CN111022935B - 污水处理设备风管管网破漏检测方法、装置及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了污水处理设备风管管网破漏检测方法、装置及***，采集部署在一体化污水设备中的风机、风管主管网的压力计、风管各支点的末端自动化开关阀门的运行参数，通过有线或无线网络传输方式把设备运行数据传输给应用层比如控制器等，对整个风管***的运行数据进行长期分析和对比，收集出风机在各种工作频率下、阀门在各种开关组合下风管的压力值状态，一旦中间出现管网漏损，主干管网的压力值就会异常于正常情况下的压力值，准确判断出风管破漏的可能性。通过这样的数据分析方式，可以对于各个厂站电气设备数据进行独立分析从中寻找到规律，适用性强。

Description

污水处理设备风管管网破漏检测方法、装置及***

技术领域

本发明属于污水处理设备检测技术领域，具体涉及污水处理设备风管管网的破漏检测。

背景技术

乡镇和农村污水点比较分散，存在水量不稳定，处理量从5吨到1000吨不等，这种情况多采用一体化污水处理设备方便安装和部署。为了降低运营成本多采用无人值守的方式，所以在这种情况下对于一体化污水处理设备的管理的难度。主要体现在如下几个方面：

(1)一体化污水处理设备的风管出现漏损不容易被发现；

(2)如果风管出现气压泄漏长期不处理容易导致网管泄漏点故障扩大，导致整个风管损失扩大；

(3)风管泄漏导致各工艺单元风压变小，风流量不足，影响污水的曝气不足，导致处理污水指标不达标。

(4)每个厂站的处理水量不同，风管的尺寸不同、风机的风量和功率不同，好氧池的工艺单元的水位高度不同；无法做到一个污水厂站的压力计数据套用所有的厂站。

因此，基于上述实际问题，迫切需要一个及时准确判断风管出现漏损或堵塞的判断方法。传统的一体化污水设备是只有电气和自控设备，但是并未真正把电气设备数据采集进行分析从中寻找规律。基于物联网技术的发展，使得对于各种设备的信息实时采集与分析有了实现的方式，对于及时准确判断风管出现漏损或堵塞有了更好的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于：解决对于一体化污水设备只有电气和自控设备，其风管管网破漏难以直接检测，并且每个厂站的风管参数个工作状态不同，用压力检测来间接检测风管破漏时存在无法通过一个压力标准准确判断异常的问题，提出了污水处理设备风管管网破漏检测方法、装置及***。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的一方面提出了一种污水处理设备风管管网破漏检测方法，方法为：

采集污水处理设备的风机频率和功率数据、风管主管网的压力数据、风管各支点的末端开关阀门的运行参数、缺氧池水位高度值、好氧池水位高度值；

令风管管网正常工作下相同风机频率和功率数据以及相同风管各支点的末端开关阀门的运行参数为一种工作模式，分别得到各种工作模式下连续采样的缺氧池和好氧池n个水位高度值所对应的风管主管网压力值作为自检数据，压力值从小到大为P1、P2、P3.....Pn，根据得到的自检数据建立自检数据模型；

将实时监测的数据输入自检数据模型与对应工作模式的自检数据对比，当实时监测的主管网压力值与自检数据的主管网压力值不符时，判断风管管网破漏并输出告警信息。

进一步，如前所述一种污水处理设备风管管网破漏检测方法，所述各种工作模式的自检数据采集不少于10次。

进一步，如前所述一种污水处理设备风管管网破漏检测方法，所述判断实时主管网压力值与自检主管网压力值不符时的具体方法为：计算(P1+P2+P3....Pn)/n-A，Pn-P1＝A，A值为系数，令实时监测的主管网压力值为Px，当Px＜(P1+P2+P3....Pn)/n-A时，实时主管网压力值与自检主管网压力值不符。

进一步，如前所述一种污水处理设备风管管网破漏检测方法，所述判断风管管网破漏并输出告警信息后，人为进行确认告警情况，若确认告警为误报，令实时监测的主管网压力值为Px，将自检数据模型中对应工作模式的自检数据自动更新为Px、P1、P2、P3.....Pn。

