污水管理云平台的制作方法

本发明涉及污水监测系统技术领域，具体为一种污水管理云平台。

背景技术：

传统的污水处理过程中，人的工作量较大，且处理精确度、稳定性不高，容易造成能耗物耗与人力资源的浪费。因此，如何在污水处理中解放人力，节能降耗，提高污水的处理效率，一直是水务全行业面临的难题。近几年，随着电气自动化的发展，也出现了很多自动化甚至智能化的污水处理系统，虽然实现了设备的自动化、智能化控制，但是在每一个污水处理点(主要是污水处理厂)还是各自独立管控，无法实现统一的、高效的管理，人力成本较高，管理成本大大增加，并且也未有针对各种不同类型的污水进行统一的管控，以提高管理效率。另外，在污水处理过程中，为保证污水的处理质量，需要严格地控制各个环节污水处理设备的运行参数，但目前对于污水处理设备的控制基本是基于工作人员的操作经验或者操作规定进行控制，并没有动态的根据实时采集的污水处理各环节的水质监测数据对污水处理设备的运行进行调节，以达到优化污水处理质量，提高污水处理效率，更加节能的目的。

技术实现要素：

本发明意在提供一种污水管理云平台，能够对各个种类的污水以及污水处理点统一进行污水管控，并且可根据实时采集的各污水处理环节的水质监测数据动态调整污水处理设备运行参数。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

污水管理云平台，包括云服务器、管理终端以及本地监管系统，所述本地监管系统设置在各个污水处理点，所述本地监管系统包括污水处理系统和测控系统，所述污水处理系统包括污水处理各环节中的污水处理设备；所述测控系统用于检测污水的水质信息，所述测控系统还用于将检测到的水质信息发送给云服务器，所述测控系统还用于从云服务器中获取调控信息并根据调控信息对污水处理系统中各个污水处理设备的运行参数进行调控；

所述云服务器包括：污水识别模块，用于在接收到水质信息时识别该水质信息对应的污水种类和该水质信息对应的污水处理点；

数据库，用于存储不同种类的各个污水处理点的水质总信息和控制模型，所述水质总信息包括历史水质信息、当前水质信息、历史污水处理设备的运行信息、当前污水处理设备的运行信息和污水处理设备的调控信息；

模型建立模块，用于根据某一种类下的某一污水处理点的历史水质信息和历史污水处理设备运行信息建立优化各种污水处理设备的控制模型，所述控制模型与各种类下的各污水处理点一一对应；

模型匹配模块，用于根据当前接收到的水质信息从数据库中选择该污水种类下的污水处理点所对应的控制模型，并将该控制模型的调控信息传输给对应污水处理点的测控系统；

所述管理终端与云服务器网络连接，所述管理终端用于供管理人员远程查看各个污水处理点的水质总信息，所述管理终端还用于供管理人员对各个污水处理点的污水处理设备的运行参数进行手动调节。

本发明技术方案中，通过本地监管系统可以对各个污水处理点的污水水质、流量等信息进行全面的监测，利用云服务器的大数据处理能力，实现了不同种类污水的统一调控，进一步实现了不同种类下的各个污水处理点的智能化、高效调控；在数据库中建立了针对各个种类污水下的各污水处理点的优化的污水处理设备的控制模型，可根据实时采集的各污水处理环节的水质监测数据动态调整污水处理设备运行参数，使污水处理更加高效，有效保证污水处理质量，通过管理终端，管理人员可以远程对各个污水处理点的工艺状态进行监管，提高了管理效率。

进一步，所述污水处理设备包括通过管道依次连通的调节池、净化反应器、二沉池、污泥干化池和储药装置，所述储药装置用于给二沉池加药，所述污泥干化池与调节池连通。调节池用于均化水质水量，让流进净化反应器内的水量和水质保持稳定；净化反应器主要作用是通过生化反应去除污染物；二沉池用于将污水静置以使污水中的污泥沉降，并通过储药装置向二沉池加药的方式促进污泥沉降；污泥干化池用于将污泥和水过滤分离，将分离的污泥干化，将过滤的水重新排进调节池中进行二次处理。

