一种厌氧氨氧化污水处理系统的智能调试系统

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别是涉及一种厌氧氨氧化污水处理系统的智能调试系统。

背景技术

传统的污水调式系统需要使用大量的污水检测设备对水处理过程中的水质进行检测，硬件成本较高。不仅如此，传统的水质采样方式对若干个点位进行检测采集，不能充分全面对污水处理过程中的水质进行检测，无法为水处理调度提供准确全面的依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种厌氧氨氧化污水处理系统的智能调试系统，通过多种检测方式进行综合，在兼顾水质检测准确性的状况下实现对污水处理过程中水质的全面监测，提高了水处理调试调度的可靠性和准确性。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供种厌氧氨氧化污水处理系统的智能调试系统，包括，

取样分析检测单元，用于检测并获取所述污水处理系统若干个处理节点的高精度水质信息；

接触式污水检测单元，用于检测并获取所述污水处理系统若干个处理节点的低精度水质信息；

图像采集单元，用于获取所述污水处理系统的全程的水体颜色；

根据所述图像采集单元获取的全程水体颜色对所述取样分析检测单元和所述接触式污水检测单元进行预置检测；

根据所述预置检测的结果对所述取样分析检测单元和所述接触式污水检测单元重新布置在所述污水处理系统的处理节点的位置得到所述取样分析检测单元和所述接触式污水检测单元在所述污水处理单元的部署检测状态；

根据设置在部署检测状态的所述取样分析检测单元获取的高精度水质信息、设置在部署检测状态的所述接触式污水检测单元获取的低精度水质信息以及所述图像采集单元的获取的全程水体颜色得到所述污水处理系统的处理全程水质信息；

根据所述污水处理系统的处理全程水质信息对所述污水处理系统的水量流速和/或水质处理净度进行调节。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述图像采集单元获取的全程水体颜色对所述取样分析检测单元和所述接触式污水检测单元进行预置检测的步骤，包括，

获取所述污水处理系统的水质净化路径；

获取所述图像采集单元获取的全程水体颜色的色深；

根据所述污水处理系统的水质净化路径以及全程水体颜色的色深得到在所述水质净化路径上每一点的水体颜色的色深；

建立水体颜色的色深关于以水质净化路径上每一点与起始点的距离的第一映射函数；

获取所述第一映射函数在平面直角坐标系内对应曲线，记为全程路径水质变化曲线；

获取所述全程水质变化曲线上每一点的切线斜率；

获取所述全程水质变化曲线上切线斜率发生突变的点；

在突变的点对应的所述水质净化路径上的点设置所述取样分析检测单元或所述接触式污水检测单元。

在本发明的一个实施例中，所述获取所述图像采集单元获取的全程水体颜色的色深的步骤，包括，

将所述图像采集单元获取的全程水体颜色按照色值不同进行区域划分得到若干个颜色子区域；

按照色值不同进行区域划分得到若干个颜色子区域；

在每个所述颜色子区域内获取所述颜色子区域内任一点的色深，作为对应所述颜色子区域的色深；

根据每个所述颜色子区域的色深，得到所述图像采集单元获取的全程水体颜色的色深。

在本发明的一个实施例中，所述将所述图像采集单元获取的全程水体颜色按照色值不同进行区域划分得到若干个颜色子区域的步骤，包括，

将所述图像采集单元获取的全程水体颜色的图像标记为F＝{f

选用低通滤波的高斯滤波器对F＝{f

其中，σ为标准偏差；

对高斯滤波后的图像G(x,y)进行水平滤波和垂直滤波，分别水平梯度图像I

从边界点开始对F＝{f

根据每一点的水平梯度图像和垂直梯度图像得到每一点的梯度强度I

根据每一点的梯度强度I

根据F＝{f

在本发明的一个实施例中，所述获取所述全程水质变化曲线上切线斜率发生突变的点的步骤，包括，

建立所述全程水质变化曲线上切线斜率关于以水质净化路径上每一点与起始点的距离的第二映射函数；

获取所述第二映射函数在平面直角坐标系内对应曲线，记为斜率变化曲线；

获取所述斜率变化曲线上每一点的切线斜率；

根据所述斜率变化曲线上每一点的切线斜率得到所述斜率变化曲线上没有切线斜率的点以及切线斜率为零的点；

将所述斜率变化曲线上没有切线斜率的点以及切线斜率为零的点作为所述全程水质变化曲线上切线斜率发生突变的点。

在本发明的一个实施例中，所述在突变的点对应的所述水质净化路径上的点设置所述取样分析检测单元或所述接触式污水检测单元的步骤，包括，

将所述斜率变化曲线上没有切线斜率的点对应的所述水质净化路径上的点设置所述取样分析检测单元；

将所述斜率变化曲线上切线斜率为零的点对应的所述水质净化路径上的点设置所述接触式污水检测单元。

在本发明的一个实施例中，所述根据设置在部署检测状态的所述取样分析检测单元获取的高精度水质信息、设置在部署检测状态的所述接触式污水检测单元获取的低精度水质信息以及所述图像采集单元的获取的全程水体颜色得到所述污水处理系统的处理全程水质信息的步骤，包括，

