本发明属于水处理控制，涉及一种aop水处理消毒的控制系统及方法。
背景技术：
1、aop指高级氧化技术，通过高压电解高浓度的氧气，产生羟基自由基(·oh)，羟基自由基具有强氧化性，其本质是利用羟基自由基氧化降解水中的各种污染物的化学反应。aop虽能够完成水体的消毒作用，但在消毒过程中仍存在以下问题：臭氧制造的过程中，氧气的生成量没有做计量，直接就进入臭氧发生器进行反应；在紫外线灯运行是否正常没有指示；在臭氧和水进入臭氧反应罐前，没有监测水压是否符合要求；没有监测臭氧破坏器的温度是否满足温度要求。综上，由于现有技术没有对水处理全过程的监测，导致aop具有不稳定性，消毒效率随之降低。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种aop水处理消毒的控制系统及方法。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
3、第一方面，本技术提供了一种aop水处理消毒的控制系统，包括监测模块、分析模块和控制模块，所述监测模块、分析模块和控制模块通信连接，其中：
4、所述监测模块，用于监测并获取一段时间序列aop水处理消毒过程的工作数据，所述工作数据包括制氧机的氧气流量、系统进水流量、系统进水水质、紫外灯运行状态和臭氧破坏器的温度；
5、所述分析模块，用于将实时监测的时间序列工作数据输入离线训练的尾气分析单元中，预测各尾气排放等级的发生概率；所述离线训练的尾气分析单元，包括以下构建步骤：
6、s1、收集大规模历史时期的aop水处理消毒过程的工作数据，以及对应的尾气排放量；
7、s2、采用k-means聚类方法将尾气排放量划分不同的尾气排放等级；
8、s3、以aop水处理消毒过程的工作数据为解释变量，对应的尾气排放量为响应变量，构建贝叶斯网络模型；
9、所述控制模块，用于根据各尾气排放等级的发生概率，对制氧机的氧气流量、系统进水流量、系统进水水质和臭氧破坏器的温度进行控制调整。
10、进一步地，所述监测模块，当制氧机的氧气流量低于设定氧气流量值时，通过相应的指示灯显示气压过低，同时设备停止运行；当系统进水流量水压低于设定水流量值时，流量过低异常指示灯亮起，工作人员检查管路供水和旁通阀门开启情况，水流量正常后，流量过低异常指示灯灭，重新启动设备；当紫外灯运行状态未达到正常工作状态时，报警提示并停止设备运行；当臭氧破坏器的温度未达到设定温度以上时，破坏器温度过低指示灯开始告警，臭氧破坏器继续加热并暂时停止工作，若加热一段时间仍未达到设定温度，工作人员对设备进行检查，无误后，重新启动设备，待达到设定温度后，异常指示灯灭，臭氧发生器继续工作。
11、进一步地，步骤s2中，所述采用k-means聚类方法将尾气排放量划分不同的尾气排放等级，包括以下步骤：
12、s21、归一化处理：对尾气排放量数据样本进行归一化处理；
13、s22、初始化聚类中心：随机选取数据空间中的若干个数据对象作为初始聚类中心；
14、s23、初始化聚类簇：计算所有数据对象与初始聚类中心之间的欧式距离，将各数据对象划分至与其欧氏距离最小的初始聚类中心中，形成初始聚类簇；
15、s24、更新聚类中心：计算各初始聚类簇的数据对象的平均值，以该平均值作为新聚类中心；
16、s25、确定最终聚类簇：重复再次计算所有数据对象与新聚类中心之间的欧式距离，将各数据对象划分至与其欧氏距离最小的新聚类中心中，形成新聚类簇；再次计算各新聚类簇的平均值作为新聚类中心，直至新聚类中心不再发生改变，确定最终聚类簇，并根据最终聚类簇的数值范围大小，确定各最终聚类簇所对应的尾气排放等级。
17、进一步地，步骤s21中，所述归一化处理，计算公式为：
18、
19、式中，yi为归一化后的尾气排放量数据变量第i个数据样本；ki为尾气排放量数据变量第i个数据样本；kmax表示尾气排放量数据变量所有数据样本的最大值；kmin表示尾气排放量数据变量所有数据样本的最小值。
20、进一步地，步骤s23中，所述欧式距离，计算公式为：
21、
22、式中，d(x,ci)表示欧式距离函数；x为归一化后的数据对象；ci表示第i个聚类中心；n为数据集的样本数；xj表示数据集中第j个变量的数据对象；cij表示第j个变量的第i个聚类中心。
23、进一步地，步骤s3中，所述贝叶斯网络模型，包括以下步骤：
24、s31、确定网络连接关系：以aop水处理消毒过程的工作数据作为父节点，对应的尾气排放量作为子节点，连接父节点与子节点，形成贝叶斯网络模型结构；
25、s32、数据参数化处理：根据预设的标准估计父节点和子节点的参数；
26、s33、构建条件概率表：根据数据参数化处理得到的参数，构建父节点与子节点参数之间相互关联的条件概率表。
27、进一步地，步骤s32中，所述根据预设的标准估计父节点和子节点的参数，具体为根据aop水处理消毒过程的工作数据数值范围，采用预设的标准将父节点划分成“高”、“中”和“低”三种等级参数；尾气排放量数据根据已划分的尾气排放等级确定对应的等级参数。