进一步，所述测控系统包括测控箱和检测装置，所述检测装置用于获取污水的水质信息，所述测控箱用于将检测到的水质信息发送给云服务器，所述测控箱还用于从云服务器获取调控信息并根据调控信息对污水处理设备进行调控；所述检测装置包括原位检测装置和异位检测装置，所述原位检测装置用于检测污水的原位水质信息，所述异位检测装置用于检测污水的异位水质信息。原位检测装置可以通过传感器直接检测相关数据，异位检测装置通过采集污水水样然后对水样进行检测分析得到异位水质信息。

进一步，所述原位检测装置包括，do传感器、温度传感器、ph传感器和ss传感器。通过上述传感器，实现对do数据、温度数据、ph数据以及ss数据的检测。

名词解释：do表示污水中的溶解氧；ss表示污水中的悬浮物浓度。

进一步，所述do传感器、温度传感器以及ph传感器均设置在调节池的出水处、净化反应器的进水处、净化反应器的中部以及净化反应器的出水口处，所述ss传感器设置在调节池以及二沉池中。可以按照污水处理的流程对污水处理系统的各个位置的污水水质进行检测。

进一步，所述异位检测装置包括监测机房，监测机房内设有cod测定仪、氨氮测定仪、总氮测定仪以及总磷测定仪，监测机房与净化反应器和调节池之间设有取样管道。

名词解释：cod表示污水中的化学需氧量。

通过取样管道采集污水水样，并将水样送至监测机房进行检测，通过监测机房的各个仪器，实现cod数据、氨氮数据、总氮数据和总磷数据的检测。

进一步，所述取样管道的进水口设置在调节池的出水处、净化反应器的进水处、净化反应器的中部以及净化反应器的出水口处。多点采样，可以使得检测更加准确。

进一步，还包括异常判断模块和异常提醒模块，所述数据库还存储有各个污水处理点的管理人员的联系方式，所述异常判断模块用于对各个污水处理点的水质信息进行异常判断，所述异常提醒模块用于在检测到水质信息存在异常时向相应的管理人员发送警报提醒。发生异常时，自动向管理人员发送提醒，可以让管理人员及时处理。

进一步，所述数据库预先存储有与各种水质信息对应的专家经验数据；所述模型匹配模块，还用于匹配不到某一控制模型时，根据当前接收的水质信息选择相应的专家经验数据，若选择到相应的专家经验数据，则将该专家经验数据发送给与水质信息对应的测控系统。在数据库中存储专家经验数据，是对控制模型的一种补充，当模型选择子模块匹配不到某一控制模型时，根据当前接收到的水质监测数据选择相应的专家经验数据，若选择到相应的专家经验数据，则用于调控污水处理设备的运行。

进一步，所述异常判断模块包括阈值判断模块和变化率判断模块，所述阈值判断模块用于根据当前水质信息的各个数据是否在预设的阈值范围内来判断是否存在异常，所述变化率判断模块用于计算当前水质信息的各个数据与历史水质信息中最近的一次检测结果的差值，并根据差值是否在预设的阈值范围内来判断是否存在异常。通过阈值判断模块来判断各个水质信息是否在正常的范围内，通过变化率判断模块用于判断各个水质信息的变化速率是否正常。

附图说明

图1为本发明污水管理云平台实施例的逻辑框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

如图1所示，本实施例公开的污水管理云平台，包括云服务器、管理终端以及本地监管系统。

其中，本地监管系统设置在各个污水处理点，本地监管系统包括污水处理系统和测控系统，污水处理系统包括污水处理各环节中的污水处理设备；具体包括通过管道依次连通的调节池、净化反应器、二沉池、污泥干化池和储药装置，储药装置用于给二沉池加药，污泥干化池与调节池连通。

