本發(fā)明涉及工業(yè)廢水處理領域，尤其涉及一種基于數(shù)據智能分析的工業(yè)廢水處理控制方法及系統(tǒng)。

背景技術：

工業(yè)廢水處理作為智慧環(huán)保建設的重要組成部分，是保證智慧環(huán)保政策切實實施、物聯(lián)網更加高效的關鍵環(huán)節(jié)?！秶鴦赵宏P于積極推進“互聯(lián)網+”行動的指導意見》(2015-2018)的發(fā)布，表明加快新一代信息通信技術與工業(yè)深度融合，從技術路線、產業(yè)模式、政策保證等全方位細化生態(tài)體系建設，已成為我國行業(yè)發(fā)展的主導。2016年1月《“互聯(lián)網+”綠色生態(tài)三年行動實施方案》進一步明確指出，要大力發(fā)展智慧環(huán)保，充分發(fā)揮互聯(lián)網在逆向物流回收體系中的平臺作用，提高再生資源交易利用的便捷化、互動化、透明化。根據工業(yè)廢水處理特點，搭建能夠與智慧環(huán)?；ヂ?lián)網平臺對接的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工業(yè)廢水處理升級轉型勢在必行。

工業(yè)廢水是造成環(huán)境污染，特別是水體污染的重要原因。工業(yè)廢水成分復雜、污染物濃度高且毒性強、處理難度大，未經處理或未達標排放的污染物極容易遷移變化，對環(huán)境造成的危害大、效應持久，很難在短時間恢復。因此，工業(yè)廢水處理從工藝、成本及人員的控制都具備其特殊性。工藝方面：由于工業(yè)廢水污染物濃度高、毒性強、水質水量波動顯著、廢水處理難度大，造成工業(yè)廢水處理工藝系統(tǒng)受沖擊情況易發(fā)、沖擊造成的連鎖效應顯著、受沖擊后系統(tǒng)修復時間長。成本方面：工業(yè)廢水有毒有機污染物濃度較高，耗費藥劑量較大。為保證達到環(huán)保要求，采用預處理、生化處理、深度處理以及回用處理等多級處理措施聯(lián)用，是工業(yè)廢水處理通常采用的方法，設備多、投藥量點多，但各單元進出水水質、水量、設備、投藥缺乏反饋機制，這就造成能耗、藥劑消耗顯著，運行成本居高不低。人員方面：現(xiàn)階段現(xiàn)場巡檢、維修、檢測仍以人為主體，但現(xiàn)場人員專業(yè)性弱、目標不明確，信息傳輸?shù)托?、?shù)據分析能力弱，造成工藝管控依賴經驗、滯后強；另外，提高工業(yè)廢水中含有的酚類、氰化物、聯(lián)苯、氯化物、重金屬等毒性物質是威脅現(xiàn)場人員健康的主要因素。

目前，已開發(fā)的污水處理控制系統(tǒng)在工業(yè)廢水處理領域的針對性差，不適用于工業(yè)廢水處理的智能化控制；同時，大部分污水處理控制系統(tǒng)僅限于信息收集、實時監(jiān)控，缺乏數(shù)據分析、模塊交互，導致控制系統(tǒng)智能化程度低。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決目前污水處理控制系統(tǒng)不適用于工業(yè)廢水處理控制及智能化程度低的問題，提出一種基于數(shù)據智能分析的工業(yè)廢水處理控制系統(tǒng)。

具體技術方案如下所示：

一種基于數(shù)據智能分析的工業(yè)廢水處理控制系統(tǒng)，包括以下部分：

中控室上位機，內部設置有工藝控制模塊、運行成本控制模塊、人員控制模塊，分別用于對工藝、運行成本和人員進行控制和報警；

手機端，用于與中控室上位機通過無線網的方式進行數(shù)據傳輸；可執(zhí)行預警提示功能、執(zhí)行工單操作信息錄入及數(shù)據分析結果呈現(xiàn)功能；執(zhí)行提示、檢查/維護/維修工單派送及完成信息反饋功能。操作權限以廢水處理廠各崗位具體權限細則界定；

