一种污水处理厂进出水差异化在线监测系统的制作方法

本发明涉及污水处理厂进出水在线监测，尤其涉及一种污水处理厂进出水差异化在线监测系统。

背景技术：

1、随着市政及工业污水处理精细化管控要求升级，污水厂进出水水质在线监测是保障工艺稳定、出水达标、故障溯源的核心环节。现有污水处理进出水在线监测系统均采用同质化统一监测机制，对进水、出水采用完全一致的采样策略、数据滤波规则与时钟同步方式。行业长期存在一个技术盲区：污水处理系统存在独有水力停留工艺特性，进水水质瞬时波动、冲击负荷会经过生化池体滞后反应至出水端，进水扰动与出水水质超标存在固定时序滞后差。

2、现有统一监测模式仅执行物理时钟同步采集，未针对污水水力滞后特性设置差异化时序校正与工况适配机制，该缺陷导致：一是进水非稳态波动漏检、出水稳态数据冗余，无法匹配进出水固有工况差异；二是进水异常时刻与出水超标时刻时序错位，无法溯源进水冲击对应的出水异常；三是固定采样、校准参数无法适配污水高低负荷波动，造成监测精度与设备能耗无法兼顾。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种污水处理厂进出水差异化在线监测系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种污水处理厂进出水差异化在线监测系统，包括进水动态感知监测模块、出水稳态监测模块、工况识别分级模块、差异化调度控制模块、数据校正与溯源模块及云端数据管理终端；

4、所述进水动态感知监测模块，匹配污水处理进水非稳态冲击波动特性，采用可变间隔动态采样与弱滤波采集机制，捕捉进水瞬时污染物冲击负荷与短时水质波动数据；

5、所述出水稳态监测模块，匹配污水处理出水稳态平稳特性，通过稳态数据筛选、小幅噪声剔除、定点高精度校准方式，稳定采集出水达标有效数据；

6、所述工况识别分级模块，内置三层工况特征识别模型，依托流量波动稳态特征、水质时序趋势特征、设备负荷关联特征，结合流量波动系数、水质变异系数、池体设备负荷率完成加权迭代量化计算，划分污水处理厂三级运行工况；

7、所述差异化调度控制模块，针对不同等级运行工况，匹配对应的进出水采样间隔、滤波系数、传感器校准周期，实现监测策略随工况自适应调整；

8、所述数据校正与溯源模块，依托污水厂水力停留时长构建时序差分补偿模型，采用物理时钟对齐结合工艺时序补偿的二级校正方式，修正工艺导致的数据时序错位，绑定多类监测要素生成溯源日志；

9、所述云端数据管理终端，用于差异化数据存储、工况异常分级预警及污水处理工艺调控优化参数输出。

10、优选地，所述进水动态感知监测模块针对污水进水时段性、间歇性冲击波动的特性，采用1s-10s自适应可变采样间隔，采样间隔随水质波动系数增大而减小，配合动态小系数滤波算法，仅剔除设备故障、超量程造成的极端异常数据，完整保留进水瞬时冲击负荷与短时水质波动特征数据。

11、优选地，所述工况识别分级模块摒弃单一流量阈值判定模式，以进水流量波动幅值、水质参数变异系数、生化池运行负荷占比作为判定依据，采用加权联合量化算法，划分低负荷稳态、中负荷常规、高负荷波动三级运行工况，实现污水处理厂运行工况全覆盖识别。

12、优选地，所述差异化调度控制模块建立包含工况、采样参数、滤波参数、校准参数的四维参数数据库，高负荷波动工况下，加密进水采样频次、缩短传感器校准周期，适配进水冲击负荷监测需求；低负荷稳态工况下，降低采样频次、延长校准周期，适配低负荷运行状态；中负荷常规工况下，采用标准监测参数配置。

13、优选地，所述数据校正与溯源模块先完成进出水监测数据物理时钟对齐，消除多设备采集时钟偏差，再根据污水厂实际水力停留时长，对进水波动数据进行时序滞后推演补偿，匹配出水水质工艺响应时段。

14、优选地，所述数据校正与溯源模块具备数据溯源归档功能：将实时工况等级、监测配置参数、传感器校准状态、进出水原始水质数据进行绑定，生成唯一溯源编码，通过溯源编码可将出水超标异常定位至对应进水冲击时段及监测参数配置状态。

15、优选地，所述云端数据管理终端的预警方式为：摒弃统一固定预警阈值，设置与不同运行工况匹配的差异化水质预警阈值，在工况突变、进出水水质参数超限、传感器参数偏移时，分级推送预警信息与异常定位信息。

16、优选地，所述四维参数数据库支持自定义参数修改，可根据不同污水厂的处理工艺、池体容积、进水水质类型、水力停留时长，调整各等级工况对应的监测参数，适配不同污水处理场景的监测需求。

17、优选地，所述出水稳态监测模块针对污水出水无剧烈波动的稳态特性，预设出水小幅波动剔除阈值，自动筛除出水瞬时无效干扰数据，仅保留稳态有效数据用于出水达标核算与工艺效果评估，避免微小水质扰动造成的监测数据误判。