测控系统用于检测污水的水质信息，测控系统还用于将检测到的水质信息发送给云服务器，测控系统还用于从云服务器获取调控信息并根据调控信息对污水处理系统中各个污水处理设备的运行参数进行调控；测控系统包括测控箱和检测装置，检测装置用于获取污水的水质信息，测控箱用于将检测到的水质信息发送给云服务器，测控箱还用于从云服务器获取调控信息并根据调控信息对污水处理设备进行调控；检测装置包括原位检测装置和异位检测装置，原位检测装置用于检测污水的原位水质信息，异位检测装置用于检测污水的异位水质信息。原位检测装置包括，do传感器、温度传感器、ph传感器和ss传感器。通过上述传感器，实现对do数据、温度数据、ph数据以及ss数据的检测。do传感器、温度传感器以及ph传感器均设置在调节池的出水处、净化反应器的进水处、净化反应器的中部以及净化反应器的出水口处，ss传感器设置在调节池以及二沉池中。可以按照污水处理的流程对污水处理系统的各个位置的污水水质进行检测。

异位检测装置包括监测机房，监测机房内设有cod测定仪、氨氮测定仪、总氮测定仪以及总磷测定仪，监测机房与净化反应器和调节池之间设有取样管道，取样管道的进水口设置在调节池的出水处、净化反应器的进水处、净化反应器的中部以及净化反应器的出水口处。多点采样，可以使得检测更加准确。

本实施例中，取样管道包括主管路和支路，所述支路的进水口设置在调节池的出水处、净化反应器的进水处、净化反应器的中部、净化反应器的出水口处以及沉降池的出水口，每条支路上设有电磁阀和流量计，还包括抽水泵和排水泵，监测机房中设有连通的第一储水池和第二储水池，第一储水池和第二储水池之间设置有电磁阀，主管路通过抽水泵与第一储水池连通，主管路通过排水泵与第二储水池连通。cod测定仪、氨氮测定仪、总氮测定仪以及总磷测定仪的采样进水管与第一储水池连通，监测机房还设有取样控制器。所述取样控制器与抽水泵、排水泵、支路上的电磁阀、第一储水池和第二储水池之间的电磁阀以及支路上的流量计均电连接。取样控制器通过控制抽水泵以及各个支路的电磁阀从各个支路的进水口抽水，并根据各个支路的流量计控制每个支路的进水流量。第一储水池用于缓冲每一次抽取的污水，以供相应的测定仪使用。测定仪取样完毕后，将第一储水池中的水排到第二储水池中，以方便对其他支路进行取样，对沉降池取样的污水量应该是其他支路取样污水量的3到5倍。当所有的支路都取样完毕后，控制器控制排水泵从第二储水池中抽水，并从各个支路排出。通过上述的设置，可以将各个支路抽取的污水汇集到第二储水池中。由于沉降池中的污水是经过了加药装置加入了用来净化污水以及促使污水沉降的药液的，因此可以利用沉降池中抽取过来的污水，对其他水样做一个稀释，同时沉降池中抽出的水也可以对其他水样进行净化和沉降处理，进而对第二储水池中的水进行净化处理。当处理完毕后，由排水泵将处理后的水反向冲回净化反应器或沉降池中，处理掉多余的水样的同时还可以对异位取样管道的管壁进行清洗，避免污水中的物质附着在管壁上，影响后续取样检测的准确度。

测控箱内设有控制器和无线通信模块，控制器通过无线通信模块与云服务器网络连接，控制器与原位检测装置以及异位检测装置均信号连接，控制器用于获取原位检测装置和异位检测装置的水质信息并发送给云服务器。控制器还与污水处理系统的各个污水处理设备信号连接，用于对污水处理设备的运行参数进行调控。控制器优选为plc。

