一种用于农村污水的污水处理设施状态及能耗监测系统及方法

技术领域

本发明涉及农村污水处理技术领域，尤其涉及一种用于农村污水的污水处理设施状态及能耗监测系统及方法。

背景技术

在农村经济发展的过程中，工业废物、生活废物、畜离养殖排放废物和农村面源污染等造成了农村生态环境的严重破坏，其中水体污染在农村环境污染中显得尤为交出，水污染事故时有发生，不仅对粮食造成减产，而且直接威胁着广大农村地区农民的身体健康，制约了农村经济的发展，因此，对于农村水污染问题必须引起高度的重视，并采取有效的治理措施。

现有技术中，对农村污水的物理，一般都是根据农村污水的特点，采用农村污水处理设施对污水进行处理，而农村污水处理设施的运行状态关乎着污水的处理效果，现有设备的运行状态监测系统难以对设备进行有效的监测，一旦设备出现故障，不能及时发现时，会造成大量不达标污水排放，从而造成污染，并且现有的农村污水处理设备能耗监测系统不够方便，工作人员无法远程且简便的查询能耗。

针对以上技术问题，本发明公开了一种用于农村污水的污水处理设施状态及能耗监测系统及方法，本发明具有运行状态监测可靠和能耗监测查询方便等优点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于农村污水的污水处理设施状态及能耗监测系统及方法，以解决现有技术中农村污水处理设施监测系统不够可靠和能耗监测系统查询不够方便等技术问题，本发明具有运行状态监测可靠和能耗监测查询方便等优点。

本发明通过以下技术方案实现：本发明公开了一种用于农村污水的污水处理设施状态及能耗监测系统，包括设备运行状态监测系统、能耗监测系统、信息处理系统和管理平台，能耗监测系统包括测试用电量的电量检测模块、将用电量信息发送至信息处理系统的信息发送模块和用于对用电量异常进行报警的能耗异常报警模块；

设备运行状态监测系统包括第一污水处理效果监测装置、第二污水处理效果监测装置和污水处理异常报警模块，第一污水处理效果监测装置与第二污水处理效果监测装置对污水设施排放的污水进行双重监测，第一污水处理效果监测装置包括排放管道和一号异常状态自闭装置，排放管道为双排管道，排放管道的数量不少于两个，多个排放管道通过连接法兰互相贯通连接，且多个互相连接的排放管道呈蛇形状态，每个排放管道上均安装有一号异常状态自闭装置；

第二污水处理效果监测装置包括储水池和二号异常状态自闭装置，储水池的两侧均贯通设有进水和排水的连接管，且储水池一侧进水的连接管与排放管道进行连接，储水池的内部设有二号异常状态自闭装置。

进一步的，信息处理系统包括处理模块、接收模块、云端发送模块和存储模块，其中处理模块为单片机，第一污水处理效果监测装置与第二污水处理效果监测装置均通过污水处理异常报警模块与信息处理系统信号连接，排放管道呈U形。

进一步的，第一污水处理效果监测装置与第二污水处理效果监测装置均通过污水处理异常报警模块与信息处理系统信号连接。

进一步的，一号异常状态自闭装置包括第一电磁阀和氨氮传感器，排放管道进水路线的首端安装有氨氮传感器，且氨氮传感器的监测部位于排放管道的内部，相邻的两个排放管道之间安装有第一电磁阀，排放管道首端的氨氮传感器与末端的第一电磁阀信号连接。

进一步的，排放管道的外壁管道连接有出水管，且出水管的一端通过密封件进行可拆卸封闭，氨氮传感器通过安装组件与排放管道进行安装，安装组件包括连接槽、通槽、法兰盘和密封垫，连接槽开设在排放管道的外壁，且连接槽通过通槽与排放管道的内部互相贯通，氨氮传感器的安装部固定套接有法兰盘，法兰盘插接在连接槽的内部，且法兰盘的外壁与连接槽的内壁贴合，法兰盘的下端面固定设有密封垫，法兰盘通过螺丝与连接槽的下方内壁固定连接，且法兰盘下端面的密封垫与连接槽的下方内壁紧密贴合，氨氮传感器的监测部通过通槽延伸至排放管道的内部。

进一步的，二号异常状态自闭装置包括进水电磁阀、排水电磁阀、液位传感器、限位装置和水质监测浮标装置，储水池与排放管道相邻一侧的连接管安装有进水电磁阀，进水电磁阀与排放管道互相连接，储水池另一侧连接管安装有排水电磁阀，储水池内部上方的两侧均安装有液位传感器，且储水池内部上方与排放管道相邻一侧的液位传感器与进水电磁阀信号连接，储水池内部另一侧液位传感器与排水电磁阀信号连接，储水池的内部设有水质监测浮标装置，水质监测浮标装置通过限位装置的限位在储水池的内部通过水的浮力上下移动，水质监测浮标装置与进水电磁阀信号连接。