根据所述图像采集单元的获取的全程水体颜色得到水质净化路径上每一点的水体色深值；

根据设置在部署检测状态的所述接触式污水检测单元获取的低精度水质信息以及水质净化路径上每一点的水体色深值得到所述水质净化路径上每一点的预估水质信息；

根据设置在部署检测状态的所述取样分析检测单元获取的高精度水质信息对所述水质净化路径上每一点的预估水质信息进行校正得到所述水质净化路径上每一点的校正水质信息；

根据所述水质净化路径上每一点的校正水质信息得到所述污水处理系统的处理全程水质信息。

在本发明的一个实施例中，所述根据设置在部署检测状态的所述接触式污水检测单元获取的低精度水质信息以及水质净化路径上每一点的水体色深值得到所述水质净化路径上每一点的预估水质信息的步骤，包括，

根据水质净化路径上每一点的水体色深值建立颜色水体色深值关于以水质净化路径上每一点与起始点的距离的第三映射函数；

在平面直角坐标系内获取所述第三映射函数的函数曲线；

保持所述第三映射函数的函数曲线的形状不变，自变量保持为以水质净化路径上每一点与起始点的距离，因变量替换为所述水质净化路径上每一点的水质信息，得到预估水质信息曲线；

将部署检测状态的所述接触式污水检测单元获取的低精度水质信息代入所述预估水质信息曲线得到低精度预估水质信息关于以水质净化路径上每一点与起始点的距离的第四映射函数；

根据所述第四映射函数得到所述水质净化路径上每一点的预估水质信息。

在本发明的一个实施例中，所述根据设置在部署检测状态的所述取样分析检测单元获取的高精度水质信息对所述水质净化路径上每一点的预估水质信息进行校正得到所述水质净化路径上每一点的校正水质信息的步骤，包括，

根据设置在部署检测状态的所述取样分析检测单元获取的高精度水质信息得到所述水质净化路径上若干点的高精度水质信息；

根据所述水质净化路径上若干点的高精度水质信息以及所述水质净化路径上每一点的预估水质信息得到所述水质净化路径上若干点的水质信息精度差值；

剔除所述水质净化路径上若干点的水质信息精度差值的异常值得到所述水质净化路径上若干点的水质信息可靠精度差值；

获取所述水质净化路径上若干点的水质信息可靠精度差值的均值；

根据所述水质净化路径上若干点的水质信息可靠精度差值的均值对所述水质净化路径上每一点的预估水质信息进行校正，得到所述水质净化路径上每一点的校正水质信息。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述污水处理系统的处理全程水质信息对所述污水处理系统的水量流速和/或水质处理净度进行调节的步骤，包括，

获取水质净化路径上每一点的水质标准；

根据所述污水处理系统的处理全程水质信息以及水质净化路径上每一点的水质标准得到水质净化路径上每一点与水质标准的差值；

根据水质净化路径上每一点与水质标准的差值获取所述污水处理系统全部处理节点的水质净化效果；

水质净化效果高于水质标准的处理节点提高水量流速和/或降低水质处理净度；

水质净化效果低于水质标准的处理节点降低水量流速和/或提高水质处理净度。

本发明通过多种检测方式进行综合，在兼顾水质检测准确性的状况下实现对污水处理过程中水质的全面监测，提高了水处理调试调度的可靠性和准确性。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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的一些实施例，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。

图1为本发明所述一种厌氧氨氧化污水处理系统的智能调试系统于一实施例的结构模块示意图；

图2为本发明所述一种厌氧氨氧化污水处理系统的智能调试系统于一实施例的执行步骤示意图；

图3为本发明所述步骤S4于一实施例的执行步骤示意图；

图4为本发明所述步骤S47于一实施例的执行步骤示意图；

图5为本发明所述步骤S48于一实施例的执行步骤示意图；

图6为本发明所述步骤S6于一实施例的执行步骤示意图；

图7为本发明所述步骤S62于一实施例的执行步骤示意图；

图8为本发明所述步骤S63于一实施例的执行步骤示意图；

图9为本发明所述步骤S7于一实施例的执行步骤示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-取样分析检测单元，2-接触式污水检测单元，3-图像采集单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