云服务器包括：污水识别模块，用于在接收到水质信息时识别该水质信息对应的污水种类和该水质信息对应的污水处理点。

数据库，用于存储不同种类的各个污水处理点的水质总信息和控制模型，所述水质总信息包括历史水质信息、当前水质信息、历史污水处理设备的运行信息、当前污水处理设备的运行信息和污水处理设备的调控信息。数据库还预先存储有与各种水质信息对应的专家经验数据；具体地，数据库包括多个子数据库，一个种类下的各个污水处理点的水质总信息和控制模型存储在一个子数据库中。例如，某一污水种类a，在该种类下的某一处理点a1，某一处理点a2，某一处理点a3；某一污水种类b，在该种类下的某一处理点b1，某一处理点b2，某一处理点b3；本实施例中为每个污水种类下的每一个污水处理点均建立了子数据库，即针对某一处理点a1，某一处理点a2，某一处理点a3，某一处理点b1，某一处理点b2，某一处理点b3均建立了子数据库。

模型建立模块，用于根据某一种类下的某一污水处理点的历史水质信息和历史污水处理设备运行信息建立与水质信息对应的优化各种污水处理设备的控制模型，所述控制模型与各种类下的各污水处理点一一对应；例如，针对污水种类a下的处理点a1的控制模型为m11，针对污水种类a下的处理点a2的控制模型为m12，针对污水种类a下的处理点a3的控制模型为m13；针对污水种类b下的处理点b1的控制模型为m21，针对污水种类b下的处理点b2的控制模型为m22；具体地，假设污水种类a下的处理点a1的控制模型m11如表一所示(为便于理解，本发明实施例进行举例说明，以使用旋转式生物膜法工艺的污水处理为例)：

表一

说明：第一列，向上的箭头表示对应的数据指标比设定的标准值高；向下的箭头表示对应的数据指标比设定的标准值低。

第二列及后面几列，均表示应如何调整相应设备。向上的箭头表示增大相应设备功率/转速，向下的箭头表示减小相应设备功率/转速。

模型匹配模块，用于根据当前接收到的水质信息从数据库中选择该污水种类下的污水处理点所对应的控制模型，并将该控制模型的调控信息传输给对应污水处理点的测控系统，测控系统根据调控信息控制各污水处理设备的运行参数；还用于匹配不到某一控制模型时，根据当前接收的水质信息选择相应的专家经验数据，若选择到相应的专家经验数据，则将该专家经验数据发送给与水质信息对应的测控系统。以表一中的cod数据为例，假设cod浓度高于预先设定的标准值，则降低进水泵的功率(如降低额定功率的5％)和增加电机的转速(如增加转速范围的10％)，一段时间后(如5min)，再次测量cod浓度，如果降到标准值，则不再降低进水泵的功率和增加电机的转速，若尚未降到标准值，则继续降低进水泵的功率和增加电机的转速；如此循环，直到cod浓度降到标准值为止。

异常判断模块，异常判断模块用于对各个污水处理点的水质信息进行异常判断。异常判断模块包括阈值判断模块和变化率判断模块，阈值判断模块用于根据当前水质信息的各个数据是否在预设的阈值范围内来判断是否存在异常，变化率判断模块用于计算当前水质信息的各个数据与历史水质信息中最近的一次检测结果的差值，并根据差值是否在预设的阈值范围内来判断是否存在异常。

异常提醒模块，数据库还存储有各个污水处理点的管理人员的联系方式，用于在检测到水质信息存在异常时向相应的管理人员发送警报提醒。发生异常时，自动向管理人员发送提醒，可以让管理人员及时处理。

管理终端与云服务器网络连接，管理终端用于供管理人员远程查看各个污水处理点的水质总信息，管理终端还用于供管理人员对各个污水处理点的污水处理设备的运行参数进行手动调节。