进一步的，排放管道相邻一侧的液位传感器检测达最高水位时，进水电磁阀关闭，储水池另一侧液位传感器检测达最高水位时，排水电磁阀开启，排放管道相邻一侧的液位传感器检测达最低水位时，进水电磁阀开启，储水池内部另一侧液位传感器检测达最低水位时，排水电磁阀关闭。

进一步的，限位装置包括限位滑杆、滑套和限位块，限位滑杆至少设有两个，水质监测浮标装置的外壁固定设有滑套，且滑套与限位滑杆的数量相同，滑套滑动套接在限位滑杆的外壁，限位滑杆外壁的下方固定设置有限位块，限位块与滑套贴合时，水质监测浮标装置距离储水池池底具有间隔。

一种用于农村污水的污水处理设施状态及能耗监测系统的监测方法，包括以下步骤：

步骤一：启动污水处理设备对污水进行处理；

步骤二：同时启动能耗监测系统和设备运行状态监测系统，能耗监测系统会实时对污水处理设备的能耗进行监测，设备运行状态监测系统会对污水处理设备运行状态进行监测；

步骤三：能耗出现异常时，处理模块会将接收到的异常信号发送至能耗异常报警模块进行报警，同时将信号发送至管理平台进行报备，之后工作人员对污水处理设备进行检修，第一污水处理效果监测装置对排放的污水进行第一道监测，当第一污水处理效果监测装置监测出污水不达标时，第一污水处理效果监测装置进行报警且自关闭；

步骤四：之后处理后的污水通过排放管道经过第一道监测进入到储水池的内部进行第二道监测；

步骤五：在第二道监测步骤中出现监测异常时，第二污水处理效果监测装置会进行报警且自关闭。

进一步，步骤三中第一道污水监测时，排放管道内部的氨氮传感器会对污水进行监测，步骤三中第一污水处理效果监测装置监测污水异常进行报警且自关闭时，氨氮传感器会将排放管道末端的第一电磁阀进行关闭，使得异常污水截留在相应的排放管道的内部，并且同时氨氮传感器会将信号通过污水处理异常报警模块传输至信息处理系统和管理平台对工作人员进行通知，工作人员对设备进行检修，检修完毕继续进行污水处理工作。

进一步，步骤四中进行第二道监测时，污水进入到储水池的内部后，会通过水质监测浮标装置进行水质监测，监测达标后，当储水池内部的水位达到最高水位时，与进水电磁阀相邻的液位传感器会控制进水电磁阀关闭，而与排水电磁阀相邻的液位传感器会控制排水电磁阀开启，从而使得储水池内部的达标处理水排出，当储水池内部的水位达到最低水位时，与进水电磁阀相邻的液位传感器会控制进水电磁阀开启，而与排水电磁阀相邻的液位传感器会控制排水电磁阀关闭，从而进行进水，步骤五中在第二道监测异常时，水质监测浮标装置会将信号传输至进水电磁阀，控制进水电磁阀关闭，停止进水，同时会通过污水处理异常报警模块传输至信息处理系统和管理平台对工作人员进行通知，工作人员对设备进行检修，并且将储水池内部的污水抽出重新进行处理。

本发明具有以下优点：

（1）本发明通过设置设备运行状态监测系统，并且将设备运行状态监测系统由第一污水处理效果监测装置和第二污水处理效果监测装置组成，从而使得在污水处理设施运行时，当设施出现故障时，使得污水处理不达标时，氨氮传感器可以对到排放管道内部的处理水进行监测，处理水不达标时，氨氮传感器可以将信号传输至第一电磁阀使得第一电磁阀关闭，从而使得不达标的污水被截留在排放管道内部，并且通过设置多个排放管，从而使得在不达标的污水在被监测出时，不达标的污水可以截留在相应的排放管道内部，从而减小不达标污水与达标污水的混合，在不达标污水被截留后，为了可以将排放管道内部的不达标污水抽出，在排放管道的外壁固定设置有出水管，且出水管的一端通过密封件进行可拆卸封闭，而通过将排放管道设置为U形，并且使得多个连接的排放管道组成蛇形状，从而使得排放管道内部水流流动时间长的情况下也可以避免排放管道的横向长多过长，因此可以加长排放管道内部处理水的流动时间，在排放管道内部的处理水出现异常时，为一号异常状态自闭装置的监测和自闭争取时间，使得在第一电磁阀关闭时，不达标的污水可以最大限度的截留在排放管道的内部，避免污水排出，并且通过设置第二污水处理效果监测装置，从而可以使得在第一污水处理效果监测装置对处理水进行监测后，处理水可以排放至储水池的内部，而储水池内部的水质监测浮标装置可以对处理水进行第二道监测，从而提高处理水的监测效果，使得本系统对设施的运行状态监测更加有效，避免出现故障，导致污水被排放造成污染。