工業(yè)廢水處理工藝系統(tǒng)，內設有在線監(jiān)測儀表，中控室上位機可通過控制命令設置在線檢測儀表參數(shù)，并讀取在線監(jiān)測儀表監(jiān)測結果。

進一步的，所述工業(yè)廢水處理工藝系統(tǒng)包括廢水處理單元，該廢水處理單元連接有進水管道和出水管道，進水、出水管道上均設置有在線監(jiān)測儀表，進水管道上在線監(jiān)測儀表后端分別設置在線控制前端閥門、后端閥門；在線控制前端閥門前設置跨越管道，跨越管道與事故池、暫存池聯(lián)通；跨越管道上設置在線控制跨越閥門；廢水處理單元還連接有投藥設備、蒸汽加熱機、鼓風機；所述中控室上位機采集在線監(jiān)測儀表的數(shù)據，并根據數(shù)據控制相應閥門及設備的開關。

進一步的，所述在線監(jiān)測儀表包括水量流量計和測量COD、NH₃-N、pH、溫度等的水質監(jiān)測傳感器。

一種運行于基于數(shù)據智能分析的工業(yè)廢水處理控制系統(tǒng)上的方法，所述工藝控制模塊完成如下操作步驟：

4.1)進水水質、水量控制：在各廢水處理單元進水管道設置關鍵水質(如COD、NH₃-N、pH、溫度)、水量(如流量計)在線監(jiān)測儀表，進水管道的在線監(jiān)測儀表與中控室上位機連接，根據工藝參數(shù)設定在線監(jiān)測儀表閾值，數(shù)據通過在線監(jiān)測儀表傳輸至中控室上位機，中控室上位機對在線監(jiān)測儀表實時數(shù)據執(zhí)行數(shù)據計算及存儲功能。當進水水質、水量在設定閾值范圍內，進水管道上前端閥門、后端閥門均處于開啟狀態(tài)，跨越管道上跨越閥門處于關閉狀態(tài)；當進水水質、水量超過設定閾值，中控室上位機自動啟動關閉進水管道前端閥門功能，同時啟動開啟跨越管道跨越閥門功能，實現(xiàn)超閾值廢水進入事故池或暫存池的功能；當進水水質、水量超過設定閾值，且中控室自動啟動關閉進水管道后端閥門功能，同時開啟跨越管道跨越閥門功能后，在線監(jiān)測儀表繼續(xù)顯示進水水質、水量超過設定閾值，則立即啟動關閉進水管道前端閥門功能，實現(xiàn)超閾值廢水進入事故池或暫存池的功能，中控室上位機發(fā)送提示信息給手機端，預警并提示對儀表、設備進行檢查、維修；事故池、暫存池管道上設置回流閥門，并與中控室上位機連接，在線監(jiān)測儀表數(shù)值恢復閾值范圍時，執(zhí)行事故池、暫存池回流閥門開啟功能，事故池暫存池內超閾值廢水按照進水量1-3％回流；

4.2)出水水質、水量控制：出水管道的在線監(jiān)測儀表與中控室上位機連接，根據工藝參數(shù)設定在線監(jiān)測儀表閾值；當出水水質在閾值范圍內，在線檢測儀表控制出水水質穩(wěn)定運行；當出水水質超過閾值范圍，中控室啟動設備調控功能，啟動投藥設備，當出水水質恢復到閾值范圍內時，調控結束；當出水水質超過閾值范圍，中控室啟動設備調控功能，在線監(jiān)測儀表持續(xù)顯示出水水質超過設定閾值時長≥12h，則中控室上位機發(fā)送提示信息給手機端，預警并提示對儀表、設備進行檢查、維修；

