公布日：2024.05.03
申請日：2024.01.30
分類號：C02F3/00(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;G06V10/774(2022.01)I;G06V10/764(2022.01)I;G06V10/82(2022.01)I;G06V10/56(2022.01)I
摘要
本申請涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，公開一種一體化生活污水電極生物膜凈化系統(tǒng)及使用方法，系統(tǒng)包括：電極生物膜凈化裝置，對污水進行電極生物膜凈化處理；數(shù)據(jù)收集模塊，大量收集污水處理中的固體污物的圖像；圖像采集模塊，采集污水處理過程中的固體污物圖像；圖像預(yù)處理模塊，對采集到的圖像進行預(yù)處理；特征提取模塊，從預(yù)處理后的圖像中提取出固體污物的各種特征；污物識別模塊，確定固體污物的類型和大小。本發(fā)明通過水力驅(qū)動機構(gòu)及濾斗實現(xiàn)了在污水生物膜凈化前，濾斗對污水內(nèi)的固體污物進行過濾處理，同時在水力驅(qū)動機構(gòu)的作用下，使得濾斗進行自轉(zhuǎn)，從而提高過濾效率，有效的避免了污物堵塞管道，從而保證裝置的污水處理效率的效果。
權(quán)利要求書
1.一種一體化生活污水電極生物膜凈化系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、將污水通過電極生物膜凈化裝置的水力驅(qū)動機構(gòu)注入到過濾座內(nèi)，通過濾斗進行過濾，在污水經(jīng)過渦輪座時帶動渦輪轉(zhuǎn)動；S2、然后渦輪帶動從動輪B轉(zhuǎn)動，通過主動輪和從動輪A帶動環(huán)形齒條連接的濾斗進行自轉(zhuǎn)，快速過濾；S3、然后過濾的污水會抽入到生物膜凈化箱內(nèi)進行電極生物膜凈化污水；圖像采集模塊實時采集污水處理過程中濾斗內(nèi)的固體污物圖像；S4、圖像預(yù)處理模塊對采集到的圖像進行預(yù)處理，包括圖像灰度化、降噪和濾波操作；S5、特征提取模塊從預(yù)處理后的圖像中提取出固體污物的特征，包括顏色、形狀和紋理；S6、污物識別模塊根據(jù)從圖像中提取固體污物特征，進行固體污物分類和識別；S7、當污物識別模塊監(jiān)測到濾斗內(nèi)存有固體污物需要清理時，啟動電機帶動轉(zhuǎn)動座轉(zhuǎn)動一百八十度，右側(cè)的濾斗轉(zhuǎn)動到左側(cè)繼續(xù)對污水進行過濾；當左側(cè)的濾斗轉(zhuǎn)動到右側(cè)時；傳動輪與弧型齒條接觸；在弧型齒條的作用下，使得往復(fù)絲桿轉(zhuǎn)動；S8、往復(fù)絲桿會帶動移動架下移，此時在導(dǎo)向環(huán)的作用下使得驅(qū)動桿轉(zhuǎn)動；自清潔機構(gòu)將濾斗內(nèi)的污物清理出；刮板將擋蓋底部的污物清理掉；在轉(zhuǎn)動座轉(zhuǎn)動時，分離機構(gòu)對污物進行擠壓分離污水。
2.一種基于權(quán)利要求1的一體化生活污水電極生物膜凈化系統(tǒng)，包括電極生物膜凈化裝置、數(shù)據(jù)收集模塊、圖像采集模塊、圖像預(yù)處理模塊、特征提取模塊、污物識別模塊和PLC控制模塊，其特征在于：電極生物膜凈化裝置：對污水進行電極生物膜凈化處理；數(shù)據(jù)收集模塊：大量收集污水處理中的固體污物的圖像，將收集到的圖像分為訓(xùn)練集和測試集；圖像采集模塊：包括防水高清攝像頭和LED燈，實時采集污水處理過程中的固體污物圖像；圖像預(yù)處理模塊：對采集到的圖像進行預(yù)處理，包括圖像灰度化、降噪和濾波操作；特征提取模塊：從預(yù)處理后的圖像中提取出固體污物的各種特征，包括顏色、形狀和紋理；污物識別模塊：使用機器學(xué)習(xí)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對提取的特征進行分類和識別對污物的顏色、形狀和紋理特征進行學(xué)習(xí)和分類，以確定固體污物的類型和大�。