启用物联网的去离子罐配置人工智能算法的制作方法

启用物联网的去离子罐配置人工智能算法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2021年1月11日提交的、标题为“iot enableddeionization tank configuration ai algorithm”的序列号为63/135,778的美国专利申请在35u.s.c.
§
119(e)下的优先权，该美国专利申请通过引用以其整体并入本文以用于所有目的。
3.背景
4.公开领域
5.本文公开的方面和实施例总体上涉及用于监测、控制和维护水处理系统的方法和装置，并且特别涉及监测基于离子交换的水处理系统的状况的系统和方法。
6.相关技术的讨论
7.去离子(dl)水是数百种应用中的一种成分，这些应用包括医疗、实验室过程、制药、化妆品、电子制造、食品加工、电镀、无数工业过程，且甚至是当地洗车场的无污点冲洗水。通常，它用作超纯成分、清洁溶剂或作为工艺用水回收/再利用策略的基础。符合注射用水(wfi)纯度标准的去离子水被用作医疗程序期间要注射到体内的盐水和其他溶液的基础。当向它添加其他成分时，它的无菌和无矿物质纯度有助于确保溶液的质量和稳定性。di实验室水通常用于清洁仪器和实验室设备，以及执行组织细胞培养、血液分离和其他实验室程序。制药工业中的去离子水用于制备培养基、配制水溶液以及清洗容器和装置。在药品和营养品、活性药物成分(api)和中间体、药典制品和分析试剂的加工、配制和制造中，它也用作原料、成分和溶剂。在半导体制造中，去离子水的用于吸收矿物质、增强洗涤剂和无残留物干燥的性质使其可用于冲洗和清洁半导体晶圆。它还用于湿法蚀刻、细菌测试和整个制造设施中的许多其他工艺。去离子水通常用于给铅酸电池加注、冷却系统和用于其他应用。在许多护发、护肤、身体护理、婴儿护理、防晒和化妆产品中，去离子水经常被用作成分以增加纯度、稳定性和性能，其中它有时在产品成分标签上被称为“水(aqua)”。由于其较高的相对介电常数，去离子水在许多用于能源研究的脉冲功率应用中被用作高压电介质。去离子水在食品和饮料加工中既用作成分又用作工艺元素。作为一种成分，它提供稳定性，纯度和卫生。作为一种工艺元素，它用于有效的卫生。在工厂中，di水有助于水和废水的循环利用；增加锅炉和蒸汽过程的效率和寿命。去离子水用于预处理锅炉给水，以减少结垢和能源消耗，并控制锅炉系统中的沉积、残留和腐蚀。因此，di水是锅炉水循环利用中的必要元素。去离子水可以预处理冷却塔补给水，以帮助减少结垢并减少发电厂、炼油厂、石化厂、天然气加工厂、食品加工厂、半导体厂和其他工业设施中的能源消耗。当在清洗汽车、窗户和类似应用后用作冲洗时，去离子无污点冲洗水干燥后不会留下由溶解的溶质产生的污点，消除了清洗后擦拭。
8.例如，流量计、电导率和电阻率计、温度传感器、ph传感器和硫化氢传感器以及其他科学仪器在许多偏远地点被广泛用于各种目的，包括监测水净化系统的状况。工作人员通常需要亲自访问远程场地来监测流量计或其他仪器(例如采样器)，以收集数据。在多个地点进行多次场地访问是一项具有挑战性、劳动密集型且昂贵的任务。确保每个场地都正常运行，并定期安排维护或检修(service)，有助于获得准确且可靠的数据。
9.概述
10.根据一个方面，提供了一种在水处理系统中处理水的方法。该方法包括：将待处理的水引入到水处理系统的离子交换床中以产生经处理的水；从与离子交换床相关联的控制器接收输出水质指示；响应于该输出水质指示，基于离子交换床的剩余容量、水处理系统的当前操作参数和关于水处理系统的操作的历史数据，通过算法确定是否更换(replace)离子交换床；以及响应于水质指示，通过算法向水处理系统的服务提供商提供以下项之一的建议：不需要采取动作、应该监测离子交换床、或者应该生成更换离子交换床的检修订单。
11.在一些实施例中，该算法进一步提供所提供的建议的置信水平的指示。
12.在一些实施例中，该方法还包括响应于该算法指示更换离子交换床是必要的而更换离子交换床。
13.在一些实施例中，该算法基于关于更换所述离子交换床的实例或更换另一个水处理系统的离子交换床的实例中的一项的历史数据、离子交换床警报状态和所述离子交换床的剩余容量来确定置信水平。
14.在一些实施例中，响应于提供应该监测离子交换床的建议，该算法执行对以下项中的一项或更多项的附加监测：输出水质指示的状态、通过离子交换床的水的流量、水的质量测量以及离子交换床的剩余容量。
15.在一些实施例中，该算法将应该监测离子交换床的建议修改为应该更换离子交换床的建议或不需要采取动作的建议之一。
16.在一些实施例中，该附加监测包括每天多次接收关于输出水质指示的状态、通过离子交换床的水的流量或水的质量测量中的一个或更多个的数据。
17.在一些实施例中，水处理系统的当前操作参数包括经处理的水的流量和电导率。
18.在一些实施例中，水处理系统的当前操作参数还包括水处理系统处的环境条件。
19.在一些实施例中，水处理系统的当前操作参数还包括一年中的时间。
20.在一些实施例中，关于水处理系统的操作的历史数据包括在离子交换床的先前更换事件之间在水处理系统处的环境条件。
21.在一些实施例中，关于水处理系统的操作的历史数据包括离子交换床的先前更换事件的一年中的时间。
22.根据另一个方面，提供了一种在水处理系统中处理水的方法。该方法包括：将待处理的水引入到水处理系统的离子交换床中以生产经处理的水；从与离子交换床相关联的控制器接收输出水质指示；响应于输出水质指示，基于离子交换床的剩余容量、水处理系统的当前操作参数和关于水处理系统的操作的历史数据，通过算法确定是否更换离子交换床；响应于水质指示，通过算法向水处理系统的服务提供商提供以下项之一的建议，即不需要采取动作、应该监测离子交换床或者应该生成更换离子交换床的检修订单；以及基于水处理系统的当前配置、每个时间段处理的水的平均体积、以及对于所述水处理系统或另一个水处理系统之一的先前离子交换床检修历史，通过所述算法确定并提供对于水处理系统的所建议的理想离子交换容量建议。
23.在一些实施例中，提供所建议的理想离子交换容量包括为水处理系统提供离子交换床的所建议的数量和尺寸，这将导致在超过预定量的时间后更换水处理系统的离子交换床的检修。
24.在一些实施例中，该算法还确定并提供由植入理想离子交换容量建议产生的成本节省的估计。
25.在一些实施例中，该算法还基于关于历史离子交换床调换、引入到水处理系统中的水的历史电导率读数、以及在所述水处理系统或另一个水处理系统之一中发生水质警报之前在调换周期期间所处理的水量的历史平均值的数据，确定并提供对于水处理系统的所建议的当前离子交换容量建议。
26.根据另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质，包括能够在计算机上执行的代码，用于实现在具有离子交换床的水处理系统上监测水处理的方法。该方法包括：响应于来自水处理系统的输出水质指示，基于离子交换床的剩余容量、水处理系统的当前操作参数和关于水处理系统的操作的历史数据来确定是否更换离子交换床；响应于水质指示，向水处理系统的服务提供商提供以下项之一的建议，即不需要采取动作、应该监测离子交换床或者应该生成更换离子交换床的检修订单；以及基于水处理系统的当前配置、每个时间段处理的水的平均体积、以及对于所述水处理系统或另一个水处理系统之一的先前离子交换床检修历史，确定并提供对于水处理系统的所建议的理想离子交换容量建议。
27.在一些实施例中，所述代码还使计算机基于关于历史离子交换床调换、引入到水处理系统中的水的历史电导率读数、以及在所述水处理系统或另一个水处理系统之一中发生水质警报之前在调换周期期间所处理的水量的历史平均值的数据，确定并提供对于所述水处理系统的所建议的当前离子交换容量建议。
28.根据另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质，包括能够在计算机上执行的代码，用于实现在具有离子交换床和控制器的水处理系统上监测水处理的方法。该方法包括：从与离子交换床相关联的控制器接收输出水质指示；响应于输出水质指示，基于离子交换床的剩余容量、水处理系统的当前操作参数和关于水处理系统的操作的历史数据来确定是否更换离子交换床；以及响应于水质指示，通过算法向水处理系统的服务提供商提供以下项之一的建议，即不需要采取动作、应该监测离子交换床或者应该生成更换离子交换床的检修订单。