4.3)預警控制：所述工藝控制模塊內還設置有工藝實時預警、預測預警模塊；中控室上位機對在線監(jiān)測儀表實時數(shù)據執(zhí)行數(shù)據存儲功能，存儲數(shù)據實時傳輸至工藝實時預警、預測預警模塊；所述工藝實時預警模塊用于當進水口水質、水量和出水口水質超過在線監(jiān)測儀表閾值時，在中控室上位機及手機端進行預警提示，同時中控室上位機分別執(zhí)行進水、出水的水量、水質控制步驟；所述預測預警模塊用于采集進水口水質、水量和出水口水質，根據工藝設計參數(shù)，通過內置的數(shù)學模型預測出水水質、水量，當預測結果超過在線監(jiān)測儀表閾值時，在中控室上位機及手機端進行預警提示，同時中控室上位機執(zhí)行出水的水量、水質控制步驟。

進一步的，所述運行成本控制模塊完成如下操作步驟：

5.1)藥劑控制：中控室上位機對在線監(jiān)測儀表實時數(shù)據執(zhí)行數(shù)據計算及存儲功能，將出水量、藥劑投加量、藥劑價格計算并輸出單位水量藥劑價格；并將廢水處理單元出水量、藥劑投加量、藥劑價格、單位水量藥劑價格按照時間節(jié)點順序呈現(xiàn)；根據工藝參數(shù)設定藥劑投加量、單位水量藥劑價格閾值；當藥劑投加量、單位水量藥劑價在閾值范圍內，中控室關閉提示功能；當藥劑投加量、單位水量藥劑價超過閾值范圍，中控室啟動提示功能；同時計算藥劑價格，發(fā)送預警信息給手機端；

5.2)維修維護成本控制：中控室上位機執(zhí)行維修、維護價格計算及存儲功能，計算及存儲內容包括：中控室上位機提示的儀表、設備進行檢查、維修數(shù)據，儀表、設備檢查、維修現(xiàn)場數(shù)據，以及關鍵設備進行點檢、維護；根據工藝設計儀表、設備型號歸類數(shù)據；同型號設備維修/維護頻度占比低于均值30％，中控室關閉提示功能；同型號設備維修/維護頻度占比高于均值30％，中控室啟動提示功能，并計算維修維護價格，同時發(fā)送預警信息給手機端：

5.3)能耗控制：中控室上位機執(zhí)行設備能耗價格計算及存儲功能；根據工藝參數(shù)設備功率、單位用電價格設定用電量閾值；當用電量在閾值范圍內，中控室關閉提示功能；當藥用電量超過閾值范圍，中控室啟動提示功能，并計算能耗價格，同時發(fā)送預警信息給手機端；

5.4)人員操作控制：中控室上位機執(zhí)行人員信息、人員操作信息計算功能。將人員信息、人員操作信息按照時間節(jié)點順序呈現(xiàn)，并計算人員費用；同時發(fā)送具體信息給手機端；

5.5)設備折舊控制：中控室上位機執(zhí)行工藝設計儀表、設備折舊數(shù)據計算功能；將儀表、設備折舊按照時間節(jié)點分配，并計算折舊費用；同時發(fā)送具體信息給手機端；

5.6)總成本控制：中控室上位機執(zhí)行運行成本計算及存儲功能，計算內容包括：藥劑、維修維護、能耗、人員、折舊成本數(shù)據，同時發(fā)送數(shù)據至手機端。

進一步的，所述人員控制模塊完成如下操作步驟：

6.1)人員數(shù)量控制：當人員信息、人員操作信息在同時間節(jié)點備用人數(shù)低于25％，則考慮崗位互補替換；當人員信息、人員操作信息在同時間節(jié)點備用人數(shù)為25％，則考慮維護人員流動穩(wěn)定；當人員信息、人員操作信息在同時間節(jié)點備用人數(shù)高于25％，則考慮調崗或裁員：

6.2)人員效率控制：當人員信息、人員操作信息在8小時時間節(jié)點低于1∶1，則考慮崗位互補替換；當人員信息、人員操作信息在8小時時間節(jié)點為1∶1，則考慮維護人員流動穩(wěn)定；當人員信息、人員操作信息在8小時時間節(jié)點高于1∶1，則考慮調崗或裁員；

