一种污水处理运行参数趋势分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种污水处理运行参数趋势分析方法及系统，将污水处理厂各设备设施采集到的污水处理生产数据，经过应用数理统计函数计算后，通过计算结果的智能分析对污水处理工艺单元的工况进行趋势预测，提前得知运行问题以便及时采取措施对生产进行调整和对潜在的风险项进行预防，确保污水处理厂生产运行的安全性、稳定性和连续性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及污水处理
，特别是一种污水处理运行参数趋势分析方法及系统。
技术介绍
目前，大部分污水处理厂都配置有自动化监控软件来监控与反馈各水处理工艺单元的实时数据信息，再由中央控制室根据生产数据指标对水处理工艺单元进行调控。由于目前污水处理厂所用自控系统都是采用的实时数据库，只对实时数据进行反映，运行数据保存容量有所限制，不能对生产数据进行大量积累统计，同时也没有稳定有效的系统对大数据进行对比分析，因此中央控制室及运营总部不能对水处理工艺单元和设备设施运行情况进行很好的分析总结，无法对将来某一时段可能出现的运行工况问题进行预警和提前调整控制。污水处理厂往往都是等到水处理单元的各项生产指标出现明显异常之后，再对异常情况进行人工排查才找到问题，过程耗时耗力，不能及时采取有效措施调控污水处理系统，从而导致污水处理厂运行过程中部分指标超标排放，严重时甚至会造成系统瘫痪。
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，提供一种污水处理运行参数趋势分析方法及系统。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种污水处理运行参数趋势分析方法，包括以下步骤：1)采集污水处理厂自机械设备、自控PLC、电气设备、监控设备、仪表设备和化验仪器的测控结果，并存储到数据集中；2)利用下式计算所述测控结果的算术平均值利用下式计算所述测控结果的方差S：利用下式计算所述测控结果的均方根误差RE：利用下式计算所述测控结果的偏度SK：其中，xi是数据集中第i个数据；n是一个采样周期内数据集中数据的个数；μ是预先设置的标准值；3)继续采集测控结果，判断一个采样周期内，测控结果的算术平均值是否在设定的算术平均值有效范围内，若是，则进一步对后续指标特征进行计算分析，否则表示测控结果不在有效范围，不利于处理效果，立即预警提示异常；判断一个采样周期内，测控结果的方差、均方根误差分别与设定的方差临界值、均方根误差临界值比较结果，分析测控结果变化的稳定性和是否接近标准值：方差小于方差临界值则表示变化幅度小，系统稳定运行中，否则变化幅度大，系统运行工况波动大，将不利于处理效率，预警提示异常；均方根误差小于均方根误差临界值则表示测控结果接近标准值，污水处理系统的工作效果正常，否则偏离标准值，将影响处理效果，偏离方向由偏度进一步判断分析，并预警提示异常；判断测控结果的偏度与0的差值，分析测控结果相对于0是正向偏离或负向偏离：大于0则是测控结果整体比标准值大，小于0则是测控结果整体比标准值小；偏度＞0说明仪表测到的数值整体即使在有效范围内，但整体是大于设定的平均值具体数据的；反之则偏度＜0，此时仪表检测值有继续偏大或偏小的发展趋势。相应的，本专利技术还提供了一种污水处理运行参数趋势分析系统，其特征在于，包括：数据采集层：用于采集污水处理厂自机械设备、自控PLC、电气设备、监控设备、仪表设备和化验仪器的测控结果，并存储到数据集中；数据存储层：用于存储所述数据集；趋势分析层：用于将数据存储层保存的数据集转变成趋势曲线并做统计计算和智能分析从而得出预测结果。还包括：用户界面层，用于显示趋势分析层的分析结果。