本發(fā)明涉及補水清洗，具體涉及一種基于數(shù)據(jù)分析的廢水治理能耗管理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)廢水是指工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、污水和廢液，其中含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物和產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物，其具有類型復(fù)雜、處理難度大、污染危害大、成分復(fù)雜、處理技術(shù)要求高的特點。

2、工業(yè)廢水零排放處理是指通過一系列水處理設(shè)備，使用物理、化學(xué)、生物、綜合膜處理、蒸發(fā)結(jié)晶等手段，對水進行的沉降、過濾、混凝、絮凝，以及緩蝕、阻垢等水質(zhì)調(diào)理的過程，當(dāng)前工業(yè)廢水治理系統(tǒng)普遍缺乏對能耗數(shù)據(jù)的全面、實時監(jiān)測，大多數(shù)系統(tǒng)僅關(guān)注廢水處理效果，而忽視了能耗管理的重要性，導(dǎo)致能耗數(shù)據(jù)收集不全，難以進行精細(xì)化管理。為了提升廢水處理效果，降低運營成本，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，需要針對這些問題進行深入的改進和優(yōu)化，本發(fā)明專利旨在提供一種基于數(shù)據(jù)分析的工業(yè)廢水治理能耗管理系統(tǒng)及方法，通過實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析與智能決策，實現(xiàn)廢水治理過程中的能耗降低和能效提升。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于數(shù)據(jù)分析的廢水治理能耗管理系統(tǒng)及方法，解決上述技術(shù)問題。

2、一種基于數(shù)據(jù)分析的廢水治理能耗管理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理分析模塊和智能決策模塊；

3、所述數(shù)據(jù)采集模塊，包括能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測單元和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測單元；

4、所述能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測單元用于在廢水處理流程的各個環(huán)節(jié)部署高精度傳感器，用于監(jiān)測廢水處理流程中的電耗、水耗和藥耗參數(shù)；

5、所述設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測單元用于監(jiān)測設(shè)備運行過程中的性能參數(shù)；

6、所述數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于選擇適合工業(yè)環(huán)境的通信協(xié)議，對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密處理，將數(shù)據(jù)實時同步傳輸給數(shù)據(jù)處理分析模塊；

7、所述數(shù)據(jù)處理分析模塊，用于對數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行處理，并對處理后的數(shù)據(jù)進行分析；

8、所述智能決策模塊，用于根據(jù)數(shù)據(jù)處理分析模塊的分析結(jié)果生成能耗管理策略。

9、作為本發(fā)明方案的進一步描述，所述能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測單元的工作過程包括：

10、根據(jù)待處理污水的污染程度將污水處理過程劃分為n個處理等級，采集不同處理等級下的能耗數(shù)據(jù)；

11、獲取不同處理等級下的電耗隨時間變化數(shù)據(jù)、水耗隨時間變化數(shù)據(jù)和藥耗隨時間變化數(shù)據(jù)；

12、根據(jù)不同處理等級下的電耗隨時間變化數(shù)據(jù)、水耗隨時間變化數(shù)據(jù)和藥耗隨時間變化數(shù)據(jù)擬合電耗隨時間變化函數(shù)、水耗隨時間變化函數(shù)和藥耗隨時間變化函數(shù)。

13、作為本發(fā)明方案的進一步描述，所述設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測單元的工作過程包括：

14、對所有設(shè)備進行編號，標(biāo)號依次為：1、2、…、m；

15、分別獲取所有設(shè)備的各項關(guān)鍵性能參數(shù)數(shù)據(jù)。

16、作為本發(fā)明方案的進一步描述，所述數(shù)據(jù)處理分析模塊的工作過程包括：

17、根據(jù)不同處理等級下的電耗隨時間變化函數(shù)、水耗隨時間變化函數(shù)和藥耗隨時間變化函數(shù)構(gòu)建能耗使用系數(shù)數(shù)學(xué)模型，表達式為：

18、k＝k1*ae+k2*aw+k3*am；

19、式中，k為系統(tǒng)能耗使用系數(shù)，ae為電耗影響參數(shù)，aw為水耗影響參數(shù)，am為藥耗影響參數(shù)，k1、k2和k3分別為對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。

20、作為本發(fā)明方案的進一步描述，所述電耗影響參數(shù)ae的數(shù)學(xué)表達式如下：

21、

22、所述水耗影響參數(shù)aw的數(shù)學(xué)表達式如下：

23、

24、所述藥耗影響參數(shù)aw的數(shù)學(xué)表達式如下：

25、

26、式中，n為劃分處理等級的數(shù)量，i∈[1，n]；ti1為第i個污水處理等級對應(yīng)的初始時間點，ti2為第i個污水處理等級對應(yīng)的結(jié)束時間點；ei(t)為第i個污水處理等級的電耗隨時間變化實際函數(shù)，ei0(t)為預(yù)設(shè)的第i個污水處理等級的電耗隨時間變化標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，αi為第i個污水處理等級對應(yīng)的電耗權(quán)重系數(shù)，δeith為第i個污水處理等級的電耗參考值；wi(t)為第i個污水處理等級的水耗隨時間變化實際函數(shù)，wi0(t)為預(yù)設(shè)的第i個污水處理等級的水耗隨時間變化標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，βi為第i個污水處理等級對應(yīng)的水耗權(quán)重系數(shù)，δwith為第i個污水處理等級的水耗參考值；mi(t)為第i個污水處理等級的藥耗隨時間變化實際函數(shù)，mi0(t)為預(yù)設(shè)的第i個污水處理等級的藥耗隨時間變化標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，γi為第i個污水處理等級對應(yīng)的藥耗權(quán)重系數(shù)，δmith為第i個污水處理等級的藥耗參考值；