6.3)人員安全控制：根據人員信息、人員操作信息設安全保護備注功能，按照操作信息備案安全防護操作信息、安全防護措施信息；執(zhí)行人員安全事故發(fā)生信息提示功能，同時發(fā)送數(shù)據至手機端

6.4)人員權限控制：中控室上位機對上述步驟6.1)-6.3)執(zhí)行審核、審批功能。

本發(fā)明的有益效果在于：本申請通過在中控室上位機內設置有工藝控制模塊、運行成本控制模塊、人員控制模塊，分別用于對工藝、運行成本和人員進行控制，中控室上位機內信息還可通過無線網的形式與手機端進行數(shù)據傳輸，手機端執(zhí)行預警提示功能，執(zhí)行工單操作信息錄入于、數(shù)據分析結果呈現(xiàn)功能；該系統(tǒng)集工藝、成本、人員智能化控制于一體，全面及時的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的全方位智能化控制，實現(xiàn)廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行、成本降低、人員高效。

同時針對工業(yè)廢水污染物濃度高、毒性強、水質水量波動顯著、廢水處理難度大特點，通過采用該系統(tǒng)，可以提高工業(yè)廢水系統(tǒng)耐多發(fā)沖擊，并顯著提高沖擊后系統(tǒng)修復時間；并且通過各個環(huán)節(jié)的預處理、生化處理、深度處理以及回用處理等多級聯(lián)動處理措施，降低能耗及藥劑消耗，減少成本及對環(huán)境造成的污染；最后通過控制系統(tǒng)提高現(xiàn)場巡檢、維修及檢測工作效率及操作安全，提高了控制的專業(yè)性、信息傳輸及分析能力顯著提高，并且使人遠離廢水處理過程中的有毒物質影響。

附圖說明

結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明：

圖1為本申請系統(tǒng)總體結構框圖；

圖2為本申請中工藝控制流程的結構框圖；

圖3為本申請中運行成本控制流程的結構框圖；

圖4為本申請中人員控制流程的結構框圖；

具體實施方式

以下將根據附圖所示的優(yōu)選實施例，對本發(fā)明進行詳細解釋，然而本發(fā)明不限于該實施例。

結合附圖1-4，對本技術方案進行介紹：

本申請的主要關鍵點在于通過中控室上位機實現(xiàn)對整個處理過程的工藝控制、運行成本控制、人員控制，分別實現(xiàn)對工藝、運行成本和人員進行控制，中控室上位機內信息還可通過無線網的形式與手機端進行數(shù)據傳輸，手機端執(zhí)行預警提示功能，執(zhí)行工單操作信息錄入于、數(shù)據分析結果呈現(xiàn)功能；該系統(tǒng)集工藝、成本、人員智能化控制于一體，全面及時的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的全方位智能化控制。

工藝控制：中控室上位機設定進水水質、水量閾值，設定各單元內部關鍵運行參數(shù)閾值，執(zhí)行在線監(jiān)測儀表數(shù)據、臺賬數(shù)據、模型的預警預測功能，控制各單元進水水質、水量，控制各單元運行，實現(xiàn)中控室上位機實現(xiàn)控制工業(yè)廢水高濃度、有毒污染物、水質水量波動，避免廢水處理工藝系統(tǒng)造成沖擊；實現(xiàn)沖擊情況下各單元可分離，避免沖擊造成連鎖效應；實現(xiàn)沖擊情況下各單元可分離，縮短受沖擊后系統(tǒng)修復時間，其具體步驟如下：

