农村生活污水处理设施运行状态在线监测系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了农村生活污水处理设施运行状态在线监测系统及其方法，包括传感器、污水处理设施监控终端、AI摄像头、云服务器、污水处理设施、流量计、电流感应装置；传感器，获取水质数据，并传输至污水处理设施监控终端；污水处理设施监控终端处理传感器所获取的水质数据，生成报表，并发送至云服务器；AI摄像头监测环境并获取现场图像，并发送至云服务器；云服务器收到现场图像，将图像中植物长势和水质颜色等与预设初始阈值对比，通过智能统计分析水质达标、水质颜色、植物绿化和长势等现场情况，实现对农村生活污水处理设施的智能监控，监测系统现场施工简单，成本低且运维简单，可以大面积推广。面积推广。面积推广。

【技术实现步骤摘要】
农村生活污水处理设施运行状态在线监测系统及其方法


[0001]本专利技术属于农村生活污水处理设施监测
，尤其涉及农村生活污水处理设施运行状态在线监测系统及其方法。

技术介绍

[0002]城市处理生活污水有专门的市政污水管网，城市人口居住密集，修建污水管网到污水处理厂统一处理城市生活污水的平均成本低、效益高。但农村住户分布广，住户间距离远，通过修建污水管网的方式收集生活污水统一进行处理的成本极高、效益低。因此，目前农村以村落为单位，每个村修建一座小型的生活污水处理设施对村落的污水进行净化处理后达标排放。
[0003]农村生活污水处理设施一般分为有动力型和无动力型，有动力型主要通过滤膜等设备进行水质净化，需要外接电源支持设备运转，人工更换滤膜等，后期还需要进行日常巡查，对于水质净化效果需人工采样回实验室检测，设施运维管理难度大、成本高、专业人员匮乏。无动力型主要是生活污水通过物理沉淀、人工湿地等处理方式处理后，固态颗粒物经沉淀去除，水质被人工湿地中的微生物、植物净化，不需要电和机械设备，但无法对微生物、植物的净化效果进行有效监控。
[0004]目前，行业内的监测方法是通过安装自动监测设备，监测农村生活污水处理设施进出水中的COD和氨氮两个指标查看污水处理设施是否在正常运行；自动监测设备检测水质指标的方式有两种：一种是化学试剂法，需要定期补充试剂，且试剂的管路可能会堵塞，切换的阀门可能会损坏，需要大量的电，优点是准确度高，和实验室的检测方法原理基本一致。另一种是传感器检测法。公开号CN115118722A的中国专利公开了一种基于边缘计算的水质智能监测系统，主要是筛选有效的水质数据，减少检测过程中的无效或冗余信息，缓解后台数据运算压力，但无法对污水处理设施的水质统计分析达标和植物绿化等现场情况进行智能监控。
[0005]因此，有必要提供农村生活污水处理设施运行状态在线监测系统及其方法，以克服因农村生活污水处理设施运维管理难度大、成本高、专业人员匮乏等原因而不能对农村生活污水处理设施运行状态进行智能监控的问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了农村生活污水处理设施运行状态在线监测系统及其方法，主要是对于农村生活污水处理设施运行状态的智能监测，能够实时对处理设施运行状态监管、运维任务分配，远程智能监控农村各生活污水处理设施的进出水水质及水量、污水处理设施运行状态、异常自动报警、视频和图像监控现场实况、智能统计分析水质达标、水质颜色、植物绿化和长势等现场情况，实现智慧化的监测、运营和决策。
[0007]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0008]农村生活污水处理设施运行状态在线监测系统，包括传感器、污水处理设施监控
终端、AI摄像头、云服务器、污水处理设施、流量计、电流感应装置；