为了实现水处理过程中的准确可靠调试调度，需要对水处理过程中的水质信息进行全面准确的检测，本发明提供以下方案。

请参阅图1和2所示，本发明提供了一种厌氧氨氧化污水处理系统的智能调试系统，包括取样分析检测单元1、接触式污水检测单元2以及图像采集单元3。厌氧氨氧化工艺已应用于高强度氮废水的处理，以及污水处理厂的主流废水(WWTP)的处理中。厌氧氨氧化颗粒特有的胭脂红颜色表明了厌氧氨氧化细菌的高活性，它们的颜色可以从胭脂红到褐色或黑色变化。因此可以通过检测水质的颜色判断厌氧氨氧化污水的处理净度。在处理过程中，取样分析检测单元1用于执行步骤S1检测并获取污水处理系统若干个处理节点的高精度水质信息。接触式污水检测单元2用于执行步骤S2检测并获取污水处理系统若干个处理节点的低精度水质信息。图像采集单元3用于执行步骤S3获取污水处理系统的全程的水体颜色。接下来可以执行步骤S4根据图像采集单元3获取的全程水体颜色对取样分析检测单元1和接触式污水检测单元2进行预置检测。接下来可以执行步骤S5根据预置检测的结果对取样分析检测单元1和接触式污水检测单元2重新布置在污水处理系统的处理节点的位置得到取样分析检测单元1和接触式污水检测单元2在污水处理单元的部署检测状态。接下来可以执行步骤S6根据设置在部署检测状态的取样分析检测单元1获取的高精度水质信息、设置在部署检测状态的接触式污水检测单元2获取的低精度水质信息以及图像采集单元3的获取的全程水体颜色得到污水处理系统的处理全程水质信息。接下来可以执行步骤S7根据污水处理系统的处理全程水质信息对污水处理系统的水量流速和/或水质处理净度进行调节。

请参阅图3所示，为了获取的全程水体颜色对取样分析检测单元1和接触式污水检测单元2进行预置检测，上述步骤S4中首先可以执行步骤S41获取污水处理系统的水质净化路径。接下来可以执行步骤S42获取图像采集单元3获取的全程水体颜色的色深，接下来可以执行步骤S43根据污水处理系统的水质净化路径以及全程水体颜色的色深得到在水质净化路径上每一点的水体颜色的色深。接下来可以执行步骤S44建立水体颜色的色深关于以水质净化路径上每一点与起始点的距离的第一映射函数，接下来可以执行步骤S45获取第一映射函数在平面直角坐标系内对应曲线，记为全程路径水质变化曲线。接下来可以执行步骤S46获取全程水质变化曲线上每一点的切线斜率，接下来可以执行步骤S47获取全程水质变化曲线上切线斜率发生突变的点。最后可以执行步骤S48在突变的点对应的水质净化路径上的点设置取样分析检测单元1或接触式污水检测单元2。

请参阅图1至3所示，在执行获取图像采集单元获取的全程水体颜色的色深的步骤中，首先可以将图像采集单元获取的全程水体颜色按照色值不同进行区域划分得到若干个颜色子区域。接下来可以按照色值不同进行区域划分得到若干个颜色子区域。之后可以在每个颜色子区域内获取颜色子区域内任一点的色深，作为对应颜色子区域的色深。最后可以根据每个颜色子区域的色深，得到图像采集单元获取的全程水体颜色的色深。

请参阅图1至3所示，在执行将图像采集单元获取的全程水体颜色按照色值不同进行区域划分得到若干个颜色子区域的步骤中，首先可以将图像采集单元获取的全程水体颜色的图像标记为F＝{f

其中，σ为标准偏差。接下来可以对高斯滤波后的图像G(x,y)进行水平滤波和垂直滤波，分别水平梯度图像I

请参阅图4所示，为了获取全程水质变化曲线上切线斜率发生突变的点，上述的步骤S47中首先可以执行步骤S471建立全程水质变化曲线上切线斜率关于以水质净化路径上每一点与起始点的距离的第二映射函数。接下来可以执行步骤S472获取第二映射函数在平面直角坐标系内对应曲线，记为斜率变化曲线。接下来可以执行步骤S473获取斜率变化曲线上每一点的切线斜率，接下来可以执行步骤S474根据斜率变化曲线上每一点的切线斜率得到斜率变化曲线上没有切线斜率的点以及切线斜率为零的点。最后可以执行步骤S475将斜率变化曲线上没有切线斜率的点以及切线斜率为零的点作为全程水质变化曲线上切线斜率发生突变的点。