（2）本发明通过将第一污水处理效果监测装置与第二污水处理效果监测装置均通过污水处理异常报警模块与信息处理系统进行信号连接，从而在污水处理异常时，可以将异常信号发送至管理平台进行报备，使得工作人员可以及时对设施进行检修；

（3）本发明通过设置能耗监测系统，从而使得电量检测模块可以对污水处理设施的能耗进行监测，同时监测的数据会通过信息发送模块发送至信息处理系统，信息处理系统中的接收模块将信息发送模块发送的数据进行接收并将数据传输至处理模块，处理模块会对数据进行分析，并且同时发送信号给管理平台进行报备和发送数据至存储模块进行存储,从而工作人员可以通过管理平台对能耗数据进行查询，使得能耗查询更加方便，并且在能耗出现异常时，处理模块会将信号发送至能耗异常报警模块进行报警，同时将信号发送至管理平台进行报备，之后工作人员对污水处理设备进行检修。

附图说明

图1为本发明的能耗监测系统与设备运行状态监测系统模块结构示意图；

图2为本发明的储水池与排放管道正面剖视结构示意图；

图3为本发明的第一污水处理效果监测装置俯视结构示意图；

图4为本发明图3的A处局部放大结构示意图；

图5为本发明图3的C处局部放大结构示意图；

图6为本发明图2的B处局部放大结构示意图；

图7为本发明图6的D处局部放大结构示意图；

图8为本发明的排放管道与连接槽结构示意图；

图9为本发明的储水池立体结构示意图；

图10为本发明图2的E处局部放大结构示意图；

图11为本发明图2的F处局部放大结构示意图；

图12为本发明图2的H处局部放大结构示意图；

图13为本发明图2的G处局部放大结构示意图。

图中：1、设备运行状态监测系统；2、能耗监测系统；3、信息处理系统；4、管理平台；5、出水管；6、安装组件；7、连接管；101、污水处理异常报警模块；102、第一污水处理效果监测装置；103、第二污水处理效果监测装置；201、电量检测模块；202、信息发送模块；203、能耗异常报警模块；301、处理模块；302、接收模块；303、云端发送模块；304、存储模块；1021、排放管道；1022、一号异常状态自闭装置；1031、储水池；1032、二号异常状态自闭装置；10221、第一电磁阀；10222、氨氮传感器；10321、进水电磁阀；10322、排水电磁阀；10323、液位传感器；10324、限位装置；10325、水质监测浮标装置；13241、限位滑杆；13242、滑套；13243、限位块；601、连接槽；602、通槽；603、法兰盘；604、密封垫。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，在本发明的描述中，类似于“前”、“后”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的词语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

实施例1公开了一种用于农村污水的污水处理设施状态及能耗监测系统，如图1所示，包括设备运行状态监测系统1、能耗监测系统2、信息处理系统3和管理平台4，其中能耗监测系统2包括测试用电量的电量检测模块201、将用电量信息发送至信息处理系统3的信息发送模块202和对用电量异常进行报警的能耗异常报警模块203，而信息处理系统3用于处理能耗监测系统2发送的数据，其中信息处理系统3包括处理模块301、接收模块302、云端发送模块303和存储模块304，其中，处理模块301为单片机，接收模块302用于将信息发送模块202发送的数据进行接收并将数据传输至处理模块301，处理模块301会对数据进行分析，并且在数据异常时会将信息发送至能耗异常报警模块203进行报警，并且同时发送信号给管理平台4进行报备，以便工作人员进行处理，而处理模块301还具有将接收的数据信息发送至存储模块304进行存储的功能；

如图1所示，设备运行状态监测系统1包括第一污水处理效果监测装置102、第二污水处理效果监测装置103和污水处理异常报警模块101，通过第一污水处理效果监测装置102对污水处理设备处理后的污水处理效果进行效果监测，且第一污水处理效果监测装置102位于第二污水处理效果监测装置103的上一步，从而第一污水处理效果监测装置102位于第二污水处理效果监测装置103对污水设施排放后的污水进行双重监测，从而提高污水的排放监测准确性，第一污水处理效果监测装置102与第二污水处理效果监测装置103均通过污水处理异常报警模块101与信息处理系统3信号连接，从而在污水处理异常时，可以将异常信号发送至管理平台4进行报备；