27、將ae、aw和am代入能耗使用系數(shù)數(shù)學(xué)模型得出能耗使用系數(shù)。

28、作為本發(fā)明方案的進一步描述，所述數(shù)據(jù)處理分析模塊的工作過程還包括：

29、獲取所有設(shè)備各項關(guān)鍵性能參數(shù)隨時間變化數(shù)據(jù)；

30、根據(jù)所有設(shè)備各項關(guān)鍵性能參數(shù)隨時間變化數(shù)據(jù)構(gòu)建設(shè)備使用系數(shù)數(shù)學(xué)模型，表達式為：

31、

32、式中，q為第j臺設(shè)備采集的關(guān)鍵參數(shù)項數(shù)，h屬于q，th為第j臺設(shè)備的第h項參數(shù)項實際采集數(shù)據(jù)，th0為第j臺設(shè)備的第h項參數(shù)項預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，θh為第j臺設(shè)備的第h項參數(shù)項的權(quán)重系數(shù)，為第j臺設(shè)備的使用系數(shù)；σ為系統(tǒng)設(shè)備使用系數(shù)，μj為第j臺設(shè)備使用系數(shù)的權(quán)重系數(shù)。

33、作為本發(fā)明方案的進一步描述，所述智能決策模塊的工作過程包括：

34、將aw、aw和am分別與對應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值進行比較；

35、若其中一項影響參數(shù)不滿足閾值條件，則針對該影響參數(shù)項進行調(diào)整；

36、分別計算m臺設(shè)備的使用系數(shù)，并與對應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值進行比較；

37、若其中一臺設(shè)備的影響參數(shù)不滿足閾值條件，則針對該設(shè)備進行調(diào)整。

38、作為本發(fā)明方案的進一步描述，所述智能決策模塊的工作過程還包括：

39、將ae、aw和am分別與對應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值進行比較；

40、若所有影響參數(shù)均滿足對應(yīng)閾值條件，則將系統(tǒng)能耗使用系數(shù)ρ與預(yù)設(shè)系統(tǒng)能耗使用系數(shù)閾值ρth進行比較；

41、若ρ≥ρth，則判斷系統(tǒng)整體能耗使用異常，若ρ＜ρth，則判斷系統(tǒng)整體能耗使用正常；

42、將m臺設(shè)備的使用系數(shù)與對應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值進行比較；

43、若所有設(shè)備的影響參數(shù)均滿足閾值條件，則將系統(tǒng)設(shè)備使用系數(shù)σ與預(yù)設(shè)統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)備使用系數(shù)閾值σth進行比較；

44、若σ≥σth，則判斷系統(tǒng)整體設(shè)備使用異常，若σ＜σth，則判斷系統(tǒng)整體設(shè)備使用正常。

45、作為本發(fā)明方案的進一步描述，所述智能決策模塊的工作過程還包括：

46、若系統(tǒng)整體設(shè)備使用異常，系統(tǒng)整體能耗使用異常，則設(shè)備運行參數(shù)導(dǎo)致能耗使用異常，對設(shè)備參數(shù)進行調(diào)整；

47、若系統(tǒng)整體設(shè)備使用正常，系統(tǒng)整體能耗使用異常，則廢水處理流程導(dǎo)致能耗使用異常，對廢水處理流程進行調(diào)整。

48、一種基于數(shù)據(jù)分析的廢水治理能耗管理方法，所述方法適用于基于數(shù)據(jù)分析的廢水治理能耗管理系統(tǒng)。

49、本發(fā)明的有益效果：

50、本發(fā)明通過數(shù)據(jù)采集模塊實時采集廢水處理過程中能耗數(shù)據(jù)和設(shè)備運行數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)據(jù)傳輸模塊選擇適合工業(yè)環(huán)境的通信協(xié)議，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯崟r性，對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密處理，保障數(shù)據(jù)安全，防止數(shù)據(jù)泄露和篡改，在傳輸過程中設(shè)置數(shù)據(jù)緩存機制，避免因網(wǎng)絡(luò)波動導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時同步，確保數(shù)據(jù)處理分析模塊能夠獲取到最新的能耗數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)據(jù)處理分析模塊去除重復(fù)、錯誤和無效的數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性，將不同來源、不同格式的數(shù)據(jù)整合為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，便于后續(xù)分析，然后對處理的后的數(shù)據(jù)進行分析，基于實時能耗數(shù)據(jù)和設(shè)備運行狀態(tài)，動態(tài)調(diào)整廢水處理流程和設(shè)備運行參數(shù)，實現(xiàn)能耗的最優(yōu)化管理。