[0009]所述污水处理设施，污水通过好氧池、厌氧池、人工湿地、滤膜中的一种或几种的组合进行净化；
[0010]所述传感器用于获取水质数据，并传输至污水处理设施监控终端；
[0011]所述污水处理设施监控终端包括主控制器、接口、电源和通讯单元，还包括触摸屏、语音喇叭，通讯单元包括4G芯片、4G天线，主控制器用于处理传感器所获取的水质数据，生成图表信息，并发送至云服务器，所述接口包括485MODBUS接口，USB接口，TTL接口，连接传感器和AI摄像头，所述4G芯片和4G天线用于和云服务器进行信息交互；水质参数和水质数据保存在污水处理设施监控终端，同时可主动上报云服务器，自动生成超标报表、分析图表等；
[0012]所述AI摄像头监控污水处理设施出水口及进水口的环境、污水处理设施和污水处理设施监控终端的环境，并获取现场图片，通过通讯单元发送至云服务器；
[0013]所述云服务器通过通信协议和无线网络与污水处理设施监控终端进行信息交互，将图表信息通过显示终端进行实时展示，显示终端可以是显示器；云服务器获取AI摄像头拍摄人工湿地中植物的现场图片，通过识别图像中部分区域颜色的占比，与云服务器中预设的颜色占比阈值进行对比，获取植物生长状态信息并通过显示终端进行实时展示；通过识别图像中的植物与预设标尺的高度差，与云服务器中预设的高度差初始值进行对比，获取植物长势信息并通过显示终端进行实时展示；监测数据和现场图像可实时加密上传到云服务器，为监管部门提供大数据决策支持，融合前沿的AI智能学习技术，天眼监控，自动图像分析，实时监测污水处理设施是否正常运转和处理效果，如有无水流，水质颜色及植物生长状况等。
[0014]优选的，所述AI摄像头包括设施全域管控摄像头、进水口和出水口摄像头，所述设施全域管控摄像头拍摄污水处理设施监控终端全域的图片，通过通讯单元发送至云服务器，所述进水口和出水口摄像头拍摄污水处理设施进水口和出水口的图片，通过通讯单元发送至云服务器；
[0015]云服务器根据AI摄像头的像素，将图片分割成多个像素点，用户框选图片中部分区域为待识别区域，选择待识别区域中的待识别颜色，云服务器待识别颜色所对应的像素点标记为A颜色，剩下的待识别区域的像素点转换为B颜色，计算A颜色区域在待识别区域的面积占比，与预设的A颜色占比阈值进行对比，根据对比信息获取植物生长状态信息并通过显示终端进行实时展示，还可以同样方式观察水质颜色，若实际占比在预设阈值范围之外，说明区域植物生长状态和水质情况不符合标准。
[0016]优选的，所述云服务器根据AI摄像头的像素，将图片分割成多个像素点，根据现场的预设标尺的像素高度设定预设值，通过云服务器识别图片中植物高度所对应的像素高度与所述预设值计算高度差获得初始值；云服务器根据AI摄像头再次拍摄的图片，计算新的植物高度对应的像素高度与预设值的高度差，将高度差与初始值对比，根据对比信息获取植物长势信息并通过显示终端进行实时展示。
[0017]优选的，所述传感器包括COD传感器、氨氮传感器、pH传感器、温度传感器；
[0018]所述COD传感器用于监测水质中的有机污染物含量；
[0019]氨氮传感器用于监测水质中的铵离子浓度，pH传感器用于监测水质的pH值，温度
传感器用于监测水质的温度；
[0020]针对农村生活污水基质复杂，处理设施进水浓度与出水浓度差异较大，监测设备应尽可能少维护、免维护、监测量程宽、不会对周边环境造成影响，采用传感器的水质监测方法，具有免化学试剂、经济耐用、维护周期长、监测量程宽等特点，在此基础上，针对现场水质情况选择特定的校准浓度区间，大大提高监测数据的准确性，为后期智慧决策提供基础数据支持。
[0021]除此之外，还可以增加监测水位、溶解氧、电导率、浊度等参数。