进一步，如前所述一种污水处理设备风管管网破漏检测方法，判断风管管网破漏并输出告警信息后，人为进行确认告警情况，若确认告警为误报，则在判断实时主管网压力值与自检主管网压力值不符时的具体方法中，系数A更新为Pn-Px。

进一步，如前所述一种污水处理设备风管管网破漏检测方法，所述各种工作模式下连续采样的缺氧池和好氧池n个水位高度值所对应的风管主管网压力值中，对于水位高度值采用10cm高度为一个采样本，液位高度变化为5种变化模型。

本发明的第二方面提出了一种污水处理设备风动管网破漏检测装置，包括：

数据采集模块：采集污水处理设备的风机频率和功率数据、风管主管网的压力数据、风管各支点的末端开关阀门的运行参数、缺氧池水位高度值、好氧池水位高度值；

自检数据模型建立模块：令风管管网正常工作下相同风机频率和功率数据以及相同风管各支点的末端开关阀门的运行参数为一种工作模式，分别得到各种工作模式下连续采样的缺氧池和好氧池n个水位高度值所对应的风管主管网压力值作为自检数据，压力值从小到大为P1、P2、P3.....Pn，根据得到的自检数据建立自检数据模型；

风管数据分析判断模块：将实时监测的数据输入自检数据模型与对应工作模式的自检数据对比，当实时监测的主管网压力值与自检数据的主管网压力值不符时，判断风管管网破漏并输出告警信息。

本发明的第三方面提出了一种污水处理设备风动管网破漏检测***，包括数据采集装置和控制器，所述数据采集装置包括污水处理设备的主风管上设置的压力检测装置、风管各支点的末端开关自控阀门连接的开关信号采集模块、污水处理设备的鼓风机风机频率和功率数据采集电路模块、缺氧池和好氧池水位数据读取电路模块，数据采集装置与控制器网络通讯进行数据传输；

在控制器中，对接收的数据采集装置数据，令风管管网正常工作下相同风机频率和功率数据以及相同风管各支点的末端开关阀门的运行参数为一种工作模式，分别得到各种工作模式下连续采样的缺氧池和好氧池n个水位高度值所对应的风管主管网压力值作为自检数据，压力值从小到大为P1、P2、P3.....Pn，根据得到的自检数据建立自检数据模型；然后将实时监测的数据输入自检数据模型与对应工作模式的自检数据对比，当实时监测的主管网压力值与自检数据的主管网压力值不符时，判断风管管网破漏并输出告警信息。

进一步，如前所述一种污水处理设备风动管网破漏检测***，所述控制器还连接有报警装置。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

传统的一体化污水设备是只有电气和自控设备，并且每个厂站的风管参数个工作状态不同，用压力检测来间接检测风管破漏时存在无法通过一个压力标准准确判断异常。本发明基于物联网技术的应用，采集部署在一体化污水设备中的风机、风管主管网的压力计、风管各支点的末端自动化开关阀门的运行参数，通过有线或无线方式把设备运行数据传输给应用层比如控制器等，对整个风管***的运行数据进行长期分析和对比，收集出风机在各种工作频率下、阀门在各种开关组合下风管的压力值状态，一旦中间出现管网漏损，主干管网的压力值就会异常于正常情况下的压力值，准确判断出风管破漏的可能性。通过这样的数据分析方式，可以对于各个厂站电气设备数据进行独立分析从中寻找到规律，适用性强。

本发明中，判断风管管网破漏并输出告警信息后，人为进行确认告警情况，若确认告警为误报，将自检数据模型中对应工作模式的自检数据自动更新，可以在实际检测判断工作中进一步补充自检数据的完整性和多样性，降低误判率，帮助精准判断。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明方法流程图；

图2为本发明具体实施方式中***示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

一种污水处理设备风管管网破漏检测方法，参见图1所示，方法为：

采集污水处理设备的风机频率和功率数据、风管主管网的压力数据、风管各支点的末端开关阀门的运行参数、缺氧池水位高度值、好氧池水位高度值；

令风管管网正常工作下相同风机频率和功率数据以及相同风管各支点的末端开关阀门的运行参数为一种工作模式，分别得到各种工作模式下连续采样的缺氧池和好氧池n个水位高度值所对应的风管主管网压力值作为自检数据，压力值从小到大为P1、P2、P3.....Pn，根据得到的自检数据建立自检数据模型；

