(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111522150.5 (22)申请日 2021.12.13 (71)申请人 德汶环保科技有限公司 地址 610000 四川省成 都市青羊区腾飞大 道189号15 栋901号 (72)发明人 余庆　许娟　杨帆　吴蜀青　 李意林　 (74)专利代理 机构 成都时誉知识产权代理事务 所(普通合伙) 5125 0 代理人 李双 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种基于数据挖掘和智能算法的污水处理 分析及控制方法 (57)摘要 本发明涉及污水治理领域， 提供一种基于数 据挖掘和智能算法的污水处理分析及控制方法， 污水处理终端设置气象数据采集系统、 进水COD 仪、 TN仪、 pH计、 温度计、 进水流量计、 ORP仪、 出水 在线监测仪、 若干台泵、 若干加药设备 以及若干 台鼓风机， 建立中央控制系统和CPS微控制单元， 所述中央控制系统和现场CPS微控制单元中预存 有基于大量污水处理厂运行数据建立算法模型 训练完成的信息物理系统， 各项仪表 参数作为所 述信息物理系统的输入， 所述信息物理系统的输 出为对应的操作指令， 通过操作指令驱动泵、 加 药设备以及鼓风机， 工作的目标时长和功率， 中 央控制系统还通过通信模块将上层控制和决策 策略发送给CPS微控制单元， 反馈控制污水处理 终端的各项 控制参数。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114398821 A 2022.04.26 CN 114398821 A 1.一种基于数据挖掘和智能算法的污水处理分析及控制方法， 其特征在于， 污水处理 终端设置气象数据采集系统、 进 水COD仪、 TN仪、 pH计、 温度计、 进 水流量计、 ORP仪、 出水在线 监测仪、 若干台泵、 若干加药设备以及若干台鼓风机， 建立中央控制系统， 将上述仪表连接 到CPS微控制单元上， 气象数据采集系统、 进水COD仪、 TN仪、 pH计、 温度计、 进水流量计、 ORP 仪、 出水在 线监测仪与CPS微控制单元连接， 所述CPS微控制单元与若干台泵、 若干加药设备 以及若干台鼓风机连接， 所述CP S微控制单 元通过通讯模块和网络与中央控制系统相连。 所述CPS微控制单元和中央控制系统中预存有训练完成的神经网络预测模型， 各项仪 表参数作为所述神经网络预测模型的输入， 所述神经网络预测模型的输出为对应的操作指 令， 通过操作指令驱动泵、 加药机和鼓风机等的工作的目标时长和功率， 所述CPS微控制单 元还连接有通信模块， 通过通信模块向移动终端发送污水处 理终端的各项仪表数据。 2.根据权利要求1所述的一种基于数据挖掘和智能算法的污水处理分析及控制方法， 其特征在于， 所述气象数据采集系统、 进水COD仪、 TN仪、 pH计、 温度计、 进水流量计、 ORP仪、 出水在线监测仪， 所述CPS微控制单元分别采集分别具有独立调节周期和调节幅度的九种 变量信号， 即气象数据、 进水COD值、 污水处理终端pH值、 污水处理终端温度、 ORP、 出水COD 值、 出水氨氮值、 出水TN值和出水总磷值。 3.根据权利要求2所述的一种基于数据挖掘和智能算法的污水处理分析及控制方法， 其特征在于， 神经网络预测模型包括有服务层、 输入层、 应用层、 隐含层、 连接层和 输出层， 其中通过同步历史数据训练连接层的传输函数 得到训练完成的神经网络预测模型。 4.根据权利要求3所述的一种基于数据挖掘和智能算法的污水处理分析及控制方法， 其特征在于， 所述连接层的训练内容包括下列步骤： 步骤S1： 采集T0时间段内的九种变量信号和故障报警状态值， T0时间段包含有若干个 单位时间t， 在故障报警状态下， 按照时间序列统计单位时间的九种变量信号， 发送至步骤 S2； 步骤S2： 对多个故障报警状态下的九种变量信号进行回归计算， 得到单位时间内的九 种变量信号的线性关系； 步骤S3： 结合T0时间段内， 水质的进水COD值、 污水处理终端pH值、 污水处理终端温度、 ORP、 出水COD值、 出水氨氮值、 出水TN值、 出水总磷值和泵、 加药机和鼓风机的操作指令， 通 过数据挖掘与分析 得到训练后的连接层非线性 函数。 