将数据存储层保存的数据集转变成趋势曲线并做统计计算和智能分析从而得出预测结果的具体过程为：利用下式计算所述测控结果的算术平均值利用下式计算所述测控结果的方差S：利用下式计算所述测控结果的均方根误差RE：利用下式计算所述测控结果的偏度SK：其中，xi是数据集中第i个数据；n是一个采样周期内数据集中数据的个数；μ是预先设置的标准值；并在计算得到上述算术平均值、方差、均方根误差、偏度后，继续采集测控结果，判断一个采样周期内，测控结果的算术平均值是否在设定的算术平均值有效范围内，若是，则进一步对后续指标特征进行计算分析，否则表示测控结果不在有效范围，不利于处理效果，立即预警提示异常；判断一个采样周期内，测控结果的方差、均方根误差分别与设定的方差临界值、均方根误差临界值比较结果，分析测控结果变化的稳定性和是否接近标准值：方差小于方差临界值则表示变化幅度小，系统稳定运行中，否则变化幅度大，系统运行工况波动大，将不利于处理效率，预警提示异常；均方根误差小于均方根误差临界值则表示测控结果接近标准值，污水处理系统的工作效果正常，否则偏离标准值，将影响处理效果，偏离方向由偏度进一步判断分析，并预警提示异常；判断测控结果的偏度与0的差值，分析测控结果相对于0是正向偏离或负向偏离：大于0则是测控结果整体比标准值大，小于0则是测控结果整体比标准值小；偏度＞0说明仪表测到的数值整体即使在有效范围内，但整体是大于设定的平均值具体数据的；反之则偏度＜0，此时仪表检测值有继续偏大或偏小的发展趋势。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：通过本专利技术的污水处理运行参数趋势分析方法，能够将污水处理厂各设备设施采集到的污水处理生产数据，经过应用数理统计函数计算后，通过计算结果的智能分析对污水处理工艺单元的工况进行趋势预测，提前得知运行问题以便及时采取措施对生产进行调整和对潜在的风险项进行预防，确保污水处理厂生产运行的安全性、稳定性和连续性。附图说明图1是本专利技术的污水处理运行参数趋势分析系统结构框架图；图2是本专利技术的污水处理运行参数趋势分析系统网络结构图；图3是本专利技术的污水处理运行参数趋势分析方法的流程图；图4是本专利技术的实施例一溶解氧含量的趋势曲线图；图5是本专利技术的实施例二溶解氧含量的趋势曲线图。具体实施方式图1是本专利技术的污水处理运行参数趋势分析系统结构框架图，包括数据采集层、数据存储层、趋势分析层和用户界面层。其中，数据采集层为系统稳定地获取各项数据指标；数据存储层用于存储数据采集层传输而来的各项数据，为趋势分析提供数据支持；趋势分析层将数据存储层保存的大量数据转变成趋势曲线并做统计计算和智能分析从而得出预测结果；用户界面层用于反映趋势分析层的分析结果。图2是本专利技术的污水处理运行参数趋势分析系统网络架构图，下面对图2进行说明。数据采集主要是收集来自机械设备、自控PLC、电气设备、监控设备、仪表设备和化验仪器等设备设施的测控结果，传输至数据存储层保存。数据存储层为趋势分析层的智能分析提供大数据支撑。趋势分析层则是将存储层保存的生产数据指标生成分析曲线，依据数理统计函数计算对其做进一步的数理分析，如通过对某一周期(如15分钟、1小时或一天)的一组数据集进行算术平均值、方差、均方根误差和偏度等一系列函数统计计算后，根据与预先设置的标准值相比较，分析其波动稳定性、相对于标准值的离散度和偏斜方向等特征，判断风险大小，对运行风险进行预警。算术平均值用以衡量一组数据的平均量级(集中趋势)；方差用以衡量一组数据的波动大小，方差越大，数据变化的波动越大，数据变化趋势稳定性差；均方根误差用以衡量一组数据相对于标准值的离散程度，均方根误差越大，数据偏离标准值越多，可分析得出数据趋势将超出理想期望值；偏度用以衡量数据的分布偏斜方向和程度，当偏度大于0，可分析得出数据整体正偏离于标准值，当偏度小于0，可分析得出数据整体负偏离于标准值。值域和标准值一般根据具体项目的水质情况和试验结果确定，详见具体实施例。