如图2-4所示，第一污水处理效果监测装置102包括排放管道1021和一号异常状态自闭装置1022，其中，排放管道1021为双排管道，且排放管道1021呈U形状，排放管道1021的数量不少于两个，多个排放管道1021互相通过连接法兰互相贯通连接，且多个互相连接的排放管道1021呈蛇形状，通过将排放管道1021设置为U形，并且使得多个连接的排放管道1021组成蛇形状，从而使得排放管道1021内部水流流动时间长的情况下也可以避免排放管道1021的横向长多过长，因此加长排放管道1021内部处理水的流动时间可以在排放管道1021内部的处理水出现异常时，为一号异常状态自闭装置1022的监测和自闭争取时间；

如图2-5所示，而在污水处理设备异常时，导致污水处理效果不够达标时，为了避免排放管道1021内部的异常污水继续排放造成污染的情况下，在每个排放管道1021上均安装有一号异常状态自闭装置1022，具体的，一号异常状态自闭装置1022包括第一电磁阀10221和氨氮传感器10222，排放管道1021进水路线的首端安装有氨氮传感器10222，且氨氮传感器10222的监测部位于排放管道1021的内部，从而通过氨氮传感器10222对排放管道1021内部的污水进行监测，并且通过将氨氮传感器10222安装在排放管道1021进水路线的首端，从而使得氨氮传感器10222可以更快的对进入排放管道1021内部的处理水进行监测，在氨氮触感器对排放管道1021内部的污水监测出异常时，为了使得排放管道1021可以迅速关闭，在相邻的两个排放管道1021之间安装有第一电磁阀10221，通过第一电磁阀10221对两个排放管道1021之间的流通进行启闭，并且第一电磁阀10221与氨氮传感器10222之间进行信号连接，具体的，排放管道1021首端的氨氮传感器10222与末端的第一电磁阀10221信号连接，因此，在氨氮传感器10222监测到排放管道1021内部的处理水不达标时，可以将信号传输至第一电磁阀10221使得第一电磁阀10221关闭，从而使得不达标的污水被截留在排放管道1021内部，并且通过设置多个排放管，从而使得在不达标的污水在被监测出时，不达标的污水可以截留在相应的排放管道1021内部，从而减小不达标污水与达标污水的混合，在不达标污水被截留后，为了可以将排放管道1021内部的不达标污水抽出，在排放管道1021的外壁固定设置有出水管5，且出水管5的一端通过密封件进行可拆卸封闭；

如图2、图3、图6、图7和图8所示，为了便于氨氮传感器10222的后期维修和更换，从而通过安装组件6将氨氮传感器10222与排放管道1021进行安装，其中安装组件6包括连接槽601、通槽602、法兰盘603和密封垫604，连接槽601开设在排放管道1021的外壁，且连接槽601通过通槽602与排放管道1021的内部互相贯通，氨氮传感器10222的安装部固定套接有法兰盘603，且法兰盘603插接在连接槽601的内部，且法兰盘603的外壁与连接槽601的内壁贴合，法兰盘603的下端面固定设有密封垫604，法兰盘603通过螺丝与连接槽601的下方内壁固定连接，且法兰盘603下端面的密封垫604与连接槽601的下方内壁紧密贴合，从而保证氨氮传感器10222安装的密封性，而氨氮传感器10222的监测部通过通槽602延伸至排放管道1021的内部；

