一种污水处理厂智能管理专家诊断系统技术方案

本发明专利技术公开了一种污水处理厂智能管理专家诊断系统，其特征在于，包括：数据采集层：用于采集污水处理厂关键设备和工艺的运行状态数据，并将所述运行状态数据存储到数据存储层；数据存储层：用于存储所述数据采集层采集的运行状态数据；数据处理层：用于利用所述运行状态数据，对设备运行状态、工艺运行实时状态、工艺运行趋势以及运行故障进行分析和反馈，并且将反馈结果通过互联网传输到用户层；用户层：用于发布所述反馈结果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及属环境工程
，特别是一种污水处理厂智能管理专家诊断系统。
技术介绍
污水处理行业作为国家新兴战略产业之一，也是我国《水污染防治行动计划》（以下简称“水十条”）重点关注的产业之一。水十条明确指出要全面控制我国的水污染问题，要求强化城镇生活污染治理。加快城镇污水处理设施建设与改造。现有城镇污水处理设施，要因地制宜进行改造，2020年底前达到相应排放标准或再生利用要求。敏感区域（重点湖泊、重点水库、近岸海域汇水区域）城镇污水处理设施应于2017年底前全面达到一级A排放标准。建成区水体水质达不到地表水Ⅳ类标准的城市，新建城镇污水处理设施要执行一级A排放标准。按照国家新型城镇化规划要求，到2020年，全国所有县城和重点镇具备污水收集处理能力，县城、城市污水处理率分别达到85%、95%左右。长久以来，国内的城镇污水处理厂的运行管理水平较低，污水处理能耗较高，污水处理成本过高的问题。这一方面是由于我过污水处理起步晚，装备技术较为落后，导致污水系统不稳定，运行费用偏高等棘手问题。另一方面是由于我们自控化水平低，污水处理运营管理人才的培养机制缺失，导致其智能化的发展受到严重的制约。污水处理厂的智能化管理借助于现代的监控设备和大数据计算分析，能够为污水处理厂工艺和设备提供最为精准的控制方案，并且对其日常运营实现数字化的管理，节省劳动成本。可以说，污水处理厂智能化运营水平已经成为决定大型水务集团公司提升企业整体运营管理水平、应对逐渐激烈的市场化竞争、获取最大化经济效益的关键。污水处理过程往往具有非线性，多变量，特异性大的特点。在日常的运行过程中，很难避免出现诸如设备故障或者出水指标超标的问题。在以往的案例中，故障的分析和排除往往依赖于厂内技术负责人或者厂长的管理经验进行解决。故障排除和解决过程的合理性，科学性都很难以保障。另一方面，个人经验型的污水厂运营模式明显难以适应集团化和智能化污水处理厂管理的发展。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种污水处理厂智能管理专家诊断系统。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种污水处理厂智能管理专家诊断系统，包括：数据采集层：用于采集污水处理厂关键设备和工艺的运行状态数据，并将所述运行状态数据存储到数据存储层；数据存储层：用于存储所述数据采集层采集的运行状态数据；数据处理层：用于利用所述运行状态数据，对设备运行状态、工艺运行实时状态、工艺运行趋势以及运行故障进行分析和反馈，并且将反馈结果通过互联网传输到用户层；用户层：用于发布所述反馈结果。所述数据采集层采集的数据包括：水质水量特征数据、生产设备状态数据、历史运行数据、工艺运行关键数据。所述水质水量特征数据包括：进出水流量，COD，氨氮，总磷，pH，生化段溶解氧，污泥浓度。所述生产设备状态数据包括：风机功率，轴承温度，使用状态以及设备智能分析分析系统反馈百分制结果。所述工艺运行关键数据包括：污泥回流量，风量。所述数据采集层采集的数据还包括：故障维修历史记录，设备维修记录，报警记录，设备说明书。数据处理层进行工艺运行趋势分析的主要过程为：利用数理统计函数对存储的运行状态数据进行趋势分析，将离散的运行状态数据拟合生成曲线图，然后再进一步对曲线图进行趋势分析，对可能出现的运行风险进行判断和预警。运行故障分析的主要过程为：利用故障分析决策树，对具体的设备或者工艺的故障进行针对性的分析和判断，并将分析和判断结果将以文本的形式进行存储和显示。所述用户层包括web端和/或app端。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：本专利技术实现了全厂运行的数字化管理，通过在线监测设备及时反馈各工艺、各设备的运行状态，并且通过有效的路径进行传输、分析和调用，科学地指导污水处理厂的正常运行。避免了传统污水处理厂经验型的管理漏洞，对于运行故障的排查、分析以及解决提供更为及时合理的解决方案，保证了污水处理各工艺正常运行的持久稳定。附图说明图1专家分析系统系统逻辑结构；图2专家诊断中心网络拓扑结构；图3设备信息管理系统；图4多参数趋势分析系统结构；图5设备故障决策树；图6出水COD超标决策树。