一种污水处理系统数据分析方法及系统与流程

本技术涉及污水处理数据监测与分析，具体而言，涉及一种污水处理系统数据分析方法及系统。

背景技术：

1、在污水处理系统的运行管理中，通常需要对进水在线监测数据、出水在线监测数据、进水流量数据以及相关工艺运行数据进行关联分析，以评估污染物去除效率、负荷冲击影响和出水异常原因。由于污水从进水端进入系统后，需要经过生化处理单元、沉淀单元等多个处理环节，进水端水质或负荷的变化并不会立即反映到出水端，而是需要经过与系统水力停留时间相关的物理传递过程。因此，在进行前后端数据分析时，如何确定进水负荷变化与出水响应之间的真实时间对应关系，是影响分析准确性的关键因素。

2、在常规分析中，为了简化前后端数据的配对过程，通常会采用固定延迟、经验停留时间或同一统计窗口等静态对齐方式。例如，可以根据污水处理厂的设计水力停留时间，将进水端某一时段的数据与后移固定时长后的出水端数据进行比较；也可以在班次统计、日统计等较粗时间尺度下，将同一统计周期内的进水数据和出水数据作为对应数据进行去除率计算和异常分析。这类方式在进水流量和污染负荷较为平稳的工况下，能够在一定程度上反映系统整体处理状态。

3、但是，在雨季来水、管网汇入突变或上游排放波动等实际运行场景下，进水负荷可能呈现快速波动或多阶段波动。进水端发生负荷波动后，该波动需要经过生化处理单元等处理环节才能传递至出水端，而实际水力停留时间会随进水流量变化而变化。因此，出水端对应的真实响应时间窗口取决于当时的实际流量状态和系统内部水力传递过程。

4、在这种情况下，若仍采用固定延迟、经验窗口或同一统计窗口进行前后端匹配，则估计的静态对齐窗口可能与真实响应窗口发生偏移，导致用于关联分析的出水在线监测数据不能真实反映对应进水负荷变化的后端响应。

5、针对上述问题，现有技术亟需改进。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种污水处理系统数据分析方法及系统，能够准确识别并补偿进水负荷变化传递至出水端的物理延迟，有效提升前后端监测数据关联分析的准确性和可靠性的优点。

2、本技术提供了一种污水处理系统数据分析方法，包括：

3、获取用于表征污水处理系统进水端水质随时间变化的第一监测信息、用于表征污水处理系统出水端水质随时间变化的第二监测信息，以及用于表征进水流量随时间变化的流量信息；

4、从第一监测信息中识别出用于表征进水负荷发生改变的目标变化事件；

5、根据目标变化事件发生时的流量信息，计算用于表征目标变化事件传递至出水端所需时间跨度的延迟信息；

6、根据延迟信息，在第二监测信息中定位用于表征目标变化事件对应真实后端响应的目标响应信息，并将目标变化事件与目标响应信息进行关联分析。

7、进一步地，在从第一监测信息中识别出目标变化事件之后，还包括：

8、对目标变化事件进行内部变化阶段判定；

9、当判定目标变化事件包含多个有效且相对独立的进水负荷变化阶段时，将目标变化事件拆分为多个子变化事件；

10、将每个子变化事件分别作为独立对象，用于计算对应的延迟信息以及定位对应的目标响应信息。

11、进一步地，内部变化阶段判定和目标变化事件的拆分分别按照以下方式进行：

12、对目标变化事件进行内部变化阶段判定，包括：

13、根据目标变化事件对应的第一监测信息中污染物指标的序列，确定至少一个局部变化段，局部变化段为序列中变化方向保持一致且变化幅度超过第一阈值的连续时段；

14、将变化方向相同且时间间隔小于第二阈值的相邻局部变化段合并处理；

15、当经合并处理后仍存在多个局部变化段时，判定目标变化事件包含多个有效且相对独立的进水负荷变化阶段；

16、当判定目标变化事件包含多个有效且相对独立的进水负荷变化阶段时，将目标变化事件拆分为多个子变化事件，包括：

17、将目标变化事件的时间区间依据合并处理后的局部变化段划分为多个子变化事件，并为每个子变化事件确定代表时间戳和代表进水流量，代表时间戳为该子变化事件对应时段内累计变化量达到该段总变化量一半的时刻，代表进水流量为流量信息中在代表时间戳处的瞬时流量。