如图2、图9、图10和图11所示，第二污水处理效果监测装置103包括储水池1031和二号异常状态自闭装置1032，其中储水池1031的两侧均管道连接有进水和排水的连接管7，且储水池1031一侧进水的连接管7与排放管道1021进行连接，储水池1031的内部设有二号异常状态自闭装置1032，其中，二号异常状态自闭装置1032包括进水电磁阀10321、排水电磁阀10322、液位传感器10323、限位装置10324和水质监测浮标装置10325，储水池1031与排放管道1021相邻一侧的连接管7安装有进水电磁阀10321，进水电磁阀10321与排放管道1021互相连接，储水池1031另一侧连接管7安装有排水电磁阀10322，储水池1031内部上方的两侧均通过安装架安装有液位传感器10323，且储水池1031内部上方与排放管道1021相邻一侧的液位传感器10323与进水电磁阀10321信号连接，而储水池1031内部上方另一侧液位传感器10323与排水电磁阀10322信号连接，因此，可以通过液位传感器10323进行设置最高水位和最低水位，使得在与排放管道1021相邻一侧的液位传感器10323检测达最高水位时关闭进水电磁阀10321，同时另一侧液位传感器10323设置为检测达最高水位开启排水电磁阀10322，从而将储水池1031内部的处理水进行排放，而相反，在与排放管道1021相邻一侧的液位传感器10323在最低水位时开启进水电磁阀10321，同时另一侧液位传感器10323设置为在最低水位关闭排水电磁阀10322，从而进行进水，而为了对储水池1031内部的处理水进行水质监测，在储水池1031的内部设有水质监测浮标装置10325，且水质监测浮标装置10325通过限位装置10324在储水池1031的内部通过水的浮力上下移动，因此，通过水质监测浮标装置10325实时对储水池1031内部的处理水进行监测，并且水池浮标监测装置与进水电磁阀10321信号连接，使得在储水池1031内部的处理水异常时，可以控制进水电磁阀10321关闭；

如图2、图9、图12和图13所示，限位装置10324包括限位滑杆13241、滑套13242和限位块13243，其中限位滑杆13241至少设有两个，水质监测浮标装置10325的外壁固定设有滑套13242，且滑套13242与限位滑杆13241的数量相同，滑套13242滑动套接在限位滑杆13241的外壁，限位滑杆13241外壁的下方固定设置有限位块13243，通过限位块13243对滑套13242进行阻挡，从而使得限位块13243可以对水质监测浮标装置10325进行最低点限位，避免水质监测浮标装置10325在储水池1031内部的水位下降时，水质监测浮标装置10325与池底碰撞；

一种用于农村污水的污水处理设施状态及能耗监测系统的监测方法，包括以下步骤：

步骤一：启动污水处理设备对污水进行处理；

步骤二：同时启动能耗监测系统2和设备运行状态监测系统1，能耗监测系统2会实时对污水处理设备的能耗进行监测，设备运行状态监测系统1会对污水处理设备运行状态进行监测，电量检测模块201会对污水处理设备的用电量进行监测，同时监测的数据会通过信息发送模块202发送至信息处理系统3，信息处理系统3中的接收模块302将信息发送模块202发送的数据进行接收并将数据传输至处理模块301，处理模块301会对数据进行分析，并且同时发送信号给管理平台4进行报备和发送数据至存储模块304进行存储，处理后的污水会通过排放管道1021进行排放通过设备运行状态监测系统1进行监测；

步骤三：能耗出现异常时，处理模块301会将信号发送至能耗异常报警模块203进行报警，同时将信号发送至管理平台4进行报备，之后工作人员对污水处理设备进行检修，在排放管道1021内部的氨氮传感器10222对排放管道1021内部的污水进行第一道监测时，当氨氮传感器10222监测出排放管道1021内部的处理水异常时，氨氮传感器10222会将排放管道1021末端的第一电磁阀10221进行关闭，使得异常污水截留在排放管道1021的内部，并且同时氨氮传感器10222会将信号通过污水处理异常报警模块101传输至信息处理系统3和管理平台4对工作人员进行通知，工作人员对设备进行检修，并且工作人员可以通过出水管5将排放管道1021内部的不达标污水抽出重新进行处理，检修完毕后，继续污水处理工作；

步骤四：之后处理后的污水通过排放管道1021经过第一道监测进入到储水池1031的内部进行第二道监测，污水进入到储水池1031的内部后，会通过水质监测浮标装置10325进行水质监测，监测达标后，当储水池1031内部的水位达到最高水位时，与进水电磁阀10321相邻的液位传感器10323会控制进水电磁阀10321关闭，而与排水电磁阀10322相邻的液位传感器10323会控制排水电磁阀10322开启，从而使得储水池1031内部的达标处理水排出，当储水池1031内部的水位达到最低水位时，与进水电磁阀10321相邻的液位传感器10323会控制进水电磁阀10321开启，而与排水电磁阀10322相邻的液位传感器10323会控制排水电磁阀10322关闭，从而进行进水；

步骤五：当水质监测浮标装置10325监测出储水池1031内部的处理水不达标时，水质监测浮标装置10325会将信号传输至进水电磁阀10321，控制进水电磁阀10321关闭，停止进水，同时会通过污水处理异常报警模块101传输至信息处理系统3和管理平台4对工作人员进行通知，工作人员对设备进行检修，并且将储水池1031内部的污水抽出重新进行处理。