将实时监测的数据输入自检数据模型与对应工作模式的自检数据对比，当实时监测的主管网压力值与自检数据的主管网压力值不符时，判断风管管网破漏并输出告警信息。

由于一体化污水处理设备的空气管网非常复杂，主管网连接风机作为提供风的动力***单元，主管网连接缺氧池和好氧池已及反冲洗***等；其中变量较多，有风机风量大小、连接每个工艺单元的电气阀门(开关作用)、缺氧池和好氧池的水位高度不同水压不同(空管压力＞水位压强+大气压)。难点在于连接空管的阀门开关和水位高度是根据业务动态变化，为了维持空管压力＞水位压强+大气压指标，需要对应的动态变化风机频率等数据进行分析。

在具体实施方式中，为了进一步保证自检数据的完整性和提供判断准确率，所述各种工作模式的自检数据采集不少于10次。

在具体实施方式中，所述判断实时主管网压力值与自检主管网压力值不符时的具体方法为：计算(P1+P2+P3....Pn)/n-A，Pn-P1＝A，A值为系数，令实时监测的主管网压力值为Px，当Px＜(P1+P2+P3....Pn)/n-A时，实时主管网压力值与自检主管网压力值不符。

在具体实施方式中，为了降低误判率，达到判断准确率更高，所述判断风管管网破漏并输出告警信息后，人为进行确认告警情况，若确认告警为误报，令实时监测的主管网压力值为Px，将自检数据模型中对应工作模式的自检数据自动更新为Px、P1、P2、P3.....Pn。这里只需要采集最小值做为补录样本。如果Px大于(P1+P2+P3....Pn)/n-A，则有可能在中间或者最后面。但是为了提高准确性，如果采集的Px值范围在P1＜Px内，就直接纳入样本。

进一步，在具体实施方式中，判断风管管网破漏并输出告警信息后，人为进行确认告警情况，若确认告警为误报，则在判断实时主管网压力值与自检主管网压力值不符时的具体方法中，系数A更新为Pn-Px。

在具体实施方式中，所述各种工作模式下连续采样的缺氧池和好氧池n个水位高度值所对应的风管主管网压力值中，对于水位高度值采用10cm高度为一个采样本，液位高度变化为5种变化模型。

一种污水处理设备风动管网破漏检测装置，包括：

数据采集模块：采集污水处理设备的风机频率和功率数据、风管主管网的压力数据、风管各支点的末端开关阀门的运行参数、缺氧池水位高度值、好氧池水位高度值；

自检数据模型建立模块：令风管管网正常工作下相同风机频率和功率数据以及相同风管各支点的末端开关阀门的运行参数为一种工作模式，分别得到各种工作模式下连续采样的缺氧池和好氧池n个水位高度值所对应的风管主管网压力值作为自检数据，压力值从小到大为P1、P2、P3.....Pn，根据得到的自检数据建立自检数据模型；

风管数据分析判断模块：将实时监测的数据输入自检数据模型与对应工作模式的自检数据对比，当实时监测的主管网压力值与自检数据的主管网压力值不符时，判断风管管网破漏并输出告警信息。

在具体实施方式中，数据采集可以但不限于为污水处理设备的主风管上设置的压力检测装置、风管各支点的末端开关自控阀门连接的开关信号采集模块、污水处理设备的鼓风机风机频率和功率数据采集电路模块、缺氧池和好氧池水位数据读取电路模块，数据采集装置与控制器网络通讯进行数据传输。其中压力检测装置可以但不限于压力传感器或压力计等压力数据采集装置。风管各支点的末端开关自控阀门连接的开关信号采集模块、污水处理设备的鼓风机风机频率和功率数据采集电路模块、缺氧池和好氧池水位数据读取电路模块可以但不限于采用控制器直接连接鼓风机、缺氧池和好氧池的数据端进行采集。

一种污水处理设备风动管网破漏检测***，包括数据采集装置和控制器，所述数据采集装置包括污水处理设备的主风管上设置的压力检测装置、风管各支点的末端开关自控阀门连接的开关信号采集模块、污水处理设备的鼓风机风机频率和功率数据采集电路模块、兼氧模块池和好氧池水位数据读取电路模块，数据采集装置与控制器网络通讯进行数据传输；

