[發明專利]一種基于有向無環圖的污水處理工藝分析診斷方法

在審

• 申請號: 202011522109.3
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112580810A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 羅晉;徐鵬;陳翰
• 申請（專利權）人: 濟南中科成水質凈化有限公司
• 主分類號: G06N5/04
• 分類號: G06N5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于有向無環圖的污水處理工藝分析方法，讀取各在線儀表實時數據；結合已有參數，計算工藝指標(V)；以工藝指標(V)在工藝鏈中順序以及指標反應機理，在指標間建立有向的關系(E)，在有限數量的指標中對其窮盡，用文字對其關系進行標記；一種基于有向無環圖的污水處理工藝的診斷方法，以圖中特征值為所有節點為對象建立集合(E’)；以集合中的節點為對象，建立有向無環圖G的有向無環圖子集(G’)；在圖G’中對聯通狀態的節點E’間進行路徑搜索，并取最大路徑建立集合R。本發明不僅可快速構建指標關聯，而且隨著節點的簡單增減，即輕易修改有向無環圖路徑，自動生成相應推理路徑。

技術領域

本發明涉及污水處理工藝分析技術領域，具體為一種基于有向無環圖的污水處理工藝分析診斷方法。

背景技術

污水處理工藝復雜，且受進水水質、水量、穩定等外界不確定因素的影響較大，需要持續關注系統工藝運行狀態以便第一時間發現問題，及時做出工藝決策。

傳統的污水處理運行分析工作中，常受數據處理能力所限，僅能關注到如溶解氧、污泥濃度、ORP、進出水水質等部分指標狀況，較難做到對系統多指標進行實時的問題分析與工藝診斷。傳統機理模型需要調參的基礎數據量大，且十分依賴數據及儀表的準確性，容錯性不好，且由于模型過于復雜使運行人員不易通過模型行為判斷系統狀態；而專家系統是通過植入規則來實現對工藝調控的決策。但存在過于依賴某個關鍵變量、生成中的分析決策過于機械、知識庫推理質量過于依賴內置規則，分析結論與實際運行情況偏差較大等問題，實用性較弱。

生化反應特點決定了污水處理系統的復雜性，是導致難以直接判別工藝問題的主要原因。而實際污水處理生產中，運行人員主要依靠分析指標異常程度與異常指標的關聯來識別工藝問題并用于后續工藝調控決策，目前亟需簡單易理解且魯棒性較強的實際生產實用的工藝分析方法。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于有向無環圖進行污水處理工藝分析診斷方法。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于有向無環圖的污水處理工藝分析方法，包括以下步驟：

S1、讀取污水處理廠各在線儀表實時數據；

S2、結合已有建成構筑物的參數，計算相關工藝指標(V)；

S3、以相關工藝指標(V)在工藝鏈中發生順序以及指標間反應機理為指導，在兩兩指標間建立有向的關系(E)并在有限數量的指標中對其窮盡，并通過文字對其關系進行標記。

優選的，本發明中主要考慮指標計算數學表達式決定的規律性關系、限制性關系、指導決定性關系，故指標間關聯總是單向的，依此構建有向無環圖G(E,V)。

優選的，不同指標構成所述有向無環圖G的各節點，且具有特征值。

優選的，所述節點特征值的計算用指標偏離正常值的程度表示，規定，指標值處于正常工況時的平均值時取值為0，當達到或超過歷史或設定預警臨界值的上下限時其值標記為異常，取值為1或-1；指標值處于正常工況與臨界值之間時，其特征值應在-1至1范圍波動。

一種基于有向無環圖的污水處理工藝的診斷方法，包括以下步驟：

S1、以所述圖中特征值為異常狀態的所有節點為對象建立集合(E’)；

S2、以所述集合中的節點為對象，建立有向無環圖G的有向無環圖子集(G’)；

S3、在圖G’中對聯通狀態的節點E’間進行路徑搜索，并取最大路徑，建立集合R。

優選的，所述集合R即為在異常工藝指標間構成的所有邏輯鏈，結合所述對各關系的標記，構成語義網絡。