29.在一些实施例中，所述代码还使计算机提供所提供的建议的置信水平的指示。
30.附图简述
31.附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或几乎相同的部件由相似的数字表示。为清楚起见，并非每个部件可以在每个附图中被标出。在附图中：
32.图1是本文公开的方法的流程图；
33.图2a是水处理系统和相关联的监测系统的示意图；
34.图2b是水处理系统的示意图；
35.图3是水处理系统和相关联的监测系统的示意图；
36.图4是用于水处理系统的数据平台/监测系统的示意图；
37.图5是检修去离子水处理系统的示意图；
38.图6是水处理系统检修的示意图；
39.图7是示出通过实现本文所公开的人工智能算法而实现的检修订单的减少的表；
40.图8是示出通过实现本文所公开的人工智能算法而实现的人工成本的减少的表；
41.图9是示出通过实现本文所公开的人工智能算法而实现的离子交换介质床更换时
剩余离子交换容量的减少的图表；
42.图10是示出水处理系统的实施例中的虚假水质警报的模式的图表；
43.图11是指示通过实现本文所公开的人工智能算法而实现的离子交换介质床更换时剩余离子交换容量的图表；以及
44.图12是示出在水处理系统的实施例中的虚假水质警报和累积水处理量的模式的图表。
45.详细描述
46.本文公开的方面和实施例不限于以下描述中阐述的或附图中示出的部件的结构和布置的细节。本文公开的方面和实施例能够有其他实施例，并且能够以各种方式实践或执行。
47.本文公开的方面和实施例包括一种无线监测系统，其使得能够从一个或更多个位置处的各种仪表、传感器和科学仪器收集数据并监测其状态。数据可以被无线地收集，例如，借助使用调制解调器连接到计算机或手持设备的gsm蜂窝电话网络、通过wi-fi或本领域已知的其他无线数据收集方法(例如基于lte cat 1、lte cat m1或cat nb1标准)来收集。在其他实施例中，可以经由到集中式监测系统的有线连接从监测系统收集数据。
48.无线监测系统的方面和实施例可以在水处理系统的环境中使用。水处理系统可以包括一个或更多个单元操作。该一个或更多个单元操作可以包括一个或更多个压力驱动的水处理设备(例如膜过滤设备，诸如纳滤(nf)设备、反渗透(ro)设备、中空纤维膜过滤设备等)、一个或更多个离子交换水处理设备、一个或更多个电驱动的水处理设备(例如，电渗析(ed)或电去离子(edi)设备)、一个或更多个基于化学的水处理设备(例如氯化或其他投药(chemical dosing)设备)、一个或更多个碳过滤器、一个或更多个基于生物学的处理设备(例如，好氧生物处理容器、厌氧消化器或生物过滤器)、一个或更多个基于辐射的水处理设备(例如紫外光照射系统)。
49.无线监测系统实现人工智能算法，该人工智能算法确定何时为水处理系统的离子交换床安排检修，并提供关于离子交换床的容量的建议。
50.水处理系统可以用于处理水以用于工业用途(例如，用于半导体加工厂、食品加工或制备场所、用于化学加工厂)，生产用作实验室水、用于医疗设备制造或药物生产的净化水，或可以用于向场所提供适合灌溉或饮用水目的的水。在其他实施例中，水处理系统可以用于处理来自工业或市政源的废水。
51.水处理系统可以包括一个或更多个传感器、探头或仪器，用于监测进入或离开一个或更多个单元操作中的任何一个或更多个单元操作的水的一个或更多个参数。该一个或更多个传感器、探头或仪器可以包括例如流量计、水位传感器、电导率计、电阻率计、化学浓度计、浊度监测器、特定于化学物种的浓度传感器(chemical species specific concentrationsensors)、温度传感器、ph传感器、氧化还原电位(orp)传感器、压力传感器、或可用于提供进入或离开该一个或更多个单元操作中的任何一个或更多个单元操作的水的期望特性或参数的指示的任何其他传感器、探头或科学仪器。
52.监测系统可以用于从被包括在水处理系统中的传感器、探头或科学仪器收集数据，并可以将收集到的数据提供给水处理系统本地的操作者或远离水处理和监测系统的人员，例如水处理系统服务提供商。
53.监测系统可以包括在其上运行人工智能(ai)算法的计算机系统，该人工智能(ai)算法被设计成基于ai关于基于树脂的去离子(di)罐(术语di罐和离子交换床在本文中同义地使用)调换在客户场所处的水处理系统中是必要的可能性的预测，来提供操作建议形式的输出。一旦质量传感器指示警报状况，例如水质不足(这通常是根据在客户使用期间在di床或罐中进行处理后的水的电导率来确定的)，则通常建议罐调换。在一些情况下，水处理系统中的水质传感器可能由于例如过多的水流或低水流状况或由于传入水污染的暂时尖峰或由于传感器故障而发出误报(falsepositive)水质警报。ai算法的方面和实施例可以确定水质警报是“真”而不是误报。
54.该算法为客户场所的理想di容量提供了建议，以提供卓越服务(卓越服务被定义为每年进行一次罐调换)。di容量被定义为di系统在不符合质量规范之前能够处理的水量(以加仑为单位)。对于第一阶(first order)，di容量建议可以基于涉及罐的数量、尺寸和给水质量的计算。ai算法利用混合计算，该混合计算考虑了前面提到的di计算以及与在所有先前的调换时和客户使用时的场地条件相关的模拟数据，该场地条件例如为环境条件(例如，干燥、潮湿、炎热或寒冷的天气)、一年中的时间、地理位置等。该算法可以基于历史数据(例如，在预定的先前时间段内(例如，在过去两年的过程中)在一场地处的di容量)结合关于给水流量和电导率以及剩余di罐容量的当前状态更新，来修改第一阶di容量建议。一天可以处理当前状态更新12次——每两小时一次。来自其他场地的历史di容量测量也可以用于修改第一阶di容量建议，这对于历史数据很少或没有历史数据的新委托场地可能是有用的。通过使用该算法，减少了质量偏差事件，并且可以降低在最小化不必要检修的同时保持高质量di生产的成本。
55.响应于在检修场地处的di罐处接收到水质警报的指示，所公开的ai算法的实施例可以向负责对警报进行分类(triaging)的操作人员提供以下建议的“动作”：“创建检修订单”、“不需要采取动作”和“监测”。这些建议可以基于一些因素，诸如关于先前di罐更换/调换发生时该场地处的条件的历史数据(一年中的时间、环境条件、更换di罐时通过di罐的累积给水流量等)、当前场地水质(例如电导率)和流量状况、和/或该场地处的环境条件、和/或一年中的时间。所公开的ai算法的实施例还可以输出“预测准确度％”——即，算法的预测/建议为真的置信水平。该算法基于历史数据(诸如上述的历史数据)与关于系统的当前状态的数据的组合来做出该确定，关于系统的当前状态的数据包括例如工作器/纯化器(polisher)罐警报状态(激活/恢复)和测量到的剩余容量的下降。
56.所公开的ai算法的实施例可以一天多次(例如12次)评估主动处于警报状态下的所有场地。ai算法解释一天期间从每次评估中收集的每一批新数据，并确定总体建议的“动作”应该改变还是应该保持不变。
57.基于ai算法的实施例对来自场地的历史数据和当前数据的分析，“不需要采取动作”或“监测”的建议动作可以“恢复”(即，恢复到正常状态——“不需要采取动作”)或转换到“创建检修订单(svo)”。预先确定但用户可修改的时间(例如四天)的时间盒触发器(timeboxed trigger)确保了与低流量或边际流量状况相关的警报得到快速处理，低流量或边际流量状况在di罐沟流(channelling)的情况下尤其普遍。例如，四天的时间通常足以让罐“纯化”并生产出优质水。然而，如果沟流已经开始，罐不太可能恢复生产优质水。
58.所公开的ai算法的实施例可以基于当前配置(即，di罐的尺寸和数量)、客户水处
理/使用量和先前的调换检修历史来提供特定于客户场地(即功能位置)建议的理想di容量建议。理想的di容量被定义为这样的配置，其允许每年一次di罐调换检修访问的“卓越”服务。
59.为实现这一点，该算法利用以下数据属性：
60.o流量合计-过去12个月内的客户使用量
61.o di罐尺寸-以树脂的立方英尺为单位(例如，1.2ft
3-3.6ft3)