在控制器中，对接收的数据采集装置数据，令风管管网正常工作下相同风机频率和功率数据以及相同风管各支点的末端开关阀门的运行参数为一种工作模式，分别得到各种工作模式下连续采样的缺氧池和好氧池n个水位高度值所对应的风管主管网压力值作为自检数据，压力值从小到大为P1、P2、P3.....Pn，根据得到的自检数据建立自检数据模型；然后将实时监测的数据输入自检数据模型与对应工作模式的自检数据对比，当实时监测的主管网压力值与自检数据的主管网压力值不符时，判断风管管网破漏并输出告警信息。

在具体实施方式中，其中压力检测装置可以但不限于压力传感器或压力计等压力数据采集装置。风管各支点的末端开关自控阀门连接的开关信号采集模块、污水处理设备的鼓风机风机频率和功率数据采集电路模块、缺氧池和好氧池水位数据读取电路模块可以但不限于采用控制器直接连接鼓风机、缺氧池和好氧池的数据端进行采集。

在具体实施方式中，所述控制器还可以连接有报警装置，在判断风管管网破漏并输出告警信息时，报警装置进行报警提醒工作人员查看风管破漏情况。所述报警装置可以是声、光等任何起到报警提示作用的装置。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

根据一个具体的污水处理设备风动管网破漏检测***进行方法、装置和***结合的说明。参见图2所示，主管网连接风机作为提供风的动力***单元，主管网连接缺氧池和好氧池已及反冲洗***等，鼓风机连接主风管，主风管提供部署一个压力计。缺氧池、好氧池、气提装置分别连接3个风管的支路。中间有一个自控阀门(1、3号阀门)做开关作用。应用层(即***中进行数据分析的控制器)长期收集鼓风机(频率大小、开关状态)、阀门(开关状态)、压力计(压力读数)的数据。在每个时间段一体化污水处理设备中缺氧池、好氧池的污水液位高度不同，所给的空气阀门压力不同。通过应用层对每个阀门的开、关和风机的频率运行状态更改测试当前的压力值，收集的历史数据进行大数据分析对比，给出综合分析结果判断风管是否出现漏损。

每个污水厂站修建好后，应用层根据该厂站提前录入的设备资产数据进行模型建立，采用穷举法自动控制电气设备运行，记录该厂站正常情况下的数据模型库：

建立针对这个厂站独有的模型库后，开始进行正常情况下的数据测试，而好氧池和缺氧池的液位最高位和最低位差值0.5m，也就是水的压力差范围在0.5个P，为了控制压力精度在小数点后1位数，所以，***自测阶段做数据采样，需要应用层自检状态下控制电气在进水流量液位分为10cm高度为一个采样本，液位高度变化为5种变化模型；各种情况下的模型数据采集不少于10次，以后正常运行的数据也以采样方式收集到模型数据库中，以补充数据的完整性和多样性；如其中一种工作模式(Y)连续采样N次，压力值从小到大为：P1、P2、P3.....Pn。Pn-P1＝A(A值为系数)

自检数据模型建立好后，某次运行监控Y工作模式情况下压力值为Px，如果Px＜(P1+P2+P3....Pn)/n-A则进行告警。

在实时压力值对比过程中，参见图1，还可以采用另一种判断方法：当某一运行监控Y工作模式情况下压力值Px＜(P1+P2+P3....Pn)/n-A，***自动控制风机频率大小和阀门状态进行测试阶段，对多个不同工作模式情况下的Px进行测试，与模型数据库中的数据进行对比，如果存在多个或都不相符，则进行告警。

人为确认告警情况，确认告警为误报，应用层记录Y工作模式下Px值为正常范围，应用层自动更新数据库为Px、P1、P2、P3.....Pn，系数A也更新为Pn-Px。***自动完成数据模型更新，降低告警错误率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种污水处理设备风管管网破漏检测方法，其特征在于：方法为：

