基于数字孪生的智慧污水处理监测系统及方法技术方案

本公开涉及一种基于数字孪生的智慧污水处理监测系统及方法。该方法包括：使用小波变换对获取的振动信号进行处理后进行局部振动语义特征模式提取以得到振动局部时频语义特征向量的集合；计算所述振动局部时频语义特征向量的集合的哈希相似度以得到局部振动时频一致性拓扑矩阵；对所述振动局部时频语义特征向量的集合和所述局部振动时频一致性拓扑矩阵进行全时域振动特征模式提取以得到全时域振动时频拓扑特征矩阵，进而确定监测结果，并在屏幕显示所述监测结果。这样，可以捕捉一体化污水处理设备的全时域运行特征模式，从而实现对一体化污水处理设备的工作状态的异常监测。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及污水处理，具体地，涉及一种基于数字孪生的智慧污水处理监测系统及方法。

技术介绍

1、随着城市化进程的加快和工业的快速发展，污水处理的效率和准确性变得日益重要。一体化污水处理设备是一种集成了多个污水处理工艺流程的设备，它通常包括预处理、初级处理、二级处理、深度处理等环节，能够将污水进行集中处理，达到排放标准或回用标准。

2、确保污水处理设备的正常运行，可以防止未经处理或处理不达标的污水直接排放到自然环境中，避免对水体和生态系统造成污染。因此，通常需要对一体化污水处理设备的使用情况进行监测和管理。但是依赖于人工巡检和操作的监测方式，效率低下，且易受人为因素影响，可能产生如误判等问题。

3、数字孪生技术是一种通过创建物理实体的数字化模型来模拟、分析和优化物理实体性能的技术。在污水处理领域，数字孪生可以用于仿真污水处理设备的运行状态，通过实时监测和分析设备的实际运行数据，实现对设备性能的优化和可视化故障预测。

4、因此，期待一种基于数字孪生的智慧污水处理监测系统及方法。

技术实现思路本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于数字孪生的智慧污水处理监测方法，其特征在于，包括：获取由振动传感器采集的一体化污水处理设备的振动信号；使用小波变换对所述振动信号进行处理以得到振动二维时频图；对所述振动二维时频图进行局部振动语义特征模式提取以得到振动局部时频语义特征向量的集合；计算所述振动局部时频语义特征向量的集合中的任意两个振动局部时频语义特征向量之间的哈希相似度以得到局部振动时频一致性拓扑矩阵；对所述振动局部时频语义特征向量的集合和所述局部振动时频一致性拓扑矩阵进行全时域振动特征模式提取以得到全时域振动时频拓扑特征矩阵；基于所述全时域振动时频拓扑特征矩阵来确定监测结果，并在屏幕显示所述监测结果；其中，对所...

【技术特征摘要】

1.一种基于数字孪生的智慧污水处理监测方法，其特征在于，包括：获取由振动传感器采集的一体化污水处理设备的振动信号；使用小波变换对所述振动信号进行处理以得到振动二维时频图；对所述振动二维时频图进行局部振动语义特征模式提取以得到振动局部时频语义特征向量的集合；计算所述振动局部时频语义特征向量的集合中的任意两个振动局部时频语义特征向量之间的哈希相似度以得到局部振动时频一致性拓扑矩阵；对所述振动局部时频语义特征向量的集合和所述局部振动时频一致性拓扑矩阵进行全时域振动特征模式提取以得到全时域振动时频拓扑特征矩阵；基于所述全时域振动时频拓扑特征矩阵来确定监测结果，并在屏幕显示所述监测结果；其中，对所述振动二维时频图进行局部振动语义特征模式提取以得到振动局部时频语义特征向量的集合，包括：对所述振动二维时频图进行图像块切分以得到振动局部二维时频图的集合；将所述振动局部二维时频图的集合中的各个振动局部二维时频图分别通过基于空洞卷积神经网络模型的振动时频特征提取器以得到振动局部时频特征图的集合；将所述振动局部时频特征图的集合中的各个振动局部时频特征图分别通过多尺度语义特征提取器以得到所述振动局部时频语义特征向量的集合；其中，将所述振动局部时频特征图的集合中的各个振动局部时频特征图分别通过多尺度语义特征提取器以得到所述振动局部时频语义特征向量的集合，包括：从所述振动局部时频特征图中提取全局语义特征信息和局部语义特征信息以得到振动时频全局语义特征向量和振动时频局部语义特征向量；融合所述振动时频全局语义特征向量和所述振动时频局部语义特征向量以得到所述振动局部时频语义特征向量。

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的智慧污水处理监测方法，其特征在于，从所述振动局部时频特征图中提取全局语义特征信息和局部语义特征信息以得到振动时频全局语义特征向量和振动时频局部语义特征向量，包括：对所述振动局部时频特征图进行上采样以得到上采样振动局部时频特征图；使用振动全局语义特征抽取模块对所述上采样振动局部时频特征图进行处理以得到振动时频全局语义抽取特征向量；对所述振动时频全局语义抽取特征向量进行维度调整以得到所述振动时频全局语义特征向量；使用振动局部语义特征抽取模块对所述上采样振动局部时频特征图进行处理以得到振动时频局部语义抽取特征向量；对所述振动时频局部语义抽取特征向量进行维度调整以得到所述振动时频局部语义特征向量。

3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的智慧污水处理监测方法，其特征在于，所述振动全局语义特征抽取模块包括全局平均池化层、第一点卷积层、第一批量归一化层和第一激活层，所述振动局部语义特征抽取模块包括第二点卷积层、第二批量归一化层和第二激活层。

4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的智慧污水处理监测方法，其特征在于，融合所述振动时频全局语义特征向量和所述振动时频局部语义特征向量以得到所述振动局部时频语义特征向量，包括：计算所述振动时频全局语义特征向量和所述振动时频局部语义特征向量的按位置逐元素相加以得到多尺度振动时频语义融合特征向量；将所述多尺度振动时频语义融合特征向量进行基于sigmoid函数的激活处理以得到所述振动局部时频语义特征向量。

5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴强，
申请(专利权)人：克拉玛依市供水工程技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：