62.o平均给水电导率-以微西门子(μs/cm2)为单位，这是一种用于衡量电导的单位，电导用于推断总溶解固体(tds)浓度。该测量可以从现场检修访问中检索到并存储在ai算法可访问的数据库中作为测量点。替代地，给水电导率可以在客户场地本地使用电导率传感器和报告仪器连续地或周期性地自动监测，并周期性地报告给中央监测站，并存储在ai算法可访问的数据库中，如下文进一步详细描述的。
63.o计算的容量-基于预期容量的公式化计算，该公式化计算基于di罐尺寸和从平均给水电导率测量中确定的给水tds水平。
64.基于上述因素，ai算法建议理想的di罐数量和尺寸，其可以由每个di罐队列(tank train)的五个串联di罐(四个在工作器位置，一个在纯化器位置)的最大配置尺寸界定。
65.在一些实施例中，数字指挥中心操作专家在数据报告工具的帮助下，主要通过手动方式监测检修去离子场地及其效率。当触发质量事件时，dcc专家会进行100％审查，并做出决定，要么创建调换的svo，要么在一段时间内监测触发警报的系统。对于dcc专家来说，这一过程可能花费几分钟到10分钟的时间来进行全面审查并做出决定。
66.随着被监测场地的数量持续增长，审查每个场地所需的全职员工(fte)数量也在增加。(fte假设：一周40个小时*4周＝160个潜在小时*.7(30％非生产时间的折扣)＝1个fte/1个月的112小时带宽)
67.创建svo或不创建svo的每一个决定都具有一个基于罐配置的数学计算，但是在做出最终决定时，由于人性的原因，可能会走捷径。在两种不同场景下给定相似的事实时，人类判断可能会产生不同的决定。这种可变性导致不一致的场地配置、过度分析、不一致的调换结果，并最终导致对场地配置的较小置信度。
68.开发一种预测模型来将这一决策过程移动到可重复的无偏差算法最终将产生更高效的场地，该无偏差算法不断从先前决定(反馈)中学习来做出一致的决定。罐调换将在最佳时间充满信心地进行，使dcc专家能够有时间审查预定义的灰色区域，以更好地训练模型，进一步减少异常。能够花费10分钟研究异常是对决定如何对每个单独的警报条件做出反应的专家时间的更好利用。
69.由所公开的ai算法生成的预测/建议模型可以包括调换预测/建议和最佳场地容量预测/建议两者。
70.由ai算法生成调换预测/建议可以包括开发预测模型，以基于质量事件(例如，离子交换床水质警报)、给水流量和质量(例如，电导率)以及剩余容量来确定在给定场地处罐调换是必要的概率。调换预测/建议模型将有三种可能的结果：
71.a.创建svo-不需要场地分类。条件是这样的，ai算法已经验证水质正在下降，并建议di罐调换。
72.b.监测场地-可能需要场地分类。条件是在ai算法需要更多数据来预测调换是否
必要的区域中。
73.c.无动作/忽略-不需要场地分类。条件仍然有利于场地继续为客户输送足够数量和质量的水。
74.ai算法的操作流程图在图1中示出。在动作100中，废水处理系统正常操作，并且连续地或周期性地监测流量和质量，例如进入系统或进入di罐的给水的电导率。在本地控制器或远程服务器处，基于初始容量、通过di罐的累积水流量和进入di罐的水的质量来计算di罐的剩余容量。在动作105处，废水处理系统的控制器(本地或远程的)确定di罐是否由于离开di罐的水质量不良(例如电导率高于设定点)而处于警报状态。如果没有水质警报，则该方法返回到动作100中的监测给水流量和质量。如果存在水质警报，则ai算法确定如何响应(动作110)。如上面所讨论的，ai算法可以考虑关于先前di罐调换的历史数据、di罐的估计剩余容量以及给水质量和流量的当前状况，以确定如何响应水质警报。如果ai算法确定警报是虚假的警报，则它可以提供不做任何事情(动作110)的建议，并且该方法返回到动作100中监测给水流量和质量。如果ai算法确定警报指示真正的di罐容量耗尽状况(或容量即将耗尽的状况)，则它可以提供更换或调换di罐(动作115)的建议，在将废水处理系统重新投入使用并返回到动作100中监测给水流量和质量之前，检修人员应该遵循该建议(动作120)。如果ai算法确定警报条件可能是虚假的警报，例如，如果剩余容量被计算为超过足够量或者如果先前在类似状况下发生过虚假的警报，则ai算法可以建议进入监测状态(动作105)，在该监测状态中，即使在警报激活时也会监测废水系统的给水参数和其他操作参数。监测状态持续，直到警报关闭为止、直到ai算法确定警报是虚假的并建议不做任何事情(动作110)为止、或者直到ai算法确定警报指示应该更换或调换di罐(动作115)的实际状态为止。
75.通过ai算法生成最佳场地容量预测/建议可以包括分析在场地处的水去离子系统配置和经处理的水流量历史，并提供当前场地容量和理想场地配置的输出。当前场地容量输出考虑了关于历史调换、历史给水电导率读数以及在质量事件发生之前的调换周期期间使用了多少水的数据。基于这些数据，ai算法建议系统容量应该考虑是多少。这一点很重要，因为客户可能由于当地限制而无法实现理想场地配置。
76.理想场地配置输出是给定以下准则的情况下场地的理论最大场地容量：a)至少是每年一次调换或每年最少次数的调换；以及b)在处理系统队列中不允许超过四个工作器罐和一个纯化器罐。这很重要，因为它将提供允许客户或服务提供商寻找机会以变得更有效率的信息。基于场地的理想场地配置输出，服务提供商可以提供在客户场地处添加更多罐的意见。这将减少对场地的检修访问次数，使其更接近每年每个场地一次检修访问的期望目标。基于场地的理想场地配置输出，如果该场地被确定为具有比所建议的di容量更多的di容量，则服务提供商可以建议移除一个或更多个di罐，以降低库存需求或帮助获得该场地处的低流量性能。该算法中包括的是对于每个场地的目标罐尺寸(例如，1.2或3.6立方英尺)。
77.最佳场地容量预测/建议将允许服务提供商基于消除的行程数(thenumber of trips)来计算节省。对于能够实现所建议的配置的场地，可以通过将先前的调换历史与预期调换进行比较来记录硬性节省。对于不能立即实现变更的场地来说，拥有这些数据仍然是有价值的。在可能实现建议的场地处，情况可能会发生变化。
78.水处理系统(在本文中也称为水处理单元)和相关联的监测系统的一个实施例在图2a中总体上以100示意性地示出。水处理系统可以包括一个或更多个水处理单元或设备105a、105b、105c。一个或更多个水处理设备可以流体地串联和/或并联布置，如图2b所示。尽管仅示出了三个水处理设备105a、105b、105c，但是应当理解，水处理系统可以包括任意数量的水处理单元或设备。
79.水处理系统100还可以包括一个或更多个辅助系统150a、150b、150c，例如，泵、前置或后置过滤器、纯化床、加热或冷却单元、取样单元、电源，或与一个或更多个水处理单元105a、105b、105c在流体上一致或以其他方式耦合或连通的其他辅助装置。辅助系统不限于仅三个辅助系统，而是可以是特定实现中所期望的任何数量和类型的辅助系统。一个或更多个水处理单元105a、105b、105c和辅助系统150a、150b、150c可以与控制器110(例如计算机化控制器)通信，该控制器110可以从一个或更多个水处理设备105a、105b、105c和辅助系统150a、150b、150c接收信号和/或向其发送信号，以监测和控制该一个或更多个水处理设备105a、105b、105c和辅助系统150a、150b、150c。一个或更多个水处理设备105a、105b、105c和辅助系统150a、150b、150c可以以模拟或数字信号向控制器110发送或从控制器110接收与一个或更多个操作参数相关的数据。控制器110可以在水处理系统100的本地或远离水处理系统100，并且可以通过有线和/或无线链路(例如，通过局域网或数据总线)与水处理系统100的部件通信。待处理的水源200可以向水处理系统100供应待处理的水。待处理的水可以通过水处理设备105a、105b、105c中的任何一个和可选地辅助系统150a、150b、150c中的一个或更多个，或者在其中进行处理，并且可以被输出到下游设备或使用点220。在一些实施例中，本文公开的ai算法在控制器110上运行。