�PLC控制模塊：與電極生物膜凈化裝置、圖像采集模塊、數(shù)據(jù)收集模塊和污物識別模塊網(wǎng)絡(luò)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化生活污水電極生物膜凈化系統(tǒng)的使用方法，其特征在于：所述電極生物膜凈化裝置包括：過濾座、生物膜凈化箱、水力驅(qū)動機構(gòu)、轉(zhuǎn)動座、濾斗、自清潔機構(gòu)和分離機構(gòu)，所述過濾座一側(cè)連接固定設(shè)置有生物膜凈化箱；水力驅(qū)動機構(gòu)固定設(shè)置于過濾座上；轉(zhuǎn)動座轉(zhuǎn)動連接設(shè)置于過濾座內(nèi)；轉(zhuǎn)動座上轉(zhuǎn)動連接設(shè)置有兩個濾斗；濾斗上滑動配合設(shè)置有自清潔機構(gòu)；分離機構(gòu)轉(zhuǎn)動連接設(shè)置于過濾座內(nèi)；其中，在進行生物膜凈化前，通過設(shè)置濾斗對污水內(nèi)的較大固定垃圾進行過濾處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一體化生活污水電極生物膜凈化系統(tǒng)的使用方法，其特征在于：所述水力驅(qū)動機構(gòu)包括渦輪座，渦輪座固定設(shè)置在過濾座上方；所述渦輪座一側(cè)通過出水管與過濾座相連通，所述渦輪座內(nèi)壁轉(zhuǎn)動連接設(shè)置有渦輪，渦輪座的輸入端連通設(shè)置有污水泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一體化生活污水電極生物膜凈化系統(tǒng)的使用方法，其特征在于：所述渦輪的一端穿過渦輪座并連接固定設(shè)置有主動輪，所述主動輪一側(cè)嚙合傳動設(shè)置有從動輪A，所述從動輪A的一端固定設(shè)置有從動輪B；所述濾斗上連接固定設(shè)置有環(huán)形齒條，所述環(huán)形齒條與從動輪B嚙合傳動設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化生活污水電極生物膜凈化系統(tǒng)的使用方法，其特征在于：所述濾斗一側(cè)轉(zhuǎn)動連接設(shè)置有往復(fù)絲桿，所述往復(fù)絲桿一端連接固定設(shè)置有傳動輪；所述過濾座一側(cè)內(nèi)壁連接固定設(shè)置有弧型齒條，所述弧型齒條與傳動輪嚙合傳動設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一體化生活污水電極生物膜凈化系統(tǒng)的使用方法，其特征在于：所述自清潔機構(gòu)包括移動架，所述移動架一端通過導(dǎo)向柱與往復(fù)絲桿滑動配合設(shè)置，所述移動架上固定設(shè)置有擋蓋，所述擋蓋上可轉(zhuǎn)動的設(shè)置有刮環(huán)，所述刮環(huán)與濾斗內(nèi)壁滑動接觸設(shè)置；所述移動架一側(cè)轉(zhuǎn)動連接設(shè)置有萬向節(jié)，所述萬向節(jié)一端與擋蓋轉(zhuǎn)動連接設(shè)置，所述萬向節(jié)另一端連接固定設(shè)置有驅(qū)動桿，所述驅(qū)動桿上開設(shè)有螺旋槽；萬向節(jié)上固定設(shè)置有刮板，刮板與擋蓋頂面摩擦接觸設(shè)置；所述濾斗上連接固定設(shè)置有導(dǎo)向環(huán)，所述導(dǎo)向環(huán)上的滑動柱與螺旋槽滑動配合設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化生活污水電極生物膜凈化系統(tǒng)的使用方法，其特征在于：所述過濾座上固定設(shè)置有電機，電機的轉(zhuǎn)軸穿過過濾座與轉(zhuǎn)動座固定設(shè)置，所述轉(zhuǎn)動座上連接固定設(shè)置有擋水板。