刻采样和对照废水样本处理方式，能够在较短时间内检测出废水水质的变化趋势，可以有效地消除废水样本之间的差异，提高检测准确性。

6、进一步地，对于同一种重金属的项目，一种重金属的项目中在各个时刻都有废水样本与对照废水样本，若由于首个时刻没有其上一时刻而无保留对照废水样本，则以首个时刻本身的废水样本作为其对照废水样本。

7、进一步地，根据各时刻的废水样本与对照废水样本对应的重金属含量的数据，以各项重金属项目的水质波动次对向量组成水质波动次对矩阵，以水质波动次对矩阵与水质波动次原特征相乘得到水质波动交叉向量，根据水质波动交叉向量得到水质变化的概率趋势。水质波动交叉向量解决的技术问题是快速获取工业废水水质变化的趋势和原因，以支持更精准的废水处理措施。该技术方案通过对不同重金属项目的水质波动次进行相似度计算，得到各项重金属项目的水质波动次原因子，并将其组合成水质波动次原特征。接着，通过水质波动次对矩阵与水质波动次原特征相乘得到水质波动交叉向量，该向量可以反映出各项重金属项目之间的相关性和变化趋势，从而帮助监测人员更好地了解废水水质变化的原因和趋势。

8、进一步地，根据各项重金属项目的水质波动次原向量，计算其中每一项重金属项目的水质波动次原向量分别与其余的各项重金属项目的水质波动次原向量的相似度并选出相似度中最大数值为项重金属项目的水质波动次原因子，以各项重金属项目的水质波动次原因子组成的向量为水质波动次原特征。

9、进一步地，在各项重金属对应的原样序列和对样序列中，分别计算各种重金属各时刻的含量在所述多个不同的时刻中的水质波动次，所述水质波动次用于表示一种重金属在一个时刻对应的重金属含量相对于该重金属在所述多个不同的时刻中对应的重金属含量的波动变化速度，所述水质波动次为根据一种重金属在一个时刻对应的重金属含量以及该重金属在所述多个不同的时刻中对应的重金属含量计算而得的数值；

10、一种重金属项目对应的原样序列中，各时刻的水质波动次组成的数组为该重金属项目对应的水质波动次原向量，而一种重金属项目对应的对样序列中，各时刻的水质波动次组成的数组为该重金属项目对应的水质波动次对向量。

11、进一步地，以各时刻的废水样本的重金属含量的数值组成原样序列，以各时刻的对照废水样本的重金属含量的数值组成对样序列。其中，对于各种重金属的项目，每种重金属项目都可以有该重金属对应的原样序列和对样序列。

12、进一步地，根据水质波动交叉向量，进行分布式数据计算，得到水质变化的概率趋势：可优选地，可以使用机器学习算法，包括但不限于深度神经网络算法，根据水质波动交叉向量进行预测水质变化的概率趋势，包括预测水质波动交叉向量的下一个数值，以下一个数值是否大于水质波动交叉向量的平均数值来判断水质是否会变差。

13、本发明还提供了一种工业废水水质变化的快速检测系统，所述一种工业废水水质变化的快速检测系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述一种工业废水水质变化的快速检测方法中的步骤，所述一种工业废水水质变化的快速检测系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器、服务器集群，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：

14、数据获取单元，用于获取在多个不同的时刻中，除首个时刻仅有该时刻的废水样本的重金属含量的数据外，其余的时刻都分别有各自时刻对应的废水样本的重金属含量的数据以及由其上一时刻保留部分的废水样本混合而得的对照废水样本的重金属含量的数据；

15、数据计算单元，用于根据各时刻的废水样本与对照废水样本对应的重金属含量的数据，进行分布式数据计算，得到水质变化的概率趋势。

16、本发明还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品：

17、一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行所述一种工业废水水质变化的快速检测方法以及其中各项步骤的方法。

18、一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行所述一种工业废水水质变化的快速检测方法以及其中各项步骤的方法。

19、一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现所述一种工业废水水质变化的快速检测方法以及其中各项步骤的方法。

20、本发明的有益效果为：本发明提供了一种工业废水水质变化的快速检测方法、系统及设备，在多个不同的时刻中，除首个时刻仅有该时刻的废水样本的重金属含量的数据外，其余的时刻都分别有各自时刻对应的废水样本的重金属含量的数据以及由其上一时刻保留部分的废水样本混合而得的对照废水样本的重金属含量的数据；根据各时刻的废水样本与对照废水样本对应的重金属含量的数据，进行分布式数据计算，得到水质变化的概率趋势，能够在较短时间内检测出废水水质的变化趋势，可以有效地消除废水样本之间的差异，提高检测准确性。