请参阅图5所示，上述步骤S48在突变的点对应的水质净化路径上的点设置取样分析检测单元1或接触式污水检测单元2的步骤中可以首先执行步骤S481将斜率变化曲线上没有切线斜率的点对应的水质净化路径上的点设置取样分析检测单元1。接下来可以执行步骤S482将斜率变化曲线上切线斜率为零的点对应的水质净化路径上的点设置接触式污水检测单元2。

请参阅图6所示，为了获取得到污水处理系统的处理全程水质信息，上述步骤S6中首先可以执行步骤S61根据图像采集单元3的获取的全程水体颜色得到水质净化路径上每一点的水体色深值。接下来可以执行步骤S62根据设置在部署检测状态的接触式污水检测单元2获取的低精度水质信息以及水质净化路径上每一点的水体色深值得到水质净化路径上每一点的预估水质信息。接下来可以执行步骤S63根据设置在部署检测状态的取样分析检测单元1获取的高精度水质信息对水质净化路径上每一点的预估水质信息进行校正得到水质净化路径上每一点的校正水质信息。最后可以执行步骤S64根据水质净化路径上每一点的校正水质信息得到污水处理系统的处理全程水质信息。

请参阅图7所示，上述步骤S62根据设置在部署检测状态的接触式污水检测单元2获取的低精度水质信息以及水质净化路径上每一点的水体色深值得到水质净化路径上每一点的预估水质信息的步骤中，首先可以执行步骤S621根据水质净化路径上每一点的水体色深值建立颜色水体色深值关于以水质净化路径上每一点与起始点的距离的第三映射函数。接下来可以执行步骤S622在平面直角坐标系内获取第三映射函数的函数曲线。接下来可以执行步骤S623保持第三映射函数的函数曲线的形状不变，自变量保持为以水质净化路径上每一点与起始点的距离，因变量替换为水质净化路径上每一点的水质信息，得到预估水质信息曲线。接下来可以执行步骤S624将部署检测状态的接触式污水检测单元2获取的低精度水质信息代入预估水质信息曲线得到低精度预估水质信息关于以水质净化路径上每一点与起始点的距离的第四映射函数。下来可以执行步骤S625根据第四映射函数得到水质净化路径上每一点的预估水质信息。

请参阅图8所示，为了得到水质净化路径上每一点的校正水质信息，上述步骤S63中首先可以执行步骤S631根据设置在部署检测状态的取样分析检测单元1获取的高精度水质信息得到水质净化路径上若干点的高精度水质信息。接下来可以执行步骤S632根据水质净化路径上若干点的高精度水质信息以及水质净化路径上每一点的预估水质信息得到水质净化路径上若干点的水质信息精度差值。接下来可以执行步骤S633剔除水质净化路径上若干点的水质信息精度差值的异常值得到水质净化路径上若干点的水质信息可靠精度差值。接下来可以执行步骤S634获取水质净化路径上若干点的水质信息可靠精度差值的均值。最后可以执行步骤S635根据水质净化路径上若干点的水质信息可靠精度差值的均值对水质净化路径上每一点的预估水质信息进行校正，得到水质净化路径上每一点的校正水质信息。

请参阅图9所示，上述步骤S7根据污水处理系统的处理全程水质信息对污水处理系统的水量流速和/或水质处理净度进行调节的步骤中，首先可以执行步骤S71获取水质净化路径上每一点的水质标准。接下来可以执行步骤S72根据污水处理系统的处理全程水质信息以及水质净化路径上每一点的水质标准得到水质净化路径上每一点与水质标准的差值。接下来可以执行步骤S73根据水质净化路径上每一点与水质标准的差值获取污水处理系统全部处理节点的水质净化效果。接下来可以执行步骤S74水质净化效果高于水质标准的处理节点提高水量流速和/或降低水质处理净度。最后可以执行步骤S75水质净化效果低于水质标准的处理节点降低水量流速和/或提高水质处理净度。

综上，本方案在实施过程中，根据取样分析检测单元1、接触式污水检测单元2以及图像采集单元3的检测结果进行综合判断，得到污水处理过程中准确全面的水质信息，从而提高了水处理调试调度的可靠性和准确性。

本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。

本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。

因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。