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一體化生活污水電極生物膜凈化系統(tǒng)的使用方法，其特征在于：所述分離機構(gòu)包括擠壓座，所述擠壓座與過濾座一側(cè)內(nèi)壁滑動配合設(shè)置，所述擠壓座上連接固定設(shè)置有多個彈簧，所述彈簧另一端與過濾座內(nèi)壁連接固定設(shè)置，所述擠壓座一側(cè)活動接觸設(shè)置有斜面柱。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一體化生活污水電極生物膜凈化系統(tǒng)的使用方法，其特征在于：所述斜面柱一端與過濾座內(nèi)壁轉(zhuǎn)動連接設(shè)置，所述斜面柱的一端連接固定設(shè)置有錐齒輪；過濾座上可拆卸的固定設(shè)置有污物收集蓋；所述轉(zhuǎn)動座一端固定設(shè)置有兩個不完全錐齒輪，兩個不完全錐齒輪的齒錯位設(shè)置；所述不完全錐齒輪與錐齒輪嚙合傳動設(shè)置。
發(fā)明內(nèi)容
1.要解決的技術(shù)問題
本申請的目的在于提供一種一體化生活污水電極生物膜凈化系統(tǒng)及使用方法，解決了上述背景技術(shù)中提出的技術(shù)問題，實現(xiàn)了對污水中的固體污物進行過濾處理的技術(shù)效果。
2.技術(shù)方案
本申請實施例提供了一種一體化生活污水電極生物膜凈化系統(tǒng)，包括：
電極生物膜凈化裝置：對污水進行電極生物膜凈化處理；
數(shù)據(jù)收集模塊：大量收集污水處理中的固體污物的圖像，將收集到的圖像分為訓(xùn)練集和測試集；
圖像采集模塊：包括防水高清攝像頭和LED燈，實時采集污水處理過程中的固體污物圖像；
圖像預(yù)處理模塊：對采集到的圖像進行預(yù)處理，包括圖像灰度化、降噪、濾波等操作，以提高圖像的質(zhì)量和識別準確率；
特征提取模塊：從預(yù)處理后的圖像中提取出固體污物的各種特征，如顏色、形狀、紋理等，以便于后續(xù)的分類和識別；
污物識別模塊：使用機器學(xué)習(xí)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)對提取的特征進行分類和識別，CNN對污物的顏色、形狀、紋理等特征進行學(xué)習(xí)和分類，以確定固體污物的類型和大��；通過污物圖像的訓(xùn)練集對污物識別模塊進行訓(xùn)練，通過測試集進行測試，污物識別模塊可以從圖像中提取固體污物特征，并根據(jù)這些特征進行分類和識別。
PLC控制模塊：與電極生物膜凈化裝置、圖像采集模塊、數(shù)據(jù)收集模塊和污物識別模塊網(wǎng)絡(luò)連接，并控制其工作。
作為本發(fā)明一種可選方案，所述電極生物膜凈化裝置包括：過濾座、生物膜凈化箱、水力驅(qū)動機構(gòu)、轉(zhuǎn)動座、濾斗、自清潔機構(gòu)及分離機構(gòu)，所述過濾座一側(cè)連接固定設(shè)置有生物膜凈化箱；水力驅(qū)動機構(gòu)固定連接設(shè)置于過濾座上；轉(zhuǎn)動座轉(zhuǎn)動連接設(shè)置于過濾座內(nèi)；轉(zhuǎn)動座上轉(zhuǎn)動連接設(shè)置有兩個濾斗；濾斗上滑動配合設(shè)置有自清潔機構(gòu)；分離機構(gòu)轉(zhuǎn)動連接設(shè)置于過濾座內(nèi)；
其中，通過設(shè)置濾斗，能夠在進行生物膜凈化前，對污水內(nèi)的較大固定垃圾進行過濾處理，從而避免了垃圾堵塞設(shè)備管道，從而進一步提高了裝置對污水處理的效率。
作為本申請文件技術(shù)方案的一種可選方案，所述水力驅(qū)動機構(gòu)包括渦輪座，渦輪座固定設(shè)置在過濾座上方；所述渦輪座一側(cè)通過出水管與過濾座相連通，所述渦輪座內(nèi)壁轉(zhuǎn)動連接設(shè)置有渦輪，渦輪座的輸入端連通設(shè)置有污水泵。
通過采用上述技術(shù)方案，污水經(jīng)過渦輪座時，會帶動渦輪轉(zhuǎn)動。
作為本申請文件技術(shù)方案的一種可選方案，所述渦輪的一端穿過渦輪座并連接固定設(shè)置有主動輪，所述主動輪一側(cè)嚙合傳動設(shè)置有從動輪A，所述從動輪A的一端通過銷軸延伸至過濾座內(nèi)并連接固定設(shè)置有從動輪B；