1)進水水質、水量控制：進水管道的在線監(jiān)測儀表與中控室上位機連接，根據工藝參數(shù)設定在線監(jiān)測儀表閾值；當進水水質、水量在設定閾值范圍內，進水管道上前端閥門、后端閥門均處于開啟狀態(tài)，跨越管道上跨越閥門處于關閉狀態(tài)；當進水水質、水量超過設定閾值，中控室上位機自動啟動關閉進水管道前端閥門功能，同時啟動開啟跨越管道跨越閥門功能，實現(xiàn)超閾值廢水進入事故池或暫存池的功能；當進水水質、水量超過設定閾值，且中控室自動啟動關閉進水管道后端閥門功能，同時開啟跨越管道跨越閥門功能后，在線監(jiān)測儀表繼續(xù)顯示進水水質、水量超過設定閾值，則立即啟動關閉進水管道前端閥門功能，實現(xiàn)超閾值廢水進入事故池或暫存池的功能，中控室上位機發(fā)送提示信息給手機端，預警并提示對儀表、設備進行檢查、維修；事故池、暫存池管道上設置回流閥門，并與中控室上位機連接，在線監(jiān)測儀表數(shù)值恢復閾值范圍時，執(zhí)行事故池、暫存池回流閥門開啟功能，事故池暫存池內超閾值廢水按照進水量5％回流；

2)出水水質、水量控制：出水管道的在線監(jiān)測儀表與中控室上位機連接，根據工藝參數(shù)設定在線監(jiān)測儀表閾值；當出水水質在閾值范圍內，在線檢測儀表控制出水水質穩(wěn)定運行；當出水水質超過閾值范圍，中控室啟動設備調控功能，啟動投藥設備，當出水水質恢復到閾值范圍內時，調控結束；當出水水質超過閾值范圍，中控室啟動設備調控功能，在線監(jiān)測儀表持續(xù)顯示出水水質超過設定閾值時長≥12h，則中控室上位機發(fā)送提示信息給手機端，預警并提示對儀表、設備進行檢查、維修；

3)預警控制：所述工藝控制模塊內還設置有工藝實時預警、預測預警模塊；中控室上位機對在線監(jiān)測儀表實時數(shù)據執(zhí)行數(shù)據存儲功能，存儲數(shù)據實時傳輸至工藝實時預警、預測預警模塊；所述工藝實時預警模塊用于當進水口水質、水量和出水口水質超過在線監(jiān)測儀表閾值時，在中控室上位機及手機端進行預警提示，同時中控室上位機分別執(zhí)行進水、出水的水量、水質控制步驟；所述預測預警模塊用于采集進水口水質、水量和出水口水質，根據工藝設計參數(shù)，通過內置的數(shù)學模型預測出水水質、水量，當預測結果超過在線監(jiān)測儀表閾值時，在中控室上位機及手機端進行預警提示，同時中控室上位機執(zhí)行出水的水量、水質控制步驟，其具體步驟如下：

運行成本控制：中控室上位機設定進水水質、水量閾值，設定各單元內部關鍵運行參數(shù)閾值，執(zhí)行進水水質、水量、單元內部關鍵參數(shù)控制設備藥劑投加量功能，執(zhí)行處理水量、藥劑投加量、藥劑價格、單位水量藥劑價格計算功能，實現(xiàn)投藥量控制，實現(xiàn)藥劑成本控制。

中控室上位機設定進水水質、水量閾值，設定各單元內部關鍵運行參數(shù)閾值，執(zhí)行進水水質、水量、單元內部關鍵參數(shù)控制儀表、設備檢查、維護、維修功能，執(zhí)行維修、維護價格計算及存儲功能，實現(xiàn)維修、維護成本控制。中控室上位機設定進水水質、水量閾值，設定各單元內部關鍵運行參數(shù)閾值，執(zhí)行進水水質、水量、單元內部關鍵參數(shù)控制設備運行功能，執(zhí)行設備能耗價格計算及存儲功能，實現(xiàn)能耗控制。

中控室上位機執(zhí)行人員信息、人員操作信息計算功能，將人員信息、人員操作信息按照時間節(jié)點順序呈現(xiàn)，實現(xiàn)中控室上位機內信息通過無線網的形式與手機端進行數(shù)據傳輸，執(zhí)行預警提示、檢查/維修工單派送及完成信息反饋功能，實現(xiàn)人員操作控制，具體包含如下步驟：