采集污水处理设备的风机频率和功率数据、风管主管网的压力数据、风管各支点的末端开关阀门的运行参数、缺氧池水位高度值、好氧池水位高度值；

令风管管网正常工作下相同风机频率和功率数据以及相同风管各支点的末端开关阀门的运行参数为一种工作模式，分别得到各种工作模式下连续采样的缺氧池和好氧池n个水位高度值所对应的风管主管网压力值作为自检数据，压力值从小到大为P1、P2、P3.....Pn，根据得到的自检数据建立自检数据模型；

将实时监测的数据输入自检数据模型与对应工作模式的自检数据对比，当实时监测的主管网压力值与自检数据的主管网压力值不符时，判断风管管网破漏并输出告警信息。

2.根据权利要求1所述的一种污水处理设备风管管网破漏检测方法，其特征在于：所述各种工作模式的自检数据采集不少于10次。

3.根据权利要求1所述的一种污水处理设备风管管网破漏检测方法，其特征在于：判断实时监测的主管网压力值与自检数据的主管网压力值不符时的具体方法为：***自检n次，采集P1、P2、P3.....Pn个的压力值，Pn-P1＝A，A值为系数，令实时监测的主管网压力值为Px，当Px<(P1+P2+P3....Pn)/n-A时，实时主管网压力值与自检主管网压力值不符。

4.根据权利要求1所述的一种污水处理设备风管管网破漏检测方法，其特征在于：所述判断风管管网破漏并输出告警信息后，人为进行确认告警情况，若确认告警为误报，令实时监测的主管网压力值为Px，将自检数据模型中对应工作模式的自检数据自动更新为Px、P1、P2、P3.....Pn。

5.根据权利要求3所述的一种污水处理设备风管管网破漏检测方法，其特征在于：判断风管管网破漏并输出告警信息后，人为进行确认告警情况，若确认告警为误报，则在判断实时主管网压力值与自检主管网压力值不符时的具体方法中，系数A更新为Pn-Px。

6.根据权利要求1所述的一种污水处理设备风管管网破漏检测方法，其特征在于：所述各种工作模式下连续采样的缺氧池和好氧池n个水位高度值所对应的风管主管网压力值中，对于水位高度值采用10cm高度为一个采样本，液位高度变化为5种变化模型。

7.一种污水处理设备风动管网破漏检测装置，其特征在于：包括：

数据采集模块：采集污水处理设备的风机频率和功率数据、风管主管网的压力数据、风管各支点的末端开关阀门的运行参数、缺氧池水位高度值、好氧池水位高度值；

自检数据模型建立模块：令风管管网正常工作下相同风机频率和功率数据以及相同风管各支点的末端开关阀门的运行参数为一种工作模式，分别得到各种工作模式下连续采样的缺氧池和好氧池n个水位高度值所对应的风管主管网压力值作为自检数据，压力值从小到大为P1、P2、P3.....Pn，根据得到的自检数据建立自检数据模型；

风管数据分析判断模块：将实时监测的数据输入自检数据模型与对应工作模式的自检数据对比，当实时监测的主管网压力值与自检数据的主管网压力值不符时，判断风管管网破漏并输出告警信息。

8.一种污水处理设备风动管网破漏检测***，其特征在于：包括数据采集装置和控制器，所述数据采集装置包括污水处理设备的主风管上设置的压力检测装置、风管各支点的末端开关自控阀门连接的开关信号采集模块、污水处理设备的鼓风机风机频率和功率数据采集电路模块、缺氧池和好氧池水位数据读取电路模块，数据采集装置与控制器网络通讯进行数据传输；

在控制器中，对接收的数据采集装置数据，令风管管网正常工作下相同风机频率和功率数据以及相同风管各支点的末端开关阀门的运行参数为一种工作模式，分别得到各种工作模式下连续采样的缺氧池和好氧池n个水位高度值所对应的风管主管网压力值作为自检数据，压力值从小到大为P1、P2、P3.....Pn，根据得到的自检数据建立自检数据模型；然后将实时监测的数据输入自检数据模型与对应工作模式的自检数据对比，当实时监测的主管网压力值与自检数据的主管网压力值不符时，判断风管管网破漏并输出告警信息。

9.根据权利要求8所述的一种污水处理设备风动管网破漏检测***，其特征在于：所述控制器还连接有报警装置。

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