[0022]优选的，所述污水处理设施监控终端内设置有传感器所对应的水质数据阈值范围，主控制器将处理后的水质数据与水质数据阈值范围进行对比，处理后的水质数据超出水质数据阈值范围，主控制器根据超出水质数据阈值范围的信息生成报警报表，并发送至云服务器通过显示终端进行实时显示，具有预警功能，快本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.农村生活污水处理设施运行状态在线监测系统，其特征在于，包括传感器、污水处理设施监控终端、AI摄像头、云服务器、污水处理设施、流量计、电流感应装置；所述污水处理设施，污水通过好氧池、厌氧池、人工湿地、滤膜中的一种或几种的组合进行净化；所述传感器用于获取水质数据，并传输至污水处理设施监控终端；所述污水处理设施监控终端包括主控制器、接口、电源和通讯单元，主控制器用于处理传感器所获取的水质数据，生成图表信息，并发送至云服务器，所述接口连接传感器和AI摄像头，所述通讯单元用于和云服务器进行信息交互；所述AI摄像头监控污水处理设施出水口及进水口的环境、污水处理设施和污水处理设施监控终端的环境，并获取现场图片，通过通讯单元发送至云服务器；所述云服务器通过通信协议和无线网络与污水处理设施监控终端进行信息交互，将图表信息通过显示终端进行实时展示；云服务器获取AI摄像头拍摄人工湿地中植物的现场图片，通过识别图像中部分区域颜色的占比，与云服务器中预设的颜色占比阈值进行对比，获取植物生长状态信息并通过显示终端进行实时展示；通过识别图像中的植物与预设标尺的高度差，与云服务器中预设的高度差初始值进行对比，获取植物长势信息并通过显示终端进行实时展示。2.根据权利要求1所述的农村生活污水处理设施运行状态在线监测系统，其特征在于，所述AI摄像头包括设施全域管控摄像头、进水口和出水口摄像头，所述设施全域管控摄像头拍摄污水处理设施监控终端全域的图片，通过通讯单元发送至云服务器，所述进水口和出水口摄像头拍摄污水处理设施进水口和出水口的图片，通过通讯单元发送至云服务器；云服务器根据AI摄像头的像素，将图片分割成多个像素点，用户框选图片中部分区域为待识别区域，选择待识别区域中的待识别颜色，云服务器待识别颜色所对应的像素点标记为A颜色，剩下的待识别区域的像素点转换为B颜色，计算A颜色区域在待识别区域的面积占比，与预设的A颜色占比阈值进行对比，根据对比信息获取植物生长状态信息并通过显示终端进行实时展示。3.根据权利要求2所述的农村生活污水处理设施运行状态在线监测系统，其特征在于，所述云服务器根据AI摄像头的像素，将图片分割成多个像素点，根据现场的预设标尺的像素高度设定预设值，通过云服务器识别图片中植物高度所对应的像素高度与所述预设值计算高度差获得初始值；云服务器根据AI摄像头再次拍摄的图片，计算新的植物高度对应的像素高度与预设值的高度差，将高度差与初始值对比，根据对比信息获取植物长势信息并通过显示终端进行实时展示。4.根据权利要求1所述的农村生活污水处理设施运行状态在线监测系统，其特征在于，所述传感器包括COD传感器、氨氮传感器、pH传感器、温度传感器；所述COD传感器用于监测水质中的有机污染物含量，氨氮传感器用于监测水质中的铵离子浓度，pH传感器用于监测水质的pH值，温度传感器用于监测水质的温度。5.根据权利要求1所述的农村生活污水处理设施运行状态在线监测系统，其特征在于，所述污水处理设施监控终端内设置有传感器所对应的水质数据阈值范围，主控制器将处理后的水质数据与水质数据阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈灿，于振江，伍银爱，林彰文，王文发，叶脉，王刚，汪永红，肖裕泽，曹俊，
申请(专利权)人：广东省环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：