一种基于物联网的污水处理智能监控系统

摘要

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种基于物联网的污水处理智能监控系统，包括：数据采集模块、数据传输模块、数据分析处理模块、安全预警模块；数据采集模块又包括第一数据采集模块、第二数据采集模块；数据传输模块用于将污水流量参数和污水内部参数传输至数据分析处理模块；数据分析处理模块对于来自数据传输模块的参数进行定向数据处理，并进一步采用SPSS分析软件进行相关性分析，得到pearson相关系数r；安全预警模块根据相关系数r选择不同的安全预警处理策略；本发明能够及时准确的获取污水处理实时情况，并对情况进行进一步评判分析，并根据不同影响程度进行风险评估和分类，针对性采取不同后续处理策略。

权利要求

1.一种基于物联网的污水处理智能监控系统，其特征在于：包括数据采集模块、数据传输模块、数据分析处理模块及安全预警模块；

数据采集模块包括第一数据采集模块、第二数据采集模块；第一数据采集模块用于采集污水流量参数，包括采集水流速度V、水位增长量Q及渗透压力F；第二数据采集模块用于采集污水内部参数，包括采集平均PH值HP、含氮量N、含磷量P及重金属指数SJ；

所述的水流速度V通过流速计进行实时监测；所述的水位增长量 ，且实时水位通过水位传感器进行实时监测；所述的渗透压力F通过渗透压传感器进行实时监测；

所述的平均PH值HP通过PH检测仪进行实时监测；所述的含氮量N通过总氮检测仪进行实时监测；所述的含磷量P通过总磷快速检测仪进行实时监测；所述的重金属指数SJ通过重金属检测仪进行实时监测；

数据传输模块用于将第一数据采集模块获取的污水流量参数，以及第二数据采集模块获取的污水内部参数传输至数据分析处理模块；

数据分析处理模块对于来自数据传输模块的污水流量参数、内部参数进行定向数据处理，得到污水水量评价指标SV、环境污染评价指标HJ， 并进一步采用SPSS分析软件对污水水量评价指标SV因变量、环境污染评价指标HJ自变量进行相关性分析，得到pearson相关系数r；

获取污水流量参数，对水流速度V、水位增长量Q及渗透压力F，进行无量纲化处理后，获取污水水量评价指标SV；

污水水量评价指标SV的获取方式符合如下公式：

；

其中，参数意义为：流速影响因子 ， ，水位影响因子 ， ，渗透压力影响因子 ， ，C为常数修正系数；

获取污水内部参数，对平均PH值HP、含氮量N、含磷量P及重金属指数SJ，进行无量纲化处理后，获取环境污染评价指标HJ；

环境污染评价指标HJ的获取方式符合如下公式：

；

其中，参数意义为：PH值影响因子 ， ，含氮量影响因子 ， ，含磷量影响因子 ， ，重金属指数影响因子 ， ，C为常数修正系数；

安全预警模块根据数据分析处理模块计算处理的pearson相关系数r选择不同的安全预警处理策略；

所述的安全预警模块根据数据分析处理模块计算处理的pearson相关系数r选择不同的安全预警处理策略，具体为：当 时，安全预警模块不发出预警信号，反馈当前污水处理情况良好，不会造成明显安全隐患问题；

当 时，安全预警模块发出三级预警信号，反馈当前污水处理情况对环境造成轻度安全隐患问题；

当 时，安全预警模块发出二级预警信号，反馈当前污水处理情况对环境造成中度安全隐患问题；

当 时，安全预警模块发出一级预警信号，反馈当前污水处理情况对环境造成重度安全隐患问题。

说明书

一种基于物联网的污水处理智能监控系统

技术领域

[0001] 本发明涉及污水处理技术领域，尤其是一种基于物联网的污水处理智能监控系统。

背景技术

[0002] 世界各国都越来越重视污水的处理和回用技术的发展。实现水资源的可持续利用，遏制水污染加剧的趋势，乃至恢复良好的水环境，是我们急需解决的问题。

[0003] 对于污水处理工艺，有许多重要的现场参数和信息（如污水的的流量、液位、PH值、温度溶解氧浓度等）需要实时监视和共享，而这些数据和信息的时变性对监控系统的实时性提出了要求。

[0004] 此外，污水处理监控系统应该具备如下功能：不受地理位置限制的监控手段，便与相关管理、维护人员了解设备运行情况并作相关统计信息；能实现资源的共享，达到管理、控制和监控的目的。

发明内容

[0005] （一）解决的技术问题

[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于物联网的污水处理智能监控系统，通过物联网技术定期监控污水处理情况，从而能够及时准确的获取污水处理实时情况，并对实时的污水处理情况进行进一步评判分析，并据此能够对污水处理方案进行及时调整，以解决上述技术背景中提出的问题。