5.根据权利要求1所述的一种基于数据挖掘和智能算法的污水处理分析及控制方法， 其特征在于， 通过不同的所述操作指令驱动泵、 加药机和鼓风机等设备在对应的转速和功 率下进行工作， 将操作指令分解成从低到高的不同紧急度等级， 紧急度等级越高， 对应的 泵、 加药机和鼓风机的功率越大。 6.根据权利要求5所述的一种基于数据挖掘和智能算法的污水处理分析及控制方法， 其特征在于， 所述CPS微控制单元发出紧急度等级的判断标准包括有一级A标准、 一级B标准 以及可设定的其它排放标准， 一级A标准中的COD、 氨氮、 TN和TP控制的目标值小于一级B标 准中的COD、 氨 氮、 TN和TP控制的目标值。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114398821 A 2一种基于数据 挖掘和智能算法的污水 处理分析及控制方 法 技术领域 [0001]本发明涉及乡镇和农村污水处理技术领域， 具体涉及一种基于数据挖掘和智能算 法的污水处 理分析及控制方法。 背景技术 [0002]根据农村不同区位条件、 村庄人口聚集程度、 污水产生规模， 因地制宜采用污染治 理与资源利用相结合、 工程措施与生态措施相结合、 集中与分散相结合的建设模式和处理 工艺。 [0003]基于我国农村分布较广、 农户居住分散、 水量水质波动性大等特点。 针对农村基础 设施建设不 足， 污水收集输送管网不完善， 人员文化水平普遍不高， 操作管理 能力较弱等问 题， 开发适宜于我国农村的污水 处理新技术， 具有低投资、 低能耗、 操作维护简单、 污染物去 除效率高等特点， 不仅是企业生存和发展的迫切需求， 更是农村污水治理行业健康发展、 实 现美丽乡村的迫切需求。 CP S微控制单 元 发明内容 [0004]本发明目的在于提供一种基于数据挖掘和智能算法的污水处理分析及控制方法， 所述中央控制系统和现场CPS微控制单元(CPSM,CPS  Microcontroller ‑Unit)中预存有基 于大量污水处理厂运行数据建立算法模型训练完成的信息物理系统， 各项仪表参数作为所 述信息物理系统的输入， 所述信息物理系统的输出为对应的操作指令， 通过操作指令驱动 泵、 加药设备以及鼓风机， 工作的目标时长和功率。 [0005]为实现上述目的， 本发明所采用的技术方案是： 一种基于数据挖掘和智能算法的 污水处理分析及控制方法， 污水处理终端设置气象数据采集系统、 进水COD仪、 TN  仪、 pH计、 温度计、 进水流量计、 ORP 仪、 出水在线监测仪、 若干台泵、 若干加药设备以及 若干台鼓风机， 建立中央控制系统， 将上述仪表连接到CPS微控制单元上， 气象数据采集系统、 进水COD仪、 TN仪、 pH计、 温度计、 进水流量计、 ORP仪、 出水在线监测仪与CPS微控制单元连接， 所述CPS微 控制单元与若干台泵、 若干加药设备以及若干台鼓风机连接， 所述CPS微控制单元通过通讯 模块和网络与中央控制系统相连， [0006]所述CPS微控制单元和中央控制系统中预存有训练完成的神经网络预测模型， 各 项仪表参数作为所述神经网络预测模型的输入， 所述神经网络预测模型的输出为对应的操 作指令， 通过操作指令驱动泵、 加药机和鼓风机等的工作的目标时长和功率， 所述CPS微控 制单元还连接有通信模块， 通过通信模块向移动终端发送污水处 理终端的各项仪表数据。 [0007]优选的， 所述气象数据采集系统、 进水COD仪、 TN仪、 p H计、 温度计、 进水流量计、 ORP 仪、 出水在 线监测仪， 所述CPS微控制单元分别采集分别具有独立调节周期和调节幅度的九 种变量信号， 即气象数据、 进水COD值、 污水处理终端pH  值、 污水处理终端温度、 ORP、 出水 COD值、 出 水氨氮值、 出水TN值和出水总磷值。 [0008]优选的， 神经网络预测模型包括有输入层、 隐含层、 连接层和输出层， 其中通过同说　明　书 1/4 页 3 CN 114398821 A 3