一般使用以下公式计算算术平均值：x‾=Σi=1nxin;]]>其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种污水处理运行参数趋势分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采集污水处理厂自机械设备、自控PLC、电气设备、监控设备、仪表设备和化验仪器的测控结果，并存储到数据集中；2)利用下式计算所述测控结果的算术平均值利用下式计算所述测控结果的方差S：利用下式计算所述测控结果的均方根误差RE：利用下式计算所述测控结果的偏度SK：其中，xi是数据集中第i个数据；n是一个采样周期内数据集中数据的个数；μ是预先设置的标准值；3)继续采集测控结果，判断一个采样周期内，测控结果的算术平均值是否在设定的算术平均值有效范围内，若是，则进一步对后续指标特征进行计算分析，否则表示测控结果不在有效范围，不利于处理效果，立即预警提示异常；判断一个采样周期内，测控结果的方差、均方根误差分别与设定的方差临界值、均方根误差临界值比较结果，分析测控结果变化的稳定性和是否接近标准值：方差小于方差临界值则表示变化幅度小，系统稳定运行中，否则变化幅度大，系统运行工况波动大，将不利于处理效率，预警提示异常；均方根误差小于均方根误差临界值则表示测控结果接近标准值，污水处理系统的工作效果正常，否则偏离标准值，将影响处理效果，偏离方向由偏度进一步判断分析，并预警提示异常；判断测控结果的偏度与0的差值，分析测控结果相对于0是正向偏离或负向偏离：大于0则是测控结果整体比标准值大，小于0则是测控结果整体比标准值小；偏度＞0说明仪表测到的数值整体即使在有效范围内，但整体是大于设定的平均值具体数据的；反之则偏度＜0，此时仪表检测值有继续偏大或偏小的发展趋势。...

【技术特征摘要】
1.一种污水处理运行参数趋势分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采集污水处理厂自机械设备、自控PLC、电气设备、监控设备、仪表设备和化验仪器的测控结果，并存储到数据集中；2)利用下式计算所述测控结果的算术平均值利用下式计算所述测控结果的方差S：利用下式计算所述测控结果的均方根误差RE：利用下式计算所述测控结果的偏度SK：其中，xi是数据集中第i个数据；n是一个采样周期内数据集中数据的个数；μ是预先设置的标准值；3)继续采集测控结果，判断一个采样周期内，测控结果的算术平均值是否在设定的算术平均值有效范围内，若是，则进一步对后续指标特征进行计算分析，否则表示测控结果不在有效范围，不利于处理效果，立即预警提示异常；判断一个采样周期内，测控结果的方差、均方根误差分别与设定的方差临界值、均方根误差临界值比较结果，分析测控结果变化的稳定性和是否接近标准值：方差小于方差临界值则表示变化幅度小，系统稳定运行中，否则变化幅度大，系统运行工况波动大，将不利于处理效率，预警提示异常；均方根误差小于均方根误差临界值则表示测控结果接近标准值，污水处理系统的工作效果正常，否则偏离标准值，将影响处理效果，偏离方向由偏度进一步判断分析，并预警提示异常；判断测控结果的偏度与0的差值，分析测控结果相对于0是正向偏离或负向偏离：大于0则是测控结果整体比标准值大，小于0则是测控结果整体比标准值小；偏度＞0说明仪表测到的数值整体即使在有效范围内，但整体是大于设定的平均值具体数据的；反之则偏度＜0，此时仪表检测值有继续偏大或偏小的发展趋势。2.根据权利要求1所述的污水处理运行参数趋势分析方法，其特征在于，所述测控结果为溶解氧含量，单位为mg/L；设定的算术平均值有效范围为2.00～4.00。3.根据权利要求2所述的污水处理运行参数趋势分析方法，其特征在于，设定的标准值为3.00。4.一种污水处理运行参数趋势分析系统，其特征在于，包括：数据采集层：用于采集污水处理厂自机械设备、自控...

【专利技术属性】
技术研发人员：田华，柯艳春，何夏妹，肖晓笛，
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