80.回到图2a，与水处理设备105a、105b、105c中每一个相关联的一个或更多个传感器、探头或科学仪器可以经由有线或无线连接与控制器110通信，控制器110可以包括例如本地监测和数据收集设备或系统。与水处理设备105a、105b、105c中的每一个相关联的一个或更多个传感器、探头或科学仪器可以以模拟或数字信号的形式向控制器110提供监测数据。控制器110可以将来自与水处理设备105a、105b、105c中的每一个相关联的传感器或科学仪器的数据提供到不同位置。这些位置中的一个可以可选地包括在水处理设备105a、105b、105c中的一个水处理设备的本地的或者在水处理设备105a、105b、105c所在场地的本地的显示器115。这些位置中的另一个位置可以是web门户120，其可以托管在本地或远程服务器中或云125中。这些位置中的另一个位置可选地可以是分布式控制系统(dcs)130，其可以位于水处理设备105a、105b、105c所在的场地或设施处。在一些实施例中，替代地或除了在控制器110上运行之外，本文公开的ai算法在dcs 130上运行。
81.可以在控制器110处执行来自与水处理设备105a、105b、105c中的每一个相关联的一个或更多个传感器、探头或科学仪器的数据的处理，并且可以将汇总的数据提供给位置115、120、130中的一个或更多个，或者控制器110可以将来自一个或更多个传感器或科学仪器或探头的原始数据传递给位置115、120、130中的一个或更多个。该数据可以通过位置115、120、130中的一个或更多个提供给水处理系统或任何单独水处理设备的操作者、由水处理系统提供的经处理水的用户、可以负责维护水处理设备105a、105b、105c中的一个或更多个或整个系统100的供应商或服务提供商、或者任何其他感兴趣方。例如，水处理系统100的用户可以经由web门户120或经由场地dcs系统130访问与水处理系统100中生产的经处理
水的水质和/或水量相关的数据。用户可以将这些数据用于审计目的或显示符合与经处理水的生产相关联的法规。进一步的可选配置设想在位置110、120和130中任一个处的一个或更多个数据储存设备处存储原始数据或经处理的数据或两者。
82.与水处理设备105a、105b、105c相关联的特征在图3中示出，其中水处理设备(其可以是水处理设备105a、105b、105c中的任何一个或更多个)的示例在105处指示。在水处理设备105中待处理的水源200(替代地在本文中称为给水)可以流体连通地设置在水处理设备105的上游。水源200可以是未经处理的水的源、来自工厂或来自水处理设备105所在场地处的使用点的水输出、或上游水处理设备。待处理的水可以通过水处理设备105的进口上游的一个或更多个传感器205或以其他方式由该一个或更多个传感器205监测。一个或更多个传感器205可以包括例如流量计、电导率传感器、ph传感器、浊度传感器、温度传感器、压力传感器、orp传感器或上述任何一种或更多种其他形式的传感器。一个或更多个传感器205可以向与水处理设备105相关联的本地监测器225提供关于水处理设备105中待处理的水的一个或更多个测量参数的数据，该本地监测器225可以将数据传递到控制器110。一个或更多个传感器205可以以模拟信号或数字信号提供数据。本地监测器225可以作为硬件或软件被包括在控制器110中，或者可以是单独的设备。一个或更多个传感器205可以附加地或替代地直接向控制器110提供关于水处理设备105中待处理的水的一个或更多个测量参数的数据。
83.待处理的水可以通过水处理设备105的进口104进入水处理设备105，并在水处理设备105内经历处理。一个或更多个传感器210可以设置在水处理设备105的内部，以收集与水处理设备105的操作和/或在水处理设备105中经历处理的水的一个或更多个参数相关的数据。一个或更多个传感器210可以包括例如压力传感器、液位传感器、电导率传感器、ph传感器、opr传感器、电流或电压传感器、或上述任何一种或更多种其他形式的传感器。一个或更多个传感器210可以向本地监测器225提供与水处理设备105的操作和/或在水处理设备105中经历处理的水的一个或更多个参数相关的数据，该本地监测器225可将这些数据传递到控制器110。一个或更多个传感器210可以附加地或替代地直接向控制器110提供与水处理设备105的操作和/或在水处理设备105中经历处理的水的一个或更多个参数相关的数据。一个或更多个传感器210与本地监测器225和/或控制器110之间的通信可以经由有线或无线通信链路。
84.在水处理设备105中处理之后，经处理的水可以通过水处理设备105的出口106离开。可以由一个或更多个下游传感器215测试或监测经处理的水的一个或更多个参数。一个或更多个传感器215可以包括例如流量计、电导率传感器、ph传感器、浊度传感器、温度传感器、压力传感器、orp传感器或上述任何一种或更多种其他形式的传感器。一个或更多个传感器215可以向本地监测器225提供关于经处理的水的一个或更多个测量参数的数据，该本地监测器225可以将这些数据传递到控制器110。一个或更多个传感器215可以附加地或替代地直接向控制器110提供关于经处理的水的一个或更多个测量参数的数据。一个或更多个传感器215与本地监测器225和/或控制器110之间的通信可以经由有线或无线通信链路。在一些实施例中，替代地或除了在控制器110上运行之外，本文公开的ai算法在本地监测器225上运行。
85.本地监测器225和/或控制器110可以包括用于控制水处理设备105的操作的功能。
基于来自传感器205和/或215的待处理的水或经处理的水的测量参数、来自一个或更多个内部传感器210的测量参数，或基于从操作者接收的命令，本地监测器225和/或控制器110可以控制进口阀v或出口阀v(或图2b所示的一个或更多个辅助系统150a、150b、150c)以调节水在水处理设备105内的流量或停留时间。本地监测器225和/或控制器110还可以控制水处理设备105的一个或更多个内部控件230，以调节水处理设备105的一个或更多个操作参数，例如，内部温度、压力、ph、电流或电压(对于基于电的处理设备而言)、曝气(aeration)、混合速度或强度、或水处理设备105的任何其他期望的操作参数。
86.本地监测器225和/或控制器110可以监测来自输入传感器205、内部传感器210和输出传感器215中的一个或更多个的信号，以确定是否发生了错误状况或意外事件，并且可以被配置为响应于检测到错误状况或意外事件而生成错误消息或信号。例如，在输入传感器205和输出传感器215包括进口和出口压力传感器的情况下，本地监测器225和/或控制器110可以被配置成接收来自进口压力传感器的进口压力数据和来自出口压力传感器的出口压力数据，并且在给水的压力相对于经处理的水的压力的差高于差压(differential pressure)设定点时生成警报。在输入传感器205、内部传感器210和输出传感器215中的一个或更多个包括泄漏检测模块的情况下，该泄漏检测模块被设置成在水处理单元105的外壳中检测到湿气时关闭，本地监测器225和/或控制器110可以被配置成在泄漏检测模块检测到外壳中的湿气时生成指示。在一些实施例中，泄漏检测模块包括传感器，该传感器布置在水处理单元所设置的地板上、在该单元的外壳外部或外侧，但靠近该外壳。
87.在一个实施例中，由控制器110表示并在图4中进一步详细示出的监测系统可以包括一个或更多个有线和/或无线通信模块，诸如调制解调器305，其可以例如利用蜂窝电话网络例如基于lte cat 1、lte cat m1或cat nb1标准向以下项传送关于水处理设备105的操作和/或待处理的水和/或在水处理设备105中进行处理之后的水的数据：远程服务器或位置115、120、130中的一个、可操作地连接到通信模块的处理单元(cpu)310(例如调制解调器305)、可操作地连接到cpu 310的存储器315(其可以用于存储从与水处理设备相关联的传感器接收的数据和/或用于控制一个或更多个水处理设备的操作的代码)、一个或更多个附加接口320(其可以包括有线或无线(例如，wi-fi、蓝牙、蜂窝等)模块以用于将一个或更多个科学仪器或将传感器205、210、215或与水处理设备105或系统相关联的其他传感器中的任何一个连接到中央处理单元)、用于向调制解调器305和中央处理单元提供电力的电源325、以及用于在位置处容纳部件的外壳330。在一些实施例中，一个或更多个模块305可以包括蓝牙接口，其可操作地配置成通过个人局域网(例如，符合ieee 802.15.1标准的短距离网络)或者利用无线局域网协议(例如，基于ieee 802.11标准的wi-fi)无线传输数据。在一些实施例中，一个或更多个接口320可以包括蓝牙接口，其可操作地配置成通过个人局域网(例如，符合ieee 802.15.1标准的短距离网络)或者利用无线局域网协议(例如，基于ieee 802.11标准的wi-fi)无线传输数据。控制器110中的任一个或全部部件可以与一个或更多个内部总线335通信耦合。在一些实施例中，存储器315可以包括非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质包括指令，该指令在由cpu 310执行时使cpu 310执行本文公开的任何方法。
