基于用电信息的分散式污水处理站监控系统与方法技术方案

技术编号:30529571 阅读:14 留言:0更新日期:2021-10-27 23:19
本发明专利技术属于数据分析技术领域,公开了一种基于用电信息的分散式污水处理站监控系统与方法,通过获取分散式污水处理站总体的用电信息,若总体用电信息判定存在第一类运行异常情况,直接发出第一类异常报警信号;若总体用电信息判定无异常则分别获取提升泵和曝气机的运行时间信息,并按预设周期计算得出两种主要设备的关键运行数据;根据所述提升泵和曝气机的预设周期内关键运行数据判断是否存在第二类运行异常情况;若存在第二类运行异常情况,则发出第二类异常报警信号;因而本系统所需传感器少,实施成本较低,且对广泛使用的分散式污水处理站的工作状态判断结果真实可靠。污水处理站的工作状态判断结果真实可靠。污水处理站的工作状态判断结果真实可靠。

【技术实现步骤摘要】
基于用电信息的分散式污水处理站监控系统与方法


[0001]本专利技术涉及数据分析
,尤其涉及一种基于用电信息的分散式污水处理站监控系统与方法。

技术介绍

[0002]随着水环境资源保护意的不断加强,分散式污水处理设备已经得到广泛的应用,特别是广大的农村地区,由于村庄分布广,数量多,因此生活污水污水处理设施的使用量在快速增加。
[0003]通常情况下,环保部门通过对污水处理设施安装流量计和在线监测仪对污水处理设施的输出的水进行流量计量和水质测量,以确保污水处理装置排出的水达到规定的标准。这种方法需要大量安装各类监测仪器,一般需要几十万甚至上百万的设备成本,而且年度运维费用数万元以上,一般只适合于处理规模比较大的污水处理厂。
[0004]分散式污水处理设施通常都是无人值守的小型污水处理设施。这些污水处理设施数量多、分布广、造价低,运维费用少,显然无法采用在线监测仪实现对污水治理设施的在线监测。因此,如何有效地对这些分散式的污水处理装置进行运行监控,及时发现污水处理装置停运或不正常运行,是一个难题。
[0005]为解决该问题,行业内也有一些改进的对污水处理设施运行状态进行监控的方法,例如CN101477337B号专利公开的分散式污水处理设备管理方法,通过设置监控装置来实现了分散式污水处理设备故障状态的实时监控。然而,这种方法具有以下问题:监控装置主要是依赖污水处理器的控制器传递的相关控制状态信息来判断污水处理装置是否正常运行,如果人为干预控制信息可以将污水处理流程的控制状态信息发送给监控装置,但实际上污水处理设备并未工作,则该污水处理设备监控装置功能失效;该方法需要采集的数据类型较多,需要配置各类传感器,单套设备价格成本相对较高、后期维护成本也比较高,安装推广难度较大。