28、进一步地，步骤s33中，所述根据数据参数化处理得到的参数，构建父节点与子节点参数之间相互关联的条件概率表，具体为：对于每个变量的参数，给其父节点的情况下，计算其在父节点的联合条件概率，公式为：
29、
30、式中，p(u)表示为一组节点u＝b1，b2，……，bn的联合条件概率；pa(bi)为贝叶斯网络中节点bi的父节点集合；p(bi)表示目标节点bi的先验概率。
31、进一步地，控制模块中，所述根据各尾气排放等级的发生概率，对aop水处理消毒的工作数据进行控制调整，包括以下步骤：
32、设定尾气排放等级阈值；
33、监测超过尾气排放等级阈值的尾气排放等级发生概率；
34、当监测的尾气排放等级发生概率超过设定的概率阈值时，遍历各工作数据变量“高”等级参数的概率分布；
35、当某个工作数据变量的“高”等级参数概率超过预设的概率阈值时，对该工作数据变量进行控制调整。
36、第二方面，本技术提供了一种aop水处理消毒的控制方法，应用于如上所述的一种aop水处理消毒的控制系统，包括以下步骤：
37、收集大规模历史时期的aop水处理消毒过程的工作数据，以及对应的尾气排放量；所述工作数据包括制氧机的氧气流量、系统进水流量、系统进水水质、紫外灯运行状态和臭氧破坏器的温度；
38、采用k-means聚类方法将尾气排放量划分不同的尾气排放等级；
39、以aop水处理消毒过程的工作数据为解释变量，对应的尾气排放量为响应变量，构建贝叶斯网络模型；
40、监测并获取一段时间序列aop水处理消毒过程的工作数据；
41、将实时监测的时间序列工作数据输入贝叶斯网络模型中，预测各尾气排放等级的发生概率；
42、根据各尾气排放等级的发生概率，对制氧机的氧气流量、系统进水流量、系统进水水质和臭氧破坏器的温度进行控制调整。
43、本发明的有益效果：
44、1)通过监测并获取一段时间序列aop水处理消毒过程的工作数据，包括制氧机的氧气流量、系统进水流量、系统进水水质、紫外灯运行状态和臭氧破坏器的温度，解决了现有技术没有对水处理全过程的监测，导致aop具有不稳定性，消毒效率随之降低的问题。
45、2)通过收集大规模历史时期的aop水处理消毒过程的工作数据，以及对应的尾气排放量；采用k-means聚类方法将尾气排放量划分不同的尾气排放等级；以aop水处理消毒过程的工作数据为解释变量，对应的尾气排放量为响应变量，构建贝叶斯网络模型。解决了现有技术无法建立aop水处理消毒过程工作数据对应尾气排放量之间的联系，导致无法提前预测尾气排放进行控制调整，使尾气排放达标的问题。
1.一种aop水处理消毒的控制系统，其特征在于：包括监测模块、分析模块和控制模块，所述监测模块、分析模块和控制模块通信连接，其中：
2.根据权利要求1所述的一种aop水处理消毒的控制系统，其特征在于：所述监测模块，当制氧机的氧气流量低于设定氧气流量值时，通过相应的指示灯显示气压过低，同时设备停止运行；当系统进水流量水压低于设定水流量值时，流量过低异常指示灯亮起，工作人员检查管路供水和旁通阀门开启情况，水流量正常后，流量过低异常指示灯灭，重新启动设备；当紫外灯运行状态未达到正常工作状态时，报警提示并停止设备运行；当臭氧破坏器的温度未达到设定温度以上时，破坏器温度过低指示灯开始告警，臭氧破坏器继续加热并暂时停止工作，若加热一段时间仍未达到设定温度，工作人员对设备进行检查，无误后，重新启动设备，待达到设定温度后，异常指示灯灭，臭氧发生器继续工作。
3.根据权利要求1所述的一种aop水处理消毒的控制系统，其特征在于：所述采用k-means聚类方法将尾气排放量划分不同的尾气排放等级，包括：
4.根据权利要求3所述的一种aop水处理消毒的控制系统，其特征在于：所述归一化处理，计算公式为：
5.根据权利要求3所述的一种aop水处理消毒的控制系统，其特征在于：所述欧式距离，计算公式为：
6.根据权利要求1所述的一种aop水处理消毒的控制系统，其特征在于：所述贝叶斯网络模型，包括：
7.根据权利要求6所述的一种aop水处理消毒的控制系统，其特征在于：所述根据预设的标准估计父节点和子节点的参数，具体为根据aop水处理消毒过程的工作数据数值范围，采用预设的标准将父节点划分成“高”、“中”和“低”三种等级参数；尾气排放量数据根据已划分的尾气排放等级确定对应的等级参数。
8.根据权利要求6所述的一种aop水处理消毒的控制系统，其特征在于：所述根据数据参数化处理得到的参数，构建父节点与子节点参数之间相互关联的条件概率表，具体为：对于每个变量的参数，给其父节点的情况下，计算其在父节点的联合条件概率，公式为：
9.根据权利要求7所述的一种aop水处理消毒的控制系统，其特征在于：控制模块中，所述根据各尾气排放等级的发生概率，对aop水处理消毒的工作数据进行控制调整，包括以下步骤：
10.一种aop水处理消毒的控制方法，其特征在于：应用于如权利要求1-9任一项所述的一种aop水处理消毒的控制系统，包括以下步骤：
