恭喜江苏斯盖环保科技有限公司卢琛获国家专利权
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龙图腾网恭喜江苏斯盖环保科技有限公司申请的专利一种基于云计算的污水处理设备故障监测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118964833B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410893532.6,技术领域涉及:G06F18/10;该发明授权一种基于云计算的污水处理设备故障监测方法是由卢琛;卢玉强;李晓伟设计研发完成,并于2024-07-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于云计算的污水处理设备故障监测方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于云计算的污水处理设备故障监测方法,具体涉及云计算技术领域,具体步骤包括通过传感器采集水处理设备的水信号和电信号并传输至云计算平台,利用云计算平台的分布式数据库存储水信号和电信号并对数据进行预处理,对水信号和电信号进行处理分析,运用机器学习算法构建故障检测模型,利用水处理设备的历史故障数据和常规运行数据进行标签训练,通过交叉验证评估故障检测模型的性能,运用云计算平台的监控服务对设备运行进行状态进行实时监控,根据故障检测模型对水处理设备的运行数据进行预测,当预测到水处理设备故障异常时,触发警报机制,有效解决大规模高标准污水处理厂的数据处理能力短缺问题。
本发明授权一种基于云计算的污水处理设备故障监测方法在权利要求书中公布了:1.一种基于云计算的污水处理设备故障监测方法,其特征在于,具体步骤包括:通过传感器采集水处理设备的水信号和电信号,并将水信号和电信号通过网络传输至云计算平台;利用云计算平台的分布式数据库存储水信号和电信号,并对数据进行预处理,使用云计算平台的实时处理框架对水信号和电信号进行处理分析;运用机器学习算法构建故障检测模型,利用水处理设备的历史故障数据和常规运行数据进行标签训练,通过交叉验证评估故障检测模型的性能;运用云计算平台的监控服务对设备运行进行状态进行实时监控,根据故障检测模型对水处理设备的运行数据进行预测,当预测到水处理设备故障异常时,触发警报机制;使用云计算平台的实时处理框架对数据进行处理的方法为:填补缺失数据或删除包含缺失值的数据记录,识别和处理数据异常值;使用低通滤波、高通滤波或带通滤波等方法,去除数据中的噪声,通过小波变换分解信号,去除高频噪声部分信号;将数据转换为标准正态分布,通常减去均值并除以标准差,使数据具有均值为0,标准差为1的分布,将数据缩放到特定范围,特定范围为[0,1]或[-1,1];选择模型特征,从原始数据中提取特征,包括频域特征、时域特征;通过移动平均法或指数平滑法平滑数据,并将连续数据离散化;运用机器学习算法构建故障检测模型进行故障检测的方法为:通过物联网网关将传感器数据接入数据流处理系统,将不同传感器的数据格式统一转换为标准化格式;使用缓冲区暂存数据,平滑数据流量,使用消息队列管理数据流;利用实时处理框架对数据流进行实时处理和分析,将数据流按时间窗口或滑动窗口进行分组,进行聚合操作;利用实时处理框架中的算法进行异常检测,识别出异常数据点,将实时数据输入训练好的机器学习模型,进行故障预测和预警;将处理后的实时数据存储到实时数据库,根据数据的实时性要求,对数据进行冷热分层存储;故障检测模型的生成方法为:获取传感器采集的水信号和电信号数据,以及水处理设备的运行日志数据,对数据中的缺失值、异常值进行预处理,并将数据进行归一化或标准化;根据水处理设备的运行日志,对数据中的故障点进行标注,将数据划分为正常和故障状态,对数据进行切割划分,分为训练集、验证集、测试集;以传感器采集的时间序列数据为原始特征,根据原始特征计算衍生特征,衍生特征包括原始数据的均值、极值、变率;使用滑动窗口技术将时间序列数据划分为多个重叠的子序列,每个子序列作为一个样本;构建基于长短期记忆网络的故障检测模型,输入层为时间序列数据,每个时间步对应传感器的一个数据点,LSTM以多个LSTM单元堆叠,全连接层连接LSTM层和输出层,根据预测目标设定输出层的节点数和激活函数,输出故障预测;使用交叉熵作为故障检测模型的损失函数,运用优化算法加速模型收敛;将数据分成小批量进行训练,检测验证集的损失值,当验证损失不再下降时停止训练,使用L2正则化或dropout技术减少过拟合;运用评估指标和混淆矩阵对故障检测模型进行评估,通过网格搜索或随机搜索调整模型的超参数,根据验证结果调整模型结构;衍生特征的计算方法为:标定设备振频为Vf,水质优化效率系数为Op,数据返回系数为Ec,则衍生特征为De,计算表达式为式中,设备振频为水处理设备的振动频率,水质优化效率系数为物理化学处理后水质质量指数与预设的目标水质质量指数的比值,数据返回系数为数据中缺失值、异常值与总数据值的比值,α、β分别为设备振频、水质优化效率系数与数据返回系数比值的权重系数,且α、β均为正数。
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