[0007] （二）技术方案

[0008] 为实现以上目的，本发明提出了一种基于物联网的污水处理智能监控系统，包括：数据采集模块、数据传输模块、数据分析处理模块及安全预警模块；其中数据采集模块包括第一数据采集模块、第二数据采集模块；第一数据采集模块用于采集污水流量参数，包括采集水流速度V、水位增长量Q及渗透压力F；第二数据采集模块用于采集污水内部参数，包括采集平均PH值HP、含氮量N、含磷量P及重金属指数SJ；

[0009] 数据传输模块用于将第一数据采集模块获取的污水流量参数，以及第二数据采集模块获取的污水内部参数传输至数据分析处理模块；

[0010] 数据分析处理模块对于来自数据传输模块的污水流量参数、内部参数进行定向数据处理，得到污水水量评价指标SV、环境污染评价指标HJ，并进一步采用SPSS分析软件对污水水量评价指标SV因变量、环境污染评价指标HJ自变量进行相关性分析，得到pearson相关系数r；

[0011] 安全预警模块根据数据分析处理模块计算处理的pearson相关系数r选择不同的安全预警处理策略。

[0012] 进一步的，所述的水流速度V通过流速计进行实时监测，流速计包括旋转翼式流速计、涡街流速计或者超声波流速计；所述的水位增长量 ，且实时水位通过水位传感器进行实时监测；所述的渗透压力F为在渗流方向上水对单位体积管道的压力，通过渗透压传感器进行实时监测。

[0013] 进一步的，所述的平均PH值HP通过PH检测仪进行实时监测，PH检测仪包括有氢电极PH检测仪、玻璃电极检测仪等；所述的含氮量N为单位体积污水中氮元素的总含量，通过总氮检测仪进行实时监测；所述的含磷量P为单位体积污水中磷元素的总含量，通过总磷快速检测仪进行实时监测；所述的重金属指数SJ为单位体积污水中包括污水中铅、汞、镉、铬等重金属元素的总含量，通过重金属检测仪进行实时监测。

[0014] 进一步的,获取污水流量参数，对水流速度V、水位增长量Q及渗透压力F，进行无量纲化处理后，获取污水水量评价指标SV；

[0015] 污水水量评价指标SV的获取方式符合如下公式：

[0016]

[0017] 其中，参数意义为：流速影响因子 ， ，水位影响因子 ， ，渗透压力影响因子 ， ，C为常数修正系数。

[0018] 进一步的，获取污水内部参数，对平均PH值HP、含氮量N、含磷量P及重金属指数SJ，进行无量纲化处理后，获取环境污染评价指标HJ；环境污染评价指标HJ的获取方式符合如下公式：

[0019]

[0020] 其中，参数意义为：PH值影响因子 ， ，含氮量影响因子 ， ，含磷量影响因子 ， ，重金属指数影响因子 ， ，D为常数修正系数。

[0021] 进一步的，所述的安全预警模块根据数据分析处理模块计算处理的pearson相关系数r选择不同的安全预警处理策略，具体为：

[0022] 当 时，表示污水水量评价指标SV因变量与环境污染评价指标HJ自变量呈弱相关关系，说明当前监测周期内的污水综合参数对于外界环境的影响程度较低，对应地，安全预警模块发出三级预警信号，反馈当前污水综合参数对于外界环境造成轻度安全隐患问题，可采取提高当前污水处理系统处理速度，并动态实时观察、检测后续污水处理情况；

[0023] 当 时，表示污水水量评价指标SV因变量与环境污染评价指标HJ自变量呈中度相关关系，说明当前监测周期内的污水综合参数对于外界环境影响程度中等，对应地，安全预警模块发出二级预警信号，反馈当前污水综合参数对于外界环境造成中度安全隐患问题，可采取提高当前污水处理系统处理速度，启动备用污水处理系统，并动态实时观察、检测后续污水处理情况；

[0024] 当 时，表示污水水量评价指标SV因变量与环境污染评价指标HJ自变量呈强相关关系，说明当前监测周期内的污水综合参数对于外界环境的影响程度较高，对应地，安全预警模块发出一级预警信号，反馈当前污水综合参数对于外界环境造成重度安全隐患问题，可采取提高当前污水处理系统处理速度，启动备用污水处理系统，并提高备用污水处理系统处理速度，并动态实时观察、检测后续污水处理情况；

[0025] （三）有益效果

[0026] 本发明通过采集污水流量参数，包括水流速度V、水位增长量Q及渗透压力F，得到污水水量评价指标SV，通过采集污水内部参数包括污水平均PH值HP、含氮量N、含磷量P及重金属指数SJ，得到环境污染评价指标HJ，并采用SPSS分析软件对二者进行相关性分析，精确、高效评估出当前监测周期内的污水综合参数对于外界环境的影响程度，并根据不同影响程度进行风险评估和分类，针对性采取不同后续处理策略，为污水处理工作人员提供实时可视化的决策支持。