所述濾斗上連接固定設(shè)置有環(huán)形齒條，所述環(huán)形齒條與從動輪B嚙合傳動設(shè)置。
通過采用上述技術(shù)方案，從動輪B轉(zhuǎn)動會帶動環(huán)形齒條501轉(zhuǎn)動，從而會帶動環(huán)形齒條連接的濾斗進行自轉(zhuǎn)。
作為本申請文件技術(shù)方案的一種可選方案，所述濾斗一側(cè)轉(zhuǎn)動連接設(shè)置有往復(fù)絲桿，所述往復(fù)絲桿上端連接固定設(shè)置有傳動輪；
所述過濾座一側(cè)內(nèi)壁連接固定設(shè)置有弧型齒條，所述弧型齒條與傳動輪嚙合傳動設(shè)置。
通過采用上述技術(shù)方案，在弧型齒條的作用下，會使得傳動輪連接的往復(fù)絲桿轉(zhuǎn)動。
作為本申請文件技術(shù)方案的一種可選方案，所述自清潔機構(gòu)包括移動架，所述移動架一端固定設(shè)置有套環(huán)，套環(huán)內(nèi)壁固定設(shè)置有導(dǎo)向柱，往復(fù)絲桿上設(shè)置有閉合的往復(fù)槽；導(dǎo)向柱與往復(fù)絲桿滑動配合設(shè)置，所述移動架上固定連接設(shè)置有擋蓋，所述擋蓋上可轉(zhuǎn)動的設(shè)置有刮環(huán)，所述刮環(huán)與濾斗內(nèi)壁滑動接觸設(shè)置。
通過采用上述技術(shù)方案，傳動輪和弧型齒條配合往復(fù)絲桿實現(xiàn)帶動自清潔機構(gòu)自動移動作用。
作為本申請文件技術(shù)方案的一種可選方案，所述移動架一側(cè)轉(zhuǎn)動連接設(shè)置有萬向節(jié)，所述萬向節(jié)一端與擋蓋轉(zhuǎn)動連接設(shè)置，所述萬向節(jié)另一端連接固定設(shè)置有驅(qū)動桿，所述驅(qū)動桿上開設(shè)有螺旋槽；萬向節(jié)上固定設(shè)置有刮板，刮板與擋蓋頂面摩擦接觸設(shè)置；
所述濾斗上連接固定設(shè)置有導(dǎo)向環(huán)，導(dǎo)向環(huán)的內(nèi)壁固定設(shè)置有滑動柱，所述導(dǎo)向環(huán)上的滑動柱與螺旋槽滑動配合設(shè)置。
通過采用上述技術(shù)方案，在導(dǎo)向環(huán)的作用下，會使得開設(shè)有螺旋槽的驅(qū)動桿進行轉(zhuǎn)動。
作為本申請文件技術(shù)方案的一種可選方案，所述分離機構(gòu)包括擠壓座，所述擠壓座與過濾座一側(cè)內(nèi)壁滑動配合設(shè)置，所述擠壓座上連接固定設(shè)置有多個彈簧，所述彈簧另一端與過濾座內(nèi)壁連接固定設(shè)置，所述擠壓座一側(cè)活動接觸設(shè)置有斜面柱。
通過采用上述技術(shù)方案，斜面柱會配合彈簧的作用下，帶動擠壓座往復(fù)移動。
作為本申請文件技術(shù)方案的一種可選方案，所述斜面柱一端與過濾座內(nèi)壁轉(zhuǎn)動連接設(shè)置，所述斜面柱的一端連接固定設(shè)置有錐齒輪；
所述轉(zhuǎn)動座一端連接固定設(shè)置有兩個不完全錐齒輪，所述不完全錐齒輪與錐齒輪嚙合傳動設(shè)置。兩個不完全錐齒輪的齒錯位設(shè)置。
過濾座上可拆卸的固定設(shè)置有污物收集蓋，污物收集蓋可以收集過濾下來的固體污物。過濾座上與污物收集蓋對應(yīng)處設(shè)置有出水口，出水口處固定設(shè)置有濾網(wǎng)，可以對固定污物進行攔截。
通過上述技術(shù)方案，可通過轉(zhuǎn)動座不完全錐齒輪轉(zhuǎn)動，不完全錐齒輪帶動錐齒輪轉(zhuǎn)動，錐齒輪帶動斜面柱轉(zhuǎn)動，使擠壓座往復(fù)移動，對固體污物進行擠壓，使固體污物擠壓到污物收集蓋內(nèi)。
作為本申請文件技術(shù)方案的一種可選方案，所述過濾座上固定設(shè)置有電機，電機的轉(zhuǎn)軸穿過過濾座與轉(zhuǎn)動座連接固定設(shè)置，所述轉(zhuǎn)動座上連接固定設(shè)置有擋水板。防水高清攝像頭和LED燈固定設(shè)置在轉(zhuǎn)動座的內(nèi)側(cè)頂部與濾斗對應(yīng)處，通過防水高清攝像頭實時采集污水處理過程中的固體污物圖像。