具体实施方式本专利技术的系统可以利用污水处理专家丰富的经验和知识解决污水处理厂运行过程中的问题，为管理人员提供决策思路。本系统在网络结构上可以分为数据采集层，数据存储层、数据处理层以及用户界面。数据采集层采用智能化管理监测方案，主要反馈污水处理关键设备和工艺的运行状态。数据通过VPN网络协议将数据存储到服务器。集团内设多台服务器，并且服务器可以与多个数据接口进行通信，并且进行数据的自定义传输和存储。也就是说，用户层可以实现通过调用服务器内的数据访问不同厂区，不同时段的污水厂运行数据，供专家诊断中心使用。专家诊断中心系统内设专家诊断程序，主要通过接受以下系统反馈的结果1）经过中央处理器进行趋势分析后的数据。2）历史类似故障和排除方案；3）经过中央处理器的内设程序（决策树）的分析诊断，给出的故障出现的原因和解决方案，从整体上判断和分析污水处理厂的运行状态以及进行故障分析。专家诊断中心提供WEB端口和APP端口两种访问形式。在Web端，Web服务器可以与在线数据采集系统，设备智能管理系统，历史运行数据存储系统、数据处理系统以及趋势分析系统进行通信，用于将上述装置的生产数据、状态数据以及历史数据等以网页的形式进行发布，供专家进行调取和分析。此时，专家可以通过PC端以特定的身份权限进行登录查询。在APP端，APP服务器既可以与在线数据采集系统，设备智能管理系统，历史运行数据存储系统、数据处理系统以及趋势分析系统直接进行通信，也可以与Web端的服务进行通信，调取部分历史数据和工艺实时运行数据，大大减少APP服务器的网络数据流量。此时，专家可以通过手机、平板电脑端口等移动设备访问专家诊断中心，灵活调用各子系统反馈的运行信息，历史信息以及分析结果。以下以中部地区某城镇污水处理厂并结合附图对本专利技术作进一步描述。如图1所示，专家诊断中心氛围数据采集层，存储层、数据分析层和用户层。数据采集层也叫感知层。在本专利技术中污水处理厂采集的数据包括1）水质水量特征，进出水流量，COD，氨氮，总磷，pH，生化段溶解氧，污泥浓度等。2）生产设备状态，包括风机功率，轴承温度，使用状态以及设备智能分析分析系统反馈百分制结果。3）历史运行数据库；4）工艺运行关键数据，污泥回流量，风量。5）其他，故障维修历史记录，设备维修记录，报警记录，设备说明书等。该系统设备主要包括各污水处理厂、泵站的在线仪器仪表、生产设备、自控系统等，是整个智能管理系统技术构架的基础。数据采集层的建设是利用各厂自控系统，通过强大的数据协议转换功能，在不影响各污水处理厂生产运行的前提下，进行多种通信接口、通信协议的转换，实现自动采集各种PLC和驱动器的生产运行数据，并建立与各类PLC、驱动器、马达控制器间的数据通讯，最终形成完善的感知层体系。数据存储主要包含污水处理厂中央数据存储器。作为生产型数据库服务器，支持异地经办业务，属于实时性服务，该服务器系统在可靠性方面要求较高，可靠性必须达到99.99%以上，提供全年7×24的可用性，配置为双机集群方式。系统采用多部件的冗余结构设计，具有高速差错校本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种污水处理厂智能管理专家诊断系统，其特征在于，包括：数据采集层：用于采集污水处理厂关键设备和工艺的运行状态数据，并将所述运行状态数据存储到数据存储层；数据存储层：用于存储所述数据采集层采集的运行状态数据；数据处理层：用于利用所述运行状态数据，对设备运行状态、工艺运行实时状态、工艺运行趋势以及运行故障进行分析和反馈，并且将反馈结果通过互联网传输到用户层；用户层：用于发布所述反馈结果。

【技术特征摘要】
1.一种污水处理厂智能管理专家诊断系统，其特征在于，包括：数据采集层：用于采集污水处理厂关键设备和工艺的运行状态数据，并将所述运行状态数据存储到数据存储层；数据存储层：用于存储所述数据采集层采集的运行状态数据；数据处理层：用于利用所述运行状态数据，对设备运行状态、工艺运行实时状态、工艺运行趋势以及运行故障进行分析和反馈，并且将反馈结果通过互联网传输到用户层；用户层：用于发布所述反馈结果。2.根据权利要求1所述的污水处理厂智能管理专家诊断系统，其特征在于，所述数据采集层采集的数据包括：水质水量特征数据、生产设备状态数据、历史运行数据、工艺运行关键数据。3.根据权利要求2所述的污水处理厂智能管理专家诊断系统，其特征在于，所述水质水量特征数据包括：进出水流量，COD，氨氮，总磷，pH，生化段溶解氧，污泥浓度。4.根据权利要求2所述的污水处理厂智能管理专家诊断系统，其特征在于，所述生产设备状态数据包括：风机功率，轴承温度，使用状态以及设备智能分析分析系统反馈百...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯艳春，邓光跃，刘豹，顾韬，田华，
申请(专利权)人：湖南永清水务有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43