本实施例中，利用云服务器的大数据处理能力，实现了不同种类污水的统一调控，进一步实现了不同种类下的各个污水处理点的智能化、高效调控；在数据库中建立了针对各个种类污水下的各污水处理点的优化的污水处理设备的控制模型，可根据实时采集的各污水处理环节的水质监测数据动态调整污水处理设备运行参数，使污水处理更加高效，有效保证污水处理质量。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，各个污水处理点设有多套污水处理设备，每套污水处理设备均包括调节池、净化反应器、二沉池、污泥干化池和储药装置，每套污水处理设备的调节池与净化反应器之间的管道内设有进水泵和进水电磁阀，各个调节池的进水管道内设有流量检测装置，流量检测装置与管理终端通信连接；同一污水处理点的各个调节池之间相互连通，各个调节池内设有酸碱性检测装置和液位检测装置，酸碱性检测装置和液位检测装置均与管理终端通信连接；

管理终端还包括：

存储模块，预先存储有用水高峰期和用水低峰期的时间段；例如，相对于生活污水来说，用水高峰期一般为早晨、中午和晚上，时间段分别为：07:00-09:00、11:30-13:00、17:00-19:00；而用水低峰期的时间段一般为：09:30-11:00、14:00-16:00、01:00-06:00。

所述控制模块，还用于根据用水高峰期的时间段控制污水处理设备的运行参数；具体地，主要是控制进水泵的功率、净化反应器的功率以及储药装置给二沉池的加药量；调节池虽然有匀化水质水量的作用，但是在用水高峰期，污水中的污染物相对较多，也就是水质会更差一些，所以在用水高峰期通过自动控制进水泵的功率、净化反应器的功率以及储药装置给二沉池的加药量增加，能够起到对水质的高效处理；在用水低峰期，污水中的污染物相对较少，会控制进水泵的功率、净化反应器的功率以及储药装置给二沉池的加药量减小，以节省电能的消耗和降低成本。

信息输入模块，用于在用水低峰期的时间段供管理人员输入检修信息，所述检修信息包括检修调节池信息；管理人员只有在用水低峰期的时间段对污水处理设备进行检修，因为如果用水高峰期将检修调节池的污水引流到其他调节池中，引流量过大容易对其他调节池造成负担；而在用水低峰期时的污水排放量较少，此时容易将检修调节池内的污水引流到其他调节池中，不会给其他调节池带来不利影响。

酸碱性检测装置，用于检测调节池内的酸碱性，并将检测到的酸碱性信息发送给匹配模块；

流量检测装置，用于检测管道内水流的流量，并将检测到的流量信息发送给匹配模块；

匹配模块，用于根据酸碱性信息和流量信息从除检修调节池之外的同一污水处理点的其他调节池中为检修调节池匹配转换调节池，并对匹配出的转换调节池划分等级并进行排序，根据流量信息匹配得出的转换调节池排序在根据酸碱性信息得出的转换调节池之后；对转换调节池划分等级并进行排序是为了确定检修调节池排水的优先顺序，检修调节池内的污水越先排进等级较高的转换调节池中；根据流量信息匹配得出的转换调节池排序在根据酸碱性信息得出的转换调节池之后，也就说明匹配模块根据酸碱性信息匹配得出的转换调节池等级高于根据流量信息匹配得出的转换调节池，这种先考虑酸碱性再考虑流量的方式，是为了让检修调节池内的污水最先排进与其酸碱性相反的转换调节池中，通过酸碱中和反应让两种污水的酸碱性接近中性，一方面能起到对检修调节池引流的效果，便于对检修调节池所在污水处理设备进行检修；另一方面能够改善另外的调节池的水质情况，对其他调节池内的污水产生有利影响，降低对其他污水的处理成本。

所述控制模块，还用于根据检修信息控制与检修信息对应的某一套污水处理设备的调节池禁止向净化反应器排水，同时控制检修调节池内的污水排进最高等级的转换调节池中；当某一套污水处理设备需要检修时，需要关闭该套污水处理设备，以便对该套设备进行检修，但是又不能停止污水的排放，所以需要将排进该套检修的污水处理设备的污水排到另外污水处理设备的调节池中；例如，假设某一污水处理点共有六套污水处理设备，该六套污水处理设备的调节池分别为a、b、c、d、e、f，假设需要对a所在的设备进行检修，则需要对b、c、d、e、f划分等级并排序；假设b、c、d、e、f的排序就是b→c→d→e→f，也就代表从b到f的等级依次降低，也就是检修调节池的污水最先排进b中。