通過采用上述技術(shù)方案，電機帶動轉(zhuǎn)動座轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明提供一種一體化生活污水電極生物膜凈化系統(tǒng)的使用方法，包括以下步驟：
S1、首先將污水通過電極生物膜凈化裝置的水力驅(qū)動機構(gòu)注入到過濾座內(nèi)，然后通過濾斗進行過濾，此時在污水經(jīng)過渦輪座時，會帶動渦輪轉(zhuǎn)動；
S2、然后渦輪會帶動從動輪B轉(zhuǎn)動，從而會通過主動輪和從動輪A帶動環(huán)形齒條連接的濾斗進行自轉(zhuǎn)，快速過濾；
S3、然后過濾的污水會抽入到生物膜凈化箱內(nèi)進行電極生物膜凈化污水；圖像采集模塊實時采集污水處理過程中濾斗內(nèi)的固體污物圖像；
S4、圖像預(yù)處理模塊對采集到的圖像進行預(yù)處理，包括圖像灰度化、降噪、濾波等操作，以提高圖像的質(zhì)量和識別準確率；
S5、特征提取模塊從預(yù)處理后的圖像中提取出固體污物的各種特征，如顏色、形狀、紋理等，以便于后續(xù)的分類和識別；
S6、污物識別模塊使用機器學(xué)習(xí)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)對提取的特征進行分類和識別，CNN對污物的顏色、形狀、紋理等特征進行學(xué)習(xí)和分類，以確定固體污物的類型和大��；通過污物圖像的訓(xùn)練集對污物識別模塊進行訓(xùn)練，通過測試集進行測試，污物識別模塊可以從圖像中提取固體污物特征，并根據(jù)這些特征進行分類和識別；
S7、當污物識別模塊監(jiān)測到濾斗內(nèi)存有固體污物需要對過濾的污物進行清理時，利用電機帶動轉(zhuǎn)動座轉(zhuǎn)動一百八十度，右側(cè)的濾斗轉(zhuǎn)動到左側(cè)繼續(xù)對污水進行過濾；當左側(cè)的濾斗轉(zhuǎn)動到右側(cè)時；傳動輪與弧型齒條接觸；在弧型齒條的作用下，會使得往復(fù)絲桿轉(zhuǎn)動；
S8、往復(fù)絲桿會帶動移動架下移，此時在導(dǎo)向環(huán)的作用下，會使得驅(qū)動桿轉(zhuǎn)動；驅(qū)動桿通過萬向節(jié)帶動刮環(huán)和刮板轉(zhuǎn)動，在刮環(huán)的作用下，會使得濾斗內(nèi)的污物清理出；刮板將擋蓋底部的污物清理掉；然后在轉(zhuǎn)動座轉(zhuǎn)動時，會通過不完全錐齒輪帶動斜面柱轉(zhuǎn)動，斜面柱會配合彈簧的作用下，帶動擠壓座往復(fù)移動，對污物進行擠壓分離污水，將固體污物擠壓在蓋子內(nèi)進行分離。
3.有益效果
本申請實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：
1.本申請由于采用了水力驅(qū)動機構(gòu)及濾斗的技術(shù)手段，所以有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題，進而實現(xiàn)了在污水生物膜凈化前，濾斗會對污水內(nèi)的固體污物進行過濾處理，同時在水力驅(qū)動機構(gòu)的作用下，會使得濾斗進行自轉(zhuǎn)，從而提高過濾效率，有效的避免了污物堵塞管道，從而保證裝置的污水處理效率的效果。
2.本申請通過設(shè)置自清潔機構(gòu)，在弧型齒條的作用下，會使得自清潔機構(gòu)下移，同時在導(dǎo)向環(huán)的作用下，使得擋蓋自轉(zhuǎn)，同時在刮條的作用下，實現(xiàn)對濾斗內(nèi)的污物實現(xiàn)自動清潔，從而保證濾斗的過濾效率。
3.本申請通過設(shè)置分離機構(gòu)，能夠在轉(zhuǎn)動座轉(zhuǎn)動進行濾斗的更換時，會帶動擠壓座的往復(fù)移動，從而能夠?qū)η謇淼奈畚镞M行擠壓，分離污水，提高裝置的過濾效率，使得裝置的功能多樣化，提高裝置的實用性。
4、可以通過機器學(xué)習(xí)的方法對得濾斗內(nèi)的污物進行識別，可以及時的對得濾斗進行清理。
（發(fā)明人：武云鵬）