88.诸如流量计或其他科学仪器的各种监测设备通常可操作地连接到cpu 310，使得来自监测设备或科学仪器的数据被传输到调制解调器305，在调制解调器305中，可以通过
例如蜂窝电话网络从远程位置访问该数据。
89.在本公开的一个方面中，如图2a所示，使用了远程监测和控制系统架构。包括调制解调器305(图4)和蜂窝连接的控制器110连接到各种设备，例如与水处理设备105a、105b和105c相关联的一个或更多个传感器(例如，传感器205、210、215中的任何一个或更多个)。该一个或更多个传感器可以包括检修去离子罐电阻率监测器、一系列传感器和监测器(诸如，用于诸如反渗透系统的水净化系统的流量计、电导率计、温度和ph传感器)，或者该一个或更多个传感器可以包括组合成完整系统的一系列单元操作。来自各种一个或更多个传感器的信息被上传到来自运营企业的内部门户，并且还可以上传到客户门户和客户dcs系统130。整个网络可以是基于云的。
90.可以被包括在本文公开的方面和实施例中的本地水处理系统或单元100的一个示例是检修去离子系统。包括检修去离子系统的本地水处理系统或单元100的一个示例在图5中以400一般地示出。待处理的水从水源405供应到进口卸压阀410。进口卸压阀410调节进水压力以防止过压和潜在的系统损坏。然后，进水通过电磁阀415并通过前置过滤器420。前置过滤器420去除可能存在于来自源405的进水中的颗粒物质。第一流量计425监测来自前置过滤器420的进水的流量。进水水质(inlet water quality)探头s1与离开前置过滤器420的进水流体连通。进水水质探头s1包括电导率传感器和温度传感器。进水的电导率可以取决于进水中离子种类的浓度和进水的温度。温度传感器可以提供数据，该数据用于对从电导率传感器输出的数据施加偏移或校准，以减少或消除温度对电导率传感器读数的影响。在一些实施例中，来自进水电导率传感器的原始电导率读数可以针对不同于25℃的参考温度的温度，按温度系数(例如每摄氏度2.0％)进行线性调节。
91.进水从第一流量计425流向第一处理柱(treatment column)430，该第一处理柱430可以是例如碳过滤柱。水在第一处理柱430中被处理，离开第一处理柱430，并进入第二处理柱435，该第二处理柱435可以是例如阳离子树脂离子交换柱。
92.在第二处理柱435中处理后，水离开第二处理柱435并进入第三处理柱或工作器床(worker bed)440。工作器床440可以包括例如阴离子树脂离子交换柱。工作器探头s2被设置成测量来自工作器床440的水的至少一个工作器水参数。工作器探头s2可以包括电导率传感器和温度传感器，用于对从工作器探头s2的电导率传感器输出的数据提供温度校准，如上面参考进水水质探头s1所描述的。在一些实施例中，来自工作器床水电导率传感器的原始电导率读数可以针对不同于25℃的参考温度的温度按温度系数(例如，每摄氏度4.3％)进行线性调节。温度系数可以在单元处本地调节或从中央服务器远程调节。工作器探头s2可以设置在工作器床440的输出端上，以测量离开工作器床440的水的质量。工作器探头s2可以包括指示灯或显示器(未示出)，其提供离开工作器床440的水的电导率是否在可接受限度内的指示。在其它情况下，可以利用非线性温度补偿来调节电导率值。
93.水在工作器床中被处理并离开工作器床440且进入纯化器床445，该纯化器床445可以是例如混合床树脂离子交换柱。纯化器探头s3被设置成测量来自纯化器床445的水的至少一个纯化器水参数。纯化器探头s3可以包括电导率传感器和温度传感器，用于对从纯化器探头s3的电导率传感器输出的数据提供温度校准，如上面参考进水水质探头s1所描述的。在一些实施例中，来自纯化器床水电导率传感器的原始电导率读数可以针对不同于25℃的参考温度的温度按温度系数(例如，每摄氏度5.2％)进行线性调节。温度系数可以在单
元处本地调节或从中央服务器远程调节。纯化器探头s3可以设置在纯化器柱445的输出端，以测量离开纯化器柱445的水的质量。纯化器探头s3可以包括指示灯或显示器(未示出)，其提供离开纯化器柱445的水的电导率是否在可接受限度内的指示。水在纯化器柱445中被处理并离开纯化器柱445。离开纯化器柱445的水可以通过后置过滤器450，该后置过滤器450可以是例如从经处理的水中过滤掉任何树脂细粒的柱过滤器。第二流量计425可以设置在纯化器床445的下游。第二流量计425可以作为第一流量计425的补充或替代来提供。
94.监测器/控制器455可以包括图3中所示的本地监测器225和/或控制器110中的一个或两个的特征，其可以用于监测和控制系统或单元400的各方面。监测器/控制器455可以例如从泄漏检测器模块460接收信号，该信号可以提供系统或单元400中存在泄漏的指示。例如，泄漏检测器模块460可以设置成如果在检修去离子系统400的外壳465中或者在外壳465或系统400设置于其上的地板或其他表面上检测到湿气，则关闭。监测器/控制器455可以被配置成如果泄漏检测模块460检测到外壳465中的湿气，则生成指示、警报或警告。如果检测到泄漏，则监测器/控制器455可以向电磁阀415发送控制信号来切断通过系统的水流。监测器/控制器455还可以通过有线或无线连接向服务提供商提供信号，以指示系统400可能需要检修。监测器/控制器455可以被配置成经由从第一和第二流量计425中的一个或两个接收到的信号来接收并监测流量数据，并且可以被配置成接收并监测来自进水水质探头s1的至少一个测量的进水参数、来自工作器探头s2的至少一个工作器水参数、以及来自纯化器探头s3的至少一个纯化器水参数。探头s1、s2和/或s3可以以周期性速率(例如，每五秒一次)或连续地向监测器/控制器455提供电导率测量值。来自探头s1、s2和/或s3的数据可以由监测器/控制器455周期性地记录，例如每五分钟记录一次。如果流量或水质测量值在可接受范围之外，则监测器/控制器455可以通过有线或无线连接向服务提供商提供信号，以指示系统400可能需要检修，例如，工作器床440或纯化器床445之一中的树脂可能耗尽并需要更换，或者过滤器420、450之一可能堵塞并需要检修。
95.水处理单元400(例如，水处理系统400的监测器/控制器455)可以与服务器(例如，位于如图6所示的集中式监测位置500处的服务器510)通信。服务器510可以被配置成从本地水处理单元接收流量数据、至少一个测量的进水参数、至少一个工作器水参数和至少一个纯化器水参数中的至少一个。在一些实施例中，替代地或除了在控制器110和/或本地监测器225和/或监测器/控制器455上运行之外，本文公开的ai算法在服务器510上运行。
96.控制器455和服务器510中的至少一个可以进一步被配置成确定以下项中的至少一项：基于来自第一流量计425和第二流量计425中的一个或两个的流量数据的聚合的累积流量总量、基于在计费周期期间通过本地水处理单元400的流量数据的计费周期流量总量、基于在工作器床的当前检修周期期间的流量数据的当前调换流量总量、如下文所定义的加权日平均流量、基于至少一个进水参数的污染物负荷以及至少基于污染物负荷的本地水处理单元的剩余容量。
97.附加传感器(例如，与过滤器420、450相关联的压差传感器、与进口卸压阀410或第一流量计425或第二流量计425相关联的流量传感器或流量累加器(flow totalizer))也可以存在并且与监测器/控制器455、本地监测器225和/或控制器110通信。
98.本公开的某些方面涉及一种用于提供服务的系统和方法，该服务允许根据特定质量要求输送水产品。在一些情况下，产品供应品(例如水产品)被输送和/或由用户消费，而