技术实现思路

[0006]鉴于上述现有技术的不足之处,本申请实施例的目的在于提供一种基于用电信息的分散式污水处理站监控系统与方法,实施成本较低且对采用生物法进行污水处理的分散式污水处理站的工作状态判断结果真实可靠。
[0007]第一方面,本申请实施例提供一种基于用电信息的分散式污水处理站监控方法,用于对采用生物法进行污水处理的分散式污水处理站进行监控,包括步骤:A1.获取分散式污水处理站总体的用电信息;所述用电信息包括用电量、电压、电流、有功功率、功率因数、用电波形中的至少一项;A2.根据所述总体的用电信息判断所述分散式污水处理站是否存在第一类运行异常情况;所述第一类运行异常情况包括第一预设周期内的累计停机时间、最长停机时间、停机次数中的至少一项达到或超过对应的预设阈值;
A3.若存在第一类运行异常情况,则发出对应的第一类异常报警信号;A4.若不存在第一类运行异常情况,则根据所述总体的用电信息获取提升泵和曝气机的关键运行数据;所述关键运行数据包括第二预设周期内的累计停机时间、停机次数、最大停机时间中的至少一项;A5.根据所述提升泵和曝气机的关键运行数据判断所述分散式污水处理站否存在第二类运行异常情况;所述第二类运行异常情况包括所述提升泵或所述曝气机在第二预设周期内的累计停机时间、停机次数、最大停机时间中的至少一项达到或超过对应的预设阈值;A6.若存在第二类运行异常情况,则发出对应的第二类异常报警信号。
[0008]优选地,所述第一类运行异常情况还包括用电信息异常。
[0009]优选地,所述总体的用电信息包括总体的有功功率和电流;步骤A4包括:A401.根据测量的有功功率判断是否发生投切事件;所述投切事件为设备启动事件或设备停机事件;A402.若发生投切事件,则根据测量的有功功率判断引起投切事件的设备是否为提升泵或曝气机;A403.若引起投切事件的设备是提升泵或曝气机则记录发生投切事件的时间点数据并判定所述投切事件的类型;A404.根据所述投切事件的类型把所述时间点数据标记为启动时间或停机时间;A405.根据所述时间点数据计算所述关键运行数据。
[0010]优选地,步骤A401包括:以1为步长、2g+1为窗口长度滑窗选取总体的有功功率中的多个数据,并计算所述多个数据的方差值;其中,g为预设的正整数;根据所述方差值是否超过突变阈值判断是否有功率突变事件发生;若有功率突变事件发生,则提取功率突变前的稳态功率和功率突变后的稳态功率;根据功率突变前的稳态功率和功率突变后的稳态功率之间的偏差判断是否发生投切事件。
[0011]优选地,所述若有功率突变事件发生,则提取功率突变前的稳态功率和功率突变后的稳态功率的步骤包括:获取功率突变事件的起始时间点和结束时间点;以起始时间点前最近的N个总体的有功功率数据的均值为功率突变前的稳态功率,以结束时间点后最近的N个总体的有功功率数据的均值为功率突变后的稳态功率;其中,N为预设的正整数,N≥1。
[0012]优选地,步骤A402包括:S1.获取第一稳态电流和第二稳态电流,所述第一稳态电流为投切事件发生前的稳态的电流,所述第二稳态电流为投切事件发生后的稳态的电流;S2.分别对所述第一稳态电流和所述第二稳态电流进行快速傅里叶变换以提取对应的前k次谐波系数;
S3.分别用所述第一稳态电流的前k次谐波系数和所述第二稳态电流的前k次谐波系数与谐波系数矩阵数据库中的各工作模式的谐波系数矩阵进行匹配,以确定分散式污水处理站的与第一稳态电流对应的工作模式、与第二稳态电流对应的工作模式;其中,分散式污水处理站的各用电设备的不同开关状态的组合构成不同的工作模式,所述谐波系数矩阵数据库中包含所有工作模式对应的谐波系数矩阵;S4.对比第二稳态电流对应的工作模式和第一稳态电流对应的工作模式,以判定引起投切事件的设备是否为提升泵或曝气机。
[0013]优选地,所述谐波系数矩阵为:其中,为谐波系数矩阵,为第i个用电设备电流的第j次谐波系数,n为用电设备的总数量;步骤S3包括:根据以下公式计算目标稳态电流的前k次谐波系数与所述谐波系数矩阵数据库中的各工作模式的谐波系数矩阵的匹配系数:其中,所述目标稳态电流为第一稳态电流或第二稳态电流,为所述匹配系数,为目标稳态电流的第s次谐波系数,为第i个用电设备的工作状态值,为0或1, 为0表示第i个用电设备关闭,为1表示第i个用电设备开启,表示对应的谐波系数矩阵中的第i列、第s行的谐波系数;以计算得到的各匹配系数中的最小值对应的工作模式作为所述目标稳态电流对应的工作模式。