18、本发明具有以下有益效果：

19、1、本发明通过构建三层工况特征识别模型，采用多参量加权量化算法实现污水厂运行工况分级，摒弃传统单一阈值判定的片面性问题，通过流量波动、水质变异、设备负荷三类核心参数联合运算，可全覆盖识别污水厂低、中、高负荷运行状态，有效解决了传统监测工况识别盲区大、判定精度低的缺陷，为后续差异化监测参数调度提供数据支撑，大幅提升污水监测工况适配性。

20、2、本发明采用进出水异构分路采集机制，针对进水非稳态冲击波动、出水稳态平稳的差异化特性设置专属采集逻辑与滤波策略，进水端自适应可变采样可完整捕捉瞬时污染冲击负荷，避免短时异常漏检；出水端稳态筛选与分级校准可剔除无效干扰数据，规避监测误判问题，从数据源头解决传统统一采集模式导致的进出水数据失真问题，显著提升全时段水质监测精准度。

21、3、本发明增设水力时序二级校正机制与时序差分补偿模型，依托污水厂实际水力停留时长完成时序推演补偿，解决污水处理工艺固有水力滞后带来的进出水数据时序错位难题，通过物理时钟对齐结合工艺时序补偿的双重校正方式，匹配进水波动与出水水质响应时序，同时绑定多要素生成溯源编码，实现出水异常溯源，改善传统监测溯源失效、故障定位困难的弊端。

22、4、本发明基于工况等级自适应调度四维监测参数，搭配工况差异化分级预警机制，解决了传统固定参数监测模式精度与能耗无法兼顾的问题，高负荷工况加密监测保障数据完整性，低负荷工况精简参数降低设备能耗，同时差异化预警可区分异常等级并输出工艺优化建议，实现监测节能增效与工艺精细化调控，适配各类污水处理场景长期稳定运行。

1.一种污水处理厂进出水差异化在线监测系统，其特征在于，包括进水动态感知监测模块、出水稳态监测模块、工况识别分级模块、差异化调度控制模块、数据校正与溯源模块及云端数据管理终端；

2.根据权利要求1所述的一种污水处理厂进出水差异化在线监测系统，其特征在于，所述进水动态感知监测模块针对污水进水时段性、间歇性冲击波动的特性，采用1s-10s自适应可变采样间隔，采样间隔随水质波动系数增大而减小，配合动态小系数滤波算法，仅剔除设备故障、超量程造成的极端异常数据，完整保留进水瞬时冲击负荷与短时水质波动特征数据。

3.根据权利要求1所述的一种污水处理厂进出水差异化在线监测系统，其特征在于，所述工况识别分级模块摒弃单一流量阈值判定模式，以进水流量波动幅值、水质参数变异系数、生化池运行负荷占比作为判定依据，采用加权联合量化算法，划分低负荷稳态、中负荷常规、高负荷波动三级运行工况，实现污水处理厂运行工况全覆盖识别。

4.根据权利要求1所述的一种污水处理厂进出水差异化在线监测系统，其特征在于，所述差异化调度控制模块建立包含工况、采样参数、滤波参数、校准参数的四维参数数据库，高负荷波动工况下，加密进水采样频次、缩短传感器校准周期，适配进水冲击负荷监测需求；低负荷稳态工况下，降低采样频次、延长校准周期，适配低负荷运行状态；中负荷常规工况下，采用标准监测参数配置。

5.根据权利要求1所述的一种污水处理厂进出水差异化在线监测系统，其特征在于，所述数据校正与溯源模块先完成进出水监测数据物理时钟对齐，消除多设备采集时钟偏差，再根据污水厂实际水力停留时长，对进水波动数据进行时序滞后推演补偿，匹配出水水质工艺响应时段。

6.根据权利要求1所述的一种污水处理厂进出水差异化在线监测系统，其特征在于，所述数据校正与溯源模块具备数据溯源归档功能：将实时工况等级、监测配置参数、传感器校准状态、进出水原始水质数据进行绑定，生成唯一溯源编码，通过溯源编码可将出水超标异常定位至对应进水冲击时段及监测参数配置状态。

7.根据权利要求1所述的一种污水处理厂进出水差异化在线监测系统，其特征在于，所述云端数据管理终端的预警方式为：摒弃统一固定预警阈值，设置与不同运行工况匹配的差异化水质预警阈值，在工况突变、进出水水质参数超限、传感器参数偏移时，分级推送预警信息与异常定位信息。

8.根据权利要求4所述的一种污水处理厂进出水差异化在线监测系统，其特征在于，所述四维参数数据库支持自定义参数修改，可根据不同污水厂的处理工艺、池体容积、进水水质类型、水力停留时长，调整各等级工况对应的监测参数，适配不同污水处理场景的监测需求。

9.根据权利要求1所述的一种污水处理厂进出水差异化在线监测系统，其特征在于，所述出水稳态监测模块针对污水出水无剧烈波动的稳态特性，预设出水小幅波动剔除阈值，自动筛除出水瞬时无效干扰数据，仅保留稳态有效数据用于出水达标核算与工艺效果评估，避免微小水质扰动造成的监测数据误判。