无需用户操作任何产品处理系统(例如，无需操作水处理系统)，并且直接消费具有预定义质量特性的水产品。在一些情况下，本公开的某些方面允许获取用户对产品的消费行为，例如水的消费，并且这样的数据或信息然后可以被系统所有者或服务产品提供商用来调整、修理、更换或维护例如水处理系统的任何部件、子系统或参数。例如，一个或更多个本地处理单元或系统可以被设置或定位在具有多个离子交换柱的用户设施处，该多个离子交换柱具有多个传感器或探头，这些传感器或探头监测离子交换柱的一个或更多个特性和/或以下项的一个或更多个参数：原始的进水或给水、出口的服务产品水、和/或离开任何离子交换柱的水。因此，数据可以从一个或更多个处理系统(例如在用户的使用点处)传输到通常远离用户设施或远离水处理系统的信息或数据储存设施或容纳设施。获取、传输和/或存储的数据或信息可以包括例如进水或所生产的水的质量的性质，例如电导率、ph、温度、压力、溶解固体的浓度、氧化还原电位或流量。获取、传输和/或存储的数据还可以包括一个或更多个处理系统的操作参数。例如，一个或更多个处理系统可以输送去离子水产品，其中处理系统包括离子交换子系统，并且数据可以包括压力(进口压力和出口压力)、流量、运行时间、离子交换床操作或服务持续时间或警报状况中的任何一个或更多个。其他信息可以包括子系统特性，诸如远程发射器信号强度、离子交换床压力和/或差压。
99.关于示例性处理系统，该系统可以包括阳离子交换树脂、阴离子交换树脂或阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的混合物的离子交换床或柱。该过程可以涉及在预定时间段(例如每小时、每天、每周、每月、每季度、每半年)内输送具有预定质量(例如，预定电导率)的水。例如，该过程可以向用户提供纯度适于半导体制造操作的去离子水。即使处理系统不是由用户拥有或操作的，输送的水也可以在用户设施处通过一个或更多个处理系统去离子化。系统的所有者可以在用户设施处提供处理系统，将处理系统连接到水源，操作处理系统，监测处理系统的操作参数，并将经处理的去离子水输送给用户。系统所有者可以从处理系统接收关于处理系统参数和去离子水性质的信息或数据，并存储这些数据。所有者可以监测系统并主动地检修或更换处理系统的任何子系统或子部件，而无需用户交互。因此，处理系统的所有者或操作者向用户提供水产品，而无需用户交互。例如，如果来自处理系统的数据指示一个或更多个离子交换柱需要更换，或者一个或更多个离子交换柱即将达到其使用寿命的终点，则所有者或操作者可以在没有用户交互的情况下更换处理系统的任何柱。作为交换，用户基于用水量对所有者或操作者进行补偿。替代地，用户可以根据对去离子水产品的使用和可用性的订购(例如每日、每周或每月订购)来补偿所有者或操作者。
100.虽然示例性地描述了通过离子交换柱处理的去离子产品水，但也可以实现其他系统。例如，一个或更多个处理系统可以利用反渗透(ro)装置。所有者或操作者可以远程监测ro装置，以确保水产品的输送和质量，更换ro装置的ro膜或柱、泵和/或过滤器。作为交换，用户可以基于消耗的生产水的量或根据周期性订购来补偿所有者/操作者。
101.在图6中，以500一般地示出的集中式监测位置可以从一个或更多个本地水处理系统接收数据，例如，从与多个不同场地505a、505b、505c处的本地水处理单元或系统400a、400b、400c相关联的控制器110(和/或监测器/控制器455，或本地监测器225)接收数据。位于这些场地之一(例如，场地505a)的本地水处理单元或系统400a可以是或可以包括图5中所示的本地水处理单元或系统400。这些场地中的另一个场地可以包括第二本地水处理单元或系统400b。第二本地水处理单元或系统400b可以包括类似于或对应于本地水处理单元
或系统400a的那些单元操作的单元操作，例如第二进水水质探头(对应于处理单元400的进水水质探头s1)被设置成测量第二本地水处理单元中待处理的第二给水的至少一个进水参数，该第二进水水质探头包括第二电导率传感器和第二温度传感器，第二工作器床(对应于处理单元400的工作器床440)在其中包含有离子交换介质并且被设置成接收待处理的第二给水，第二工作器探头(对应于处理单元400的工作器探头s2)被设置成测量来自第二工作器床的水的至少一个水参数，该第二工作器探头包括第二工作器电导率传感器和第二工作器温度传感器，第二纯化器床(对应于处理单元400的纯化器床445)在其中包含有离子交换介质并且流体连接在第二工作器床的下游，以及第二纯化器探头(对应于处理单元400的纯化器探头s3)被设置成测量来自第二纯化器床的水的至少一个纯化器水参数，该第二纯化器探头包括第二纯化器电导率传感器和第二纯化器温度传感器。第二流量计(对应于处理单元400的第一流量计425或第二流量计425)位于第二工作器床的上游和第二纯化器床的下游中的至少一个，并被配置成测量引入到第二本地水处理单元中的水的流量数据。第二控制器(对应于处理单元400的控制器455)与第二流量计、第二进水水质探头、第二工作器探头和第二纯化器探头通信。第二控制器被配置成接收来自第二流量计的流量数据、来自第二进水水质探头的至少一个测量的进水参数、来自第二工作器探头的至少一个工作器水参数以及来自第二纯化器探头的至少一个纯化器水参数。
102.第二水处理系统400b(如水处理系统400)可以与集中式监测位置500处的服务器510通信。服务器510还可以被配置成从第二本地水处理单元接收以下项中的至少一项：来自第二流量计的流量数据、来自第二进水水质探头的至少一个测量的进水参数、来自第二工作器探头的至少一个工作器水参数以及来自第二纯化器探头的至少一个纯化器水参数。
103.本地水处理系统400的控制器455和服务器510中的至少一个可以进一步被配置成确定以下项中的至少一项：基于来自第一流量计425和第二流量计425中的一个或两个的流量数据的聚合的累积流量总量、基于在计费周期期间通过本地水处理单元400的流量数据的计费周期流量总量、基于在工作器床的当前检修周期期间的流量数据的当前调换流量总量、通过本地水处理单元400的加权日平均流量、基于至少一个进水参数的污染物负荷以及至少基于污染物负荷的本地水处理单元的剩余容量。
104.第二水处理单元400b处的第二控制器可以基本上类似于和对应于本地水处理系统400的控制器455，其可以被配置成确定以下项中的至少一项：基于通过第二水处理单元的流量数据的聚合的第二水处理单元的累积流量总量、基于在计费周期期间通过第二水处理单元的流量数据的第二计费周期流量总量、基于在第二工作器床的当前检修周期期间的流量数据的当前调换流量总量、通过第二水处理单元的水的第二加权日平均流量、基于第二给水的至少一个进水参数的第二污染物负荷、以及至少基于第二污染物负荷的第二本地水处理单元的剩余容量。
105.来自单元400a、400b和400c中的任何一个的数据可以被收集并分别存储在可操作地连接到相应控制器110中的每一个的存储器设备中，并且通过有线或无线通信协议或其组合连续地被传输到服务器510。然而，典型地，每个单元处的数据在预定的收集时间段期间被存储和累积，然后被间歇地传输到服务器510。例如，关于各种操作参数的数据可以连续地或持续地被收集并存储在存储器设备中，控制器可以周期性地(例如，每五分钟，每小时，每天一次或两次)通过调制解调器向接收调制解调器传输，该接收调制解调器经由互联
网连接可操作地连接到服务器510，在服务器510处可以存储和分析累积的数据。在其他配置中，某些数据类型(诸如警报和相关联的通知)可以优先立即传输。
106.集中式监测位置500可以分析由不同控制器110提供的数据，以确定何时应该检修不同场地505a、505b、505c处的水处理系统中的一个或更多个水处理设备105。集中式监测位置500可以创建用于检修不同场地505a、505b、505c处的水处理系统中的一个或更多个水处理设备105的时间表，并且将检修时间表传送到一个或更多个服务提供商位置515a、515b。