液位检测装置，用于检测调节池内的污水的高度，并将高度信息发送给控制模块；

所述控制模块，还用于根据高度信息判断当前在接收检修调节池污水的转换调节池内的高度是否高于预设高度阈值，当高于预设高度阈值时，控制检修调节池污水同时流进当前在接收检修调节池污水的等级最低的转换调节池的后一等级的转换调节池中。具体地，假设当前在接收a内污水的转换调节池只有一个，也就是b，当控制模块判断出b内的污水高度高于预设高度值时，也就说明b内的污水存在溢出的情况，超出了b的处理范围，因为b也有可能在处理自己的污水，此时控制模块就会控制a内的污水同时流进b和c中，让a中部分污水流进c中，降低a对b的排放量，避免b出现溢出的情况。假设此时c内的污水高度高于预设高度值时，说明c内的污水也存在溢出的情况，此时控制模块会控制a与d之间的管道导通，让a的污水同时流进b、c和d中，以此类推。

其中，匹配模块具体包括：

酸碱性匹配子模块，用于判断除检修调节池之外的同一污水处理点的其他调节池的酸碱性是否与检修调节池相反，并匹配得出酸碱性相反的调节池为第一转换调节池；

酸碱性等级划分子模块，用于根据第一转换调节池的酸碱性的高低对第一转换调节池划分等级；具体地，与检修调节池的污水中和后越接近中性的第一转换调节池的等级越高，等级越高，代表排序越靠前，也就是排序越优；

酸碱性调节池判断子模块，用于判断第一转换调节池的数量，并判匹配出的第一转换调节池的数量是否低于预设数量值；

流量等级划分子模块，用于当第一转换调节池的数量低于预设数量值时，匹配得出与检修调节池酸碱性相同的调节池为第二转换调节池，根据第二转换调节池的流量的高低对第二转换调节池划分等级；所述第二转换调节池的等级排序排在第一转换调节池之后；具体地，流量越小的第二转换调节池的等级越高；当第一转换调节池的数量过少时，例如第一转换调节池的数量为0，也就代表所有其他调节池内污水酸碱性都与检修调节池内污水相同，此时就需要考虑其他调节池进水的流量，流量越小，代表越有余力处理检修调节池内的污水，也就是检修调节池内的污水最先排进流量最小的其他调节池中，避免其他调节池容易出现溢出的情况。

本发明的有益效果在于：

1、通过对用水高峰期和用水低峰期的时间段的划分，来对进水泵的功率、净化反应器的功率以及储药装置给二沉池的加药量进行动态控制，以实现根据水质的实际情况来进行有针对性地处理，既能节省电能的消耗和降低成本，又能保证污水的处理质量。

2、利用用水低峰期对污水处理设备进行检修，选择污水排放量较少的这个时机，能够避免对污水的正常处理造成影响；并且将检修的污水处理设备的调节池内的水流引流到其他污水处理设备进行处理，既便于对检修调节池所在污水处理设备进行检修，又避免无法对排放的污水进行及时处理。

3、如果用水高峰期将检修调节池的污水引流到其他调节池中，引流量过大容易对其他调节池造成负担；而在用水低峰期时的污水排放量较少，此时容易将检修调节池内的污水引流到其他调节池中，不会给其他调节池带来不利影响。

4、通过对检修调节池之外的其他调节池划分等级并进行排序的方式，能够确定检修调节池排水的优先顺序，让检修调节池内的污水优先排进与其酸碱性相反的调节池中，通过酸碱中和反应让两种污水的酸碱性接近中性，改善另外的调节池的水质情况，对其他调节池内的污水产生有利影响，降低对其他污水的处理成本。

以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。