附图说明

[0027] 为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0028] 图1为本发明一种基于物联网的污水处理智能监控系统模块单元工作示意图。

具体实施方式

[0029] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

[0030] 需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

[0031] 如图1所示，本发明提供一实施例的一种基于物联网的污水处理智能监控系统，包括：数据采集模块、数据传输模块、数据分析处理模块及安全预警模块；

[0032] 其中数据采集模块包括第一数据采集模块、第二数据采集模块；第一数据采集模块用于采集污水流量参数，包括采集水流速度V、水位增长量Q及渗透压力F；第二数据采集模块用于采集污水内部参数，包括采集平均PH值HP、含氮量N、含磷量P及重金属指数SJ；

[0033] PH值是指水溶液中氢离子浓度指数，是表示氢离子浓度的一种方法。它是水溶液中氢离子浓度（活度）的常用对数的负值，一般称为“pH”或者“pH值”。平均PH值HP通过PH检测仪进行实时监测，PH检测仪包括有氢电极PH检测仪、玻璃电极检测仪等。

[0034] 含氮量N为单位体积污水中氮元素的总含量，水中的含氮量指有机氮和各种无机氮化物含量的总和，含氮量高，说明水中的溶解氧低，水质恶化，因此，总氮是衡量水质的重要指标之一，通过总氮检测仪进行实时监测。

[0035] 含磷量P为单位体积污水中磷元素的总含量，总磷是水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果，以每升水样含磷毫克数计量。通过总磷快速检测仪进行实时监测。重金属指数SJ为单位体积污水中包括污水中铅、汞、镉、铬等重金属元素的总含量，通过重金属检测仪进行实时监测。水流速度V通过流速计进行实时监测，流速计包括旋转翼式流速计、涡街流速计或者超声波流速计。

[0036] 水位增长量 ，且实时水位通过水位传感器进行实时监测。渗透压力F为在渗流方向上水对单位体积管道的压力，通过渗透压传感器进行实时监测。获取污水流量参数，对水流速度V、水位增长量Q及渗透压力F，进行无量纲化处理后，获取污水水量评价指标SV；

[0037] 污水水量评价指标SV的获取方式符合如下公式：

[0038]

[0039] 其中，参数意义为：流速影响因子 ， ，水位影响因子 ， ，渗透压力影响因子 ， ，C为常数修正系数。

[0040] 获取污水内部参数，对平均PH值HP、含氮量N、含磷量P及重金属指数SJ，进行无量纲化处理后，获取环境污染评价指标HJ；环境污染评价指标HJ的获取方式符合如下公式：

[0041]

[0042] 其中，参数意义为：PH值影响因子 ， ，含氮量影响因子 ， ，含磷量影响因子 ， ，重金属指数影响因子 ， ，D为常数修正系数。

[0043] 数据传输模块用于将第一数据采集模块获取的污水流量参数，以及第二数据采集模块获取的污水内部参数传输至数据分析处理模块；

[0044] 数据分析处理模块对于来自数据传输模块的污水流量参数、内部参数进行定向数据处理，得到污水水量评价指标SV、环境污染评价指标HJ，并进一步采用SPSS分析软件对污水水量评价指标SV因变量、环境污染评价指标HJ自变量进行相关性分析，得到pearson相关系数r；安全预警模块根据数据分析处理模块计算处理的pearson相关系数r选择不同的安全预警处理策略，具体为：

[0045] 当 时，表示污水水量评价指标SV因变量与环境污染评价指标HJ自变量呈弱相关关系，说明当前监测周期内的污水综合参数对于外界环境的影响程度较低，对应地，安全预警模块发出三级预警信号，反馈当前污水综合参数对于外界环境造成轻度安全隐患问题，可采取提高当前污水处理系统处理速度，并动态实时观察、检测后续污水处理情况；

[0046] 当 时，表示污水水量评价指标SV因变量与环境污染评价指标HJ自变量呈中度相关关系，说明当前监测周期内的污水综合参数对于外界环境影响程度中等，对应地，安全预警模块发出二级预警信号，反馈当前污水综合参数对于外界环境造成中度安全隐患问题，可采取提高当前污水处理系统处理速度，启动备用污水处理系统，并动态实时观察、检测后续污水处理情况；

[0047] 当 时，表示污水水量评价指标SV因变量与环境污染评价指标HJ自变量呈强相关关系，说明当前监测周期内的污水综合参数对于外界环境的影响程度较高，对应地，安全预警模块发出一级预警信号，反馈当前污水综合参数对于外界环境造成重度安全隐患问题，可采取提高当前污水处理系统处理速度，启动备用污水处理系统，并提高备用污水处理系统处理速度，并动态实时观察、检测后续污水处理情况。

[0048] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。