107.在一些实施例中，用于提供经处理的水的系统包括第一水处理单元，例如图6所示的本地水处理单元400a。第一水处理单元包括在其中包含有离子交换介质第一离子交换床，例如图5所示的离子交换柱或床430、435、440或445中的任何一个。第一离子交换床被设置成接收待处理的第一水流，例如来自图5中待处理的水源405的水。第一流量计(例如，图5中的流量计425中的任一个)沿着包括第一离子交换床的流动路径定位，并且被配置成测量通过第一流动路径的第一水流的第一流量。第一控制器(例如，图2a、图2b或图4的控制器110或图5的监测器/控制器455)与第一流量计通信。第一控制器被配置成接收关于第一流量的第一流量数据，基于第一流量数据计算在第一时间更换离子交换介质之后通过第一离子交换床的第一水流的第一当前平均流量，计算通过第一水处理单元的第一累积平均流量，根据第一当前平均流量和第一累积平均流量的加权平均值确定第一加权平均流量，以及基于第一加权平均流量和第一离子交换床的离子交换介质的容量确定第一离子交换床中的离子交换介质到耗尽所剩余的估计天数。
108.在一些实施例中，第一控制器被配置成通过对第一当前平均流量施加比施加到第一累积平均流量的权重更大的权重来确定第一加权平均流量。第一控制器可以被配置成通过执行如下的计算来确定第一加权平均流量：(1)第一加权平均流量＝a
×
(第一累积平均流量)+b
×
(第一当前平均流量)，其中，0.5《a《0.9，0.1《b《0.5，并且a+b＝1。
109.第一控制器还可以被配置成在第二时间安排离子交换介质的第二次更换，该第二时间是根据直到离子交换介质将被耗尽时所剩余的估计天数确定的。
110.用于提供经处理的水的系统还可以包括第二水处理单元，例如，图6中所示的本地水处理单元400b，该第二水处理单元远离第一水处理单元设置。第二水处理单元包括在其中包含有离子交换介质的第二离子交换床，例如，图5所示的离子交换柱或床430、435、440或445中的任何一个。第二离子交换床被设置成接收待处理的第二水流，例如来自图5中待处理的水源405的水。第二流量计(例如，图5中的流量计425中的任一个)沿着包括第二离子交换床的第二流动路径定位，并且被配置成测量通过第二流动路径的第二水流的第二流量。第二控制器(例如，图2a、图2b或图4的控制器110或图5的监测器/控制器455)与第二流量计通信。第二控制器被配置成接收关于第二流量的第二流量数据，基于第二流量数据计算通过第二离子交换床的第二水流的第二当前平均流量，计算通过第二水处理单元的第二累积平均流量，根据第二当前平均流量和第二累积平均流量的加权平均值确定第二加权平均流量，以及基于第二加权平均流量和第二离子交换床的离子交换介质的容量确定第二离子交换床中的离子交换介质到耗尽所剩余的第二估计天数。
111.在一些实施例中，第二控制器被配置成通过执行如下的计算来确定第二加权平均流量：
112.(2)第二加权平均流量＝c
×
(第二累积平均流量)+d
×
(第二当前平均流量)，其中，0.5《c《0.9，0.1《d《0.5，并且c+d＝1。
113.已经根据经验确定，当使用加权平均流量来确定在本文公开的水处理系统中直到离子交换介质床或离子交换柱耗尽的剩余有用寿命或估计时间时，方程(1)和(2)中分别约为0.3的b值和d值提供了良好的结果。
114.中央控制器(例如，图6的监测系统或服务器510)位于远离第一水处理单元的位置，并被设置成接收第一离子交换床中的离子交换介质到耗尽所剩余的估计天数。中央控制器还被配置成接收第二离子交换床中的离子交换介质到耗尽所剩余的第二估计天数，并确定是否在相同的检修行程中更换第一离子交换床中的离子交换介质和第二离子交换床中的离子交换介质。本文中使用的术语“相同的检修行程”可以包括技术人员带着足够的材料从服务提供商位置出发，以便在返回服务提供商位置之前，前往多个离子交换系统(可选地在不同的处理系统位置处)并在该多个离子交换系统中进行检修，例如更换离子交换介质(或离子交换盒)。
115.中央控制器被配置成通过权衡与再生第一离子交换床的离子交换介质和第二离子交换床的离子交换介质相关联的成本相对于(against)与到第一场地和第二场地中的每一个的不同检修行程相关联的成本，来确定是否在相同的检修行程中更换第一离子交换床中的离子交换介质和第二离子交换床中的离子交换介质。例如，如果第一离子交换床中的离子交换介质和第二离子交换床中的离子交换介质中的一个或两个没有完全耗尽，那么从第一离子交换床和第二离子交换床再生离子交换介质可能相比于完全耗尽时再生介质所花费的成本需要额外$x的化学和劳动力成本。前往第一和第二离子交换床的位置的单独检修行程的燃料和劳动力成本可能是$y。在相同的检修行程中前往第一和第二离子交换床的位置并对其进行检修的燃料和劳动力成本可能是$z。如果与组合这些检修行程相关联的成本节约大于再生离子交换介质的额外成本，例如，如果$y-$z》$x，则在相同的检修行程中而不是在不同的检修行程中检修第一离子交换床和第二离子交换床可能在经济上有益。在一些情况下，如果第二位置处的第二离子交换介质(或盒)的耗尽水平在阈值天数内，则中央控制器甚至可以在确定床耗尽之前，安排更换第二离子交换介质，作为对更换第一位置处的第一离子交换床(或盒)的相同检修请求的一部分。
116.在一些实施例中，水处理系统包括中央服务器(例如图6的监测系统或服务器510)以及多个水处理单元，每个水处理单元远离中央服务器设置，例如图6的本地水处理单元400a、400b和/或400c。每个相应的本地水处理单元包括离子交换介质，例如，设置在图5所示的离子交换柱或床430、435、440或445中的任何一个中的离子交换介质。离子交换介质被设置成接收待处理的水，例如来自图5中的待处理的水源405的水，并提供经处理的水。设置至少一个流量计，例如图5中的流量计425中的任一个，以监测水处理单元中的水流量。水处理系统还包括控制器，例如图2a、图2b或图4的控制器110或图5的监测器/控制器455，该控制器被配置为在预定时间段内确定通过水处理单元的水的未经调整的流量，确定通过水处理单元的水的历史流量，针对离子交换介质基于未经调整的流量、历史流量和离子交换介质的总容量来确定预期的剩余检修容量和预测的耗尽天数中的至少一个，并且将预期的剩余检修容量和预测的耗尽天数中的至少一个传输到中央服务器。
117.水处理系统的每个水处理单元还可以包括电导率传感器，例如，图3的输入传感器
205之一或图5的传感器s1或s2之一，该电导率传感器被设置成分别测量引入到每个相应水处理单元的离子交换介质中的水的电导率。控制器还可以被配置成基于从电导率传感器测量到的电导率来调整相应离子交换介质的预测的耗尽天数和总容量中的至少一个。
118.中央服务器可以被配置成如果特定水处理单元的预测的耗尽天数少于检修滞后时间，则生成检修请求以更换特定水处理单元中的离子交换介质。该检修请求可以包括更换离子交换柱中的离子交换介质或更换整个离子交换柱(或盒)的请求。响应检修请求可以涉及生成检修订单票据，确定用于执行检修活动的期望时间，以及联系客户以安排检修行程。
119.中央服务器可以被配置成如果特定水处理单元的剩余容量小于最小容量，则生成检修请求以更换特定水处理单元中的相应离子交换介质。中央服务器可以进一步被配置成如果至少两个不同水处理单元之间的分离距离小于最大分离距离，则将来自该至少两个水处理单元的至少两个检修请求组合成单个聚合检修请求，以更换该至少两个水处理单元的相应离子交换介质。
120.更换离子交换柱中的离子交换介质的检修实例之间的时间可以基于水质参数来计算，该水质参数诸如为待处理的流入水中的离子污染物的浓度和通过水处理系统的水的流量。电导率传感器(例如，图3中示出的输入传感器205中的一个或图5中的传感器s1或s2中的一个)可以用于测量待处理的流入水中的离子污染物的浓度。流量传感器(例如，图3中示出的输入传感器205中的另一个或图3中示出的输出传感器215或内部传感器210中的另一个或图5的流量计425中的一个)可以用于测量在用户场地处的水处理系统中正被处理的水的流量。基于来自水处理系统中的电导率传感器和流量传感器的测量值，服务提供商可以确定应该对离子交换柱进行检修的频率。离子交换柱的容量基于所用树脂的类型和所用树脂的量。容量用格令(grains)表示。可以处理的水总量基于离子交换柱的容量和给水中的污染物负荷(以给水的电导率表示)。转换方程如下所示：
121.(3)电导率(us/cm)
×
cond_tds_conv_factor＝总溶解固体(tds)(单位为ppm)
122.(4)tds/ppm_gpg_conv_factor＝污染物_负荷(单位为格令/加仑)
123.上述方程中的cond_tds_conv_factor和ppm_gpg_conv_factor因子可以根据经验确定。