1)藥劑控制：中控室上位機對在線監(jiān)測儀表實時數(shù)據執(zhí)行數(shù)據計算及存儲功能，將出水量、藥劑投加量、藥劑價格計算并輸出單位水量藥劑價格；并將廢水處理單元出水量、藥劑投加量、藥劑價格、單位水量藥劑價格按照時間節(jié)點順序呈現(xiàn)；根據工藝參數(shù)設定藥劑投加量、單位水量藥劑價格閾值；當藥劑投加量、單位水量藥劑價在閾值范圍內，中控室關閉提示功能；當藥劑投加量、單位水量藥劑價超過閾值范圍，中控室啟動提示功能；同時計算藥劑價格，發(fā)送預警信息給手機端；

2)維修維護成本控制：中控室上位機執(zhí)行維修、維護價格計算及存儲功能，計算及存儲內容包括：中控室上位機提示的儀表、設備進行檢查、維修數(shù)據，儀表、設備檢查、維修現(xiàn)場數(shù)據，以及關鍵設備進行點檢、維護；根據工藝設計儀表、設備型號歸類數(shù)據；同型號設備維修/維護頻度占比低于均值30％，中控室關閉提示功能；同型號設備維修/維護頻度占比高于均值30％，中控室啟動提示功能，并計算維修維護價格，同時發(fā)送預警信息給手機端；

3)能耗控制：中控室上位機執(zhí)行設備能耗價格計算及存儲功能；根據工藝參數(shù)設備功率、單位用電價格設定用電量閾值；當用電量在閾值范圍內，中控室關閉提示功能；當藥用電量超過閾值范圍，中控室啟動提示功能，并計算能耗價格，同時發(fā)送預警信息給手機端；

4)人員操作控制：中控室上位機執(zhí)行人員信息、人員操作信息計算功能。將人員信息、人員操作信息按照時間節(jié)點順序呈現(xiàn)，并計算人員費用；同時發(fā)送具體信息給手機端；

5)設備折舊控制：中控室上位機執(zhí)行工藝設計儀表、設備折舊數(shù)據計算功能；將儀表、設備折舊按照時間節(jié)點分配，并計算折舊費用；同時發(fā)送具體信息給手機端；

6)總成本控制：中控室上位機執(zhí)行運行成本計算及存儲功能，計算內容包括：藥劑、維修維護、能耗、人員、折舊成本數(shù)據，同時發(fā)送數(shù)據至手機端。

人員控制：中控室上位機執(zhí)行人員信息、人員操作信息、安全操作信息計算功能，執(zhí)行人員崗位互補替換、維護人員流動穩(wěn)定、調崗或裁員分析功能，執(zhí)行人員安全事故發(fā)生信息提示功能。實現(xiàn)人員數(shù)量、人員效率、人員安全、人員權限的控制功能，其具體步驟如下：

1)人員數(shù)量控制：當人員信息、人員操作信息在同時間節(jié)點備用人數(shù)低于25％，則考慮崗位互補替換；當人員信息、人員操作信息在同時間節(jié)點備用人數(shù)為25％，則考慮維護人員流動穩(wěn)定；當人員信息、人員操作信息在同時間節(jié)點備用人數(shù)高于25％，則考慮調崗或裁員；

2)人員效率控制：當人員信息、人員操作信息在8小時時間節(jié)點低于1∶1，則考慮崗位互補替換；當人員信息、人員操作信息在8小時時間節(jié)點為1∶1，則考慮維護人員流動穩(wěn)定；當人員信息、人員操作信息在8小時時間節(jié)點高于1∶1，則考慮調崗或裁員；

3)人員安全控制：根據人員信息、人員操作信息設安全保護備注功能，按照操作信息備案安全防護操作信息、安全防護措施信息；執(zhí)行人員安全事故發(fā)生信息提示功能，同時發(fā)送數(shù)據至手機端

4)人員權限控制：中控室上位機對上述步驟6.1)-6.3)執(zhí)行審核、審批功能。

綜上，采用發(fā)明提供的基于數(shù)據智能分析的工業(yè)廢水處理控制系統(tǒng)，集成工藝、成本、人員智能化控制于一體，全面及時的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的全方位智能化控制，實現(xiàn)廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行、成本降低、人員高效。