18、进一步地，计算对应的延迟信息，包括：

19、根据预先建立的水力停留时间与流量之间的映射关系，以及子变化事件发生时的流量信息，确定延迟信息。

20、进一步地，为子变化事件定位目标响应信息，包括：

21、根据延迟信息，在第二监测信息中确定候选响应时段；

22、根据候选响应时段内的第二监测信息的变化趋势与子变化事件的变化趋势的一致性，从候选响应时段中确定目标响应信息。

23、进一步地，在定位目标响应信息之后，还包括：

24、根据进水负荷变化传递至出水监测点并建立稳定响应的物理过程，将目标响应信息对应的时间区间沿时间轴划分为第一时间区域和第二时间区域，第一时间区域在时间顺序上晚于第二时间区域；

25、将第一时间区域内的监测数据用于第一类关联分析，将第二时间区域内的监测数据用于第二类关联分析，第一类关联分析包括污染物去除效率计算，第一类关联分析不使用第二时间区域内的监测数据。

26、进一步地，还包括：

27、响应于检测到表征出水端发生水质异常的异常信息，根据延迟信息，确定与异常信息在时序上对应的历史时间段，并在历史时间段内查找已识别的目标变化事件，根据查找到的目标变化事件的特征执行异常归因分析。

28、进一步地，根据查找到的目标变化事件的特征执行异常归因分析，包括：

29、根据查找到的目标变化事件的特征，确定是否存在进水负荷异常；

30、获取在历史时间段内，基于查找到的目标变化事件对应的进水端污染物指标和与其关联的目标响应信息对应的出水端污染物指标计算得到的污染物去除效率；

31、当存在进水负荷异常且污染物去除效率低于预设的参考去除效率时，将异常信息的根因确定为进水负荷冲击导致的处理效率下降；

32、当存在进水负荷异常且污染物去除效率不低于预设的参考去除效率时，生成用于指示异常信息与进水负荷异常相关的归因结果；

33、当不存在进水负荷异常且污染物去除效率低于预设的参考去除效率时，将异常信息的根因确定为内部工艺异常。

34、进一步地，还包括：

35、获取匹配结果统计信息，匹配结果统计信息用于表征根据映射关系和多个子变化事件确定出的延迟信息进行前后端匹配的匹配失效程度；

36、当匹配结果统计信息满足参考偏移判断条件时，生成参数校准指令，参数校准指令用于表示对映射关系进行校准。

37、一种污水处理系统数据分析系统，用于执行上述的一种污水处理系统数据分析方法，包括：

38、获取模块，用于获取用于表征污水处理系统进水端水质随时间变化的第一监测信息、用于表征污水处理系统出水端水质随时间变化的第二监测信息，以及用于表征进水流量随时间变化的流量信息；

39、识别模块，用于从第一监测信息中识别出用于表征进水负荷发生改变的目标变化事件；

40、计算模块，用于根据目标变化事件发生时的流量信息，计算用于表征目标变化事件传递至出水端所需时间跨度的延迟信息；

41、定位关联模块，用于根据延迟信息，在第二监测信息中定位用于表征目标变化事件对应真实后端响应的目标响应信息，并将目标变化事件与目标响应信息进行关联分析。

42、由上可知，本技术提供的一种污水处理系统数据分析方法及系统，通过获取进水端和出水端的监测信息及流量信息，从进水端监测信息中识别进水负荷变化事件，并根据流量信息计算出该变化传递至出水端的延迟时间，进而基于该延迟时间在出水端监测信息中定位真正的响应事件并进行关联分析，使得前后端数据的匹配充分考虑了水力停留时间造成的物理延迟，避免了时序错位，从而提高了分析准确性，具有能够准确识别并补偿进水负荷变化传递至出水端的物理延迟，有效提升前后端监测数据关联分析的准确性和可靠性的优点。