[0014]优选地,步骤A403包括:若引起投切事件的设备为提升泵或曝气机,则根据第二稳态电流对应的工作模式和第一稳态电流对应的工作模式中提升泵或曝气机的开关状态判断所述投切事件为设备启动事件还是设备停机事件。
[0015]优选地,步骤A404包括:若所述投切事件为设备启动事件则把对应的发生投切事件的时间点数据标记为提升泵或曝气机的启动时间;若所述投切事件为设备停机事件则把对应的发生投切事件的时间点数据标记为提升泵或曝气机的停机时间。
[0016]第二方面,本申请实施例提供一种基于用电信息的分散式污水处理站监控系统,用于对采用生物法进行污水处理的分散式本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于用电信息的分散式污水处理站监控方法,用于对采用生物法进行污水处理的分散式污水处理站进行监控,其特征在于,包括步骤:A1.获取分散式污水处理站总体的用电信息;所述用电信息包括用电量、电压、电流、有功功率、功率因数、用电波形中的至少一项;A2.根据所述总体的用电信息判断所述分散式污水处理站是否存在第一类运行异常情况;所述第一类运行异常情况包括第一预设周期内的累计停机时间、最长停机时间、停机次数中的至少一项达到或超过对应的预设阈值;A3.若存在第一类运行异常情况,则发出对应的第一类异常报警信号;A4.若不存在第一类运行异常情况,则根据所述总体的用电信息获取提升泵和曝气机的关键运行数据;所述关键运行数据包括第二预设周期内的累计停机时间、停机次数、最大停机时间中的至少一项;A5.根据所述提升泵和曝气机的关键运行数据判断所述分散式污水处理站否存在第二类运行异常情况;所述第二类运行异常情况包括所述提升泵或所述曝气机在第二预设周期内的累计停机时间、停机次数、最大停机时间中的至少一项达到或超过对应的预设阈值;A6.若存在第二类运行异常情况,则发出对应的第二类异常报警信号。2.根据权利要求1所述的基于用电信息的分散式污水处理站监控方法,其特征在于,所述第一类运行异常情况还包括用电信息异常。3.根据权利要求1所述的基于用电信息的分散式污水处理站监控方法,其特征在于,所述总体的用电信息包括总体的有功功率和电流;步骤A4包括:A401.根据测量的有功功率判断是否发生投切事件;所述投切事件为设备启动事件或设备停机事件;A402.若发生投切事件,则根据测量的有功功率判断引起投切事件的设备是否为提升泵或曝气机;A403.若引起投切事件的设备是提升泵或曝气机则记录发生投切事件的时间点数据并判定所述投切事件的类型;A404.根据所述投切事件的类型把所述时间点数据标记为启动时间或停机时间;A405.根据所述时间点数据计算所述关键运行数据。4.根据权利要求3所述的基于用电信息的分散式污水处理站监控方法,其特征在于,步骤A401包括:以1为步长、2g+1为窗口长度滑窗选取总体的有功功率中的多个数据,并计算所述多个数据的方差值;其中,g为预设的正整数;根据所述方差值是否超过突变阈值判断是否有功率突变事件发生;若有功率突变事件发生,则提取功率突变前的稳态功率和功率突变后的稳态功率;根据功率突变前的稳态功率和功率突变后的稳态功率之间的偏差判断是否发生投切事件。5.根据权利要求4所述的基于用电信息的分散式污水处理站监控方法,其特征在于,所述若有功率突变事件发生,则提取功率突变前的稳态功率和功率突变后的稳态功率的步骤包括:
获取功率突变事件的起始时间点和结束时间点;以起始时间点前最近的N个总体的有功功率数据的均值为功率突变前的稳态功率,以结束时间点后最近的N个总体的有功功率数据的均值为功率突变后的稳态功率;其中,N为预设的正整数,N≥1。6.根据权利要求3所述的基于用电信息的分散式污水处理站监控方法,其特征在于,步骤A402包括:S1.获取第一稳态电流和第二稳态电流,所述第一稳态电流为投切事件发生前的稳态的电流,所述第二稳态电流为投切事件发生后的稳态的电流;S2.分别对所述第一稳态电流和所述第二稳态电流进行快速傅里叶变换以提取对应的前k次谐波系数;S3.分别用所述第一稳态电流的前k次谐波系数和所述第二稳态电流的前k次谐波系数与谐波系数矩阵数据库中的各工作模式的谐波系数矩阵进行匹配,以确定分散式污水处理站的与第一稳态电流...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈声荣蔡高琰袁楷峰梁炳基陈迪文享龙
申请(专利权)人:广东浩迪智云技术有限公司
类型:发明
国别省市:

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