124.在一些配置中，当离子交换柱被更换时，容量计算可以开始(或者可以被重置)。当水开始流过离子交换柱时，根据上述方程(3)和方程(4)将给水电导率转换成污染物_负荷。流过的每加仑水会使离子交换柱容量减少所流过的加仑数(gallons)
×
污染物_负荷。在每天的开始时，系统通过使用前几天的平均电导率、10日平均流量总量和当前剩余容量，根据以下方程计算直到离子交换柱耗尽的预计剩余天数(预计剩余天数)：(5)(当前剩余容量/(平均每日电导率*cond_tds_conv_factor/ppm_gpg_conv_factor))/10日平均流量总量＝预计剩余天数
125.将预计剩余天数与预计天数警报设定点进行比较。如果预计剩余天数小于设定点，则生成预计剩余天数警报。
126.如果剩余容量的百分比小于剩余容量警报设定点，则生成剩余容量警报。
127.替代地，容量确定可以基于相对于过去一日流量加权的平均流量的历史加权计算。例如，可以对历史日平均流量和前一日平均流量进行加权，例如，可以使用1:1、2:1、3:
1、4:1、5:1、6:1、7:1、3:2、4:3、5:2、5:3、6:5、7:2、7:3、7:4、7:5和7:6。
128.在一些实施例中，直到水处理系统的离子交换柱中的离子交换床耗尽所剩余的估计天数是基于当前调换日平均流量和通过离子交换床的水的累积平均流量。当前调换日平均流量可以被计算为每天通过离子交换床的水的平均流量。在其他情况下，如果在第一天(第1天)更换或调换了离子交换床，并且在第1天至第3天通过离子交换床的水的流量分别为100加仑、110加仑和105加仑，则截至第3天的当前调换日平均流量将是(100+110+105)/3＝105加仑/天。累积平均流量可以被计算为自安装容纳离子交换床的离子交换柱或系统最初投入运行以来每天通过离子交换床的水的平均流量。例如，如果离子交换床运行100天，并且在这100天内流过离子交换床的水的总量是10,000加仑，则在100天结束时的累积平均流量将是10,000/100＝100加仑/天。替代地，累积平均流量可以被计算为对于每天通过离子交换床的水的所有可用的历史流量的每天通过离子交换床的水的平均流量，或者被计算为仅在更换或调换离子交换床的过去实例之间的设定数量的时间段内每天通过离子交换床的水的平均流量。计算累积日平均流量可以包括计算在多个时间段内的水的平均日流量，该多个时间段包括更换离子交换床的多个实例。计算水的累积日平均流量可以包括计算在一时间段内通过水处理系统的水的先前时间段平均日流量，该时间段包括紧接在接收到更换离子交换床的指示之前的更换离子交换床的预定数量的实例。先前时间段平均日流量是在最近一次更换离子交换介质之前的更换离子交换柱的离子交换介质的一个或更多个实例之间，通过离子交换柱的水的平均日流量。计算水的先前时间段平均日流量可以包括对在时间上更接近当前时间段的通过离子交换床的水的流量比对在时间上更远离当前时间段的通过水处理系统的水的流量施加更大的权重。在本文公开的一些实施例中，先前时间段平均日流量可以用作累积日平均流量。
129.离子交换床或离子交换柱到耗尽所剩余的估计天数可以基于离子交换床的当前罐容量、在自离子交换床或柱前一次被调换或更换以来的当前时间段内的水的平均电导率以及自离子交换床或柱前一次被调换或更换以来通过离子交换床的水的日平均流量。因此，确定离子交换床或离子交换柱到耗尽所剩余的估计天数可以包括测量当前时间段期间待处理的水的电导率，确定当前时间段期间待处理的水的当前平均电导率，以及在用于确定离子交换床或离子交换柱到耗尽所剩余的估计天数的方程中利用待处理的水的当前平均电导率。待处理的水的当前平均电导率可以用作例如上述方程(5)中的平均每日电导率。附加地或替代地，确定离子交换床或离子交换柱到耗尽所剩余的估计天数可以包括执行如下的计算：
[0130][0131]
其中，
[0132]w累积
是对累积日平均流量施加的加权因子，
[0133]w当前
是对当前平均流量施加的加权因子，
[0134]w累积
+w
当前
＝1，0.5≤w
累积
≤0.9，0.1《w
当前
《0.5，
[0135]f累积
＝累积日平均流量，
[0136]f当前
＝当前平均流量，
[0137]d剩余
＝到耗尽所剩余的估计天数，
[0138]
tc
当前
＝当前罐容量，
[0139]
ρ
当前
＝当前日平均电导率。
[0140]
当确定直到离子交换床耗尽所剩余的估计天数时，可以通过对累积日平均流量施加比对当前调换日平均流量所施加的权重更大的权重来确定加权日平均流量。加权日平均流量可以在用于确定直到离子交换床耗尽所剩余的估计天数的计算中使用，例如用作计算上述方程(5)中的10日平均流量总量所使用的平均流量。确定加权日平均流量可以包括例如执行如下的计算：
[0141]
(7)f
加权
＝[(w
累积
)
×
9f
累积
)]+[(w
当前
)
×
9f
当前
)]
[0142]
其中，
[0143]f加权
＝加权日平均流量，
[0144]f当前
＝当前调换日平均流量，
[0145]f累积
＝累积日平均流量，
[0146]
0.5≤w
累积
≤0.9，
[0147]
0.1《w
当前
《0.5，
[0148]w累积
+w
当前
＝1。
[0149]
在各种实施例中，0.2《w
当前
《0.4和/或w
当前
约为0.3。已经根据经验确定，当使用加权平均流量来确定直到本文所公开的水处理系统中的离子交换介质床或离子交换柱耗尽时的剩余有用寿命或估计时间时，方程(7)中约0.3的w
当前
值提供了良好的结果。
[0150]
上面引用的计算可以例如利用图2a或图3中所示的控制器110或者利用图5中所示的监测器/控制器455在水处理系统本地执行，或者可以在集中式监测位置500处的监测系统或服务器510处执行，该集中式监测位置500位于与被监测的一个或更多个水处理系统相距一定距离的地方，如图6中所示。
[0151]
基于直到离子交换床耗尽所剩余的估计天数，可以生成更换离子交换床的请求。该请求可以例如利用图2a或图3中所示的控制器110或者利用图5中所示的监测器/控制器455在水处理系统本地生成，并且可以被传输到集中式监测位置500处的监测系统或服务器510。替代地，更换离子交换床的请求可以由集中式监测位置500处的监测系统或服务器510亲自生成。
[0152]
服务提供商可以安排离子交换柱的检修，使得离子交换柱在仍然具有一定量的处理容量(例如，剩余的10％处理容量(10％的剩余容量警报设定点)时得到检修，以提供安全余量来防止经处理的水达到不可接受的质量。服务提供商还可以或替代地在设定的时间段(例如，在预期离子交换柱的处理容量变得耗尽之前的5至10天)处安排离子交换柱的检修。服务提供商可以基于所计算出的离子交换柱应被检修的频率，为在用户场地处生产指定体积的经处理的水而设定费用。
[0153]
服务提供商还可以或替代地基于由水处理系统提供的警报或失控信号来安排水处理系统的检修。警报或失控信号可以响应于一个或更多个监测参数在单个时间点处或在一段时间(例如，五天或更长时间)内超过设定点或超出预期范围(例如，比五天平均值或10天平均值高5％或更多)而被发送。例如，对于诸如图5所示的检修去离子系统，工作器探头s2可以提供离开离子交换柱440的水的电导率正在提高到指示离子交换柱440中的离子交
换床即将耗尽的水平的指示。检修提供商可以经由例如监测器/控制器455从工作器探头s2接收该指示的通知，并且可以安排离子交换柱440的检修。基于来自工作器探头s2的电导率读数和测量到的通过系统的流量，检修提供商可以计算离子交换柱445中的离子交换床的剩余处理容量，并相应地调整用于检修离子交换柱445的时间表。在一些实施例中，离子交换柱440应该在从传感器s1提供的指示起大约两天内进行检修。另外，如果纯化器探头s3提供离开离子交换柱445的水的电导率正在接近或超过不可接受水平的指示，如果泄漏传感器460提供水泄漏的指示，或者如果一个或更多个压力传感器(例如，图3的传感器205、210或215中的一个或更多个)提供处理系统的一个或更多个部件上的不可接受压力或令人难以接受地趋向的压力的指示，则服务提供商可以安排检修呼叫来检修水处理系统的一个或更多个部件。
[0154]
服务提供商还可以或替代地基于指示来自图2b中所示的辅助系统150a、150b、150c之一的潜在系统问题的一个或更多个信号来安排检修，该潜在系统问题例如为泵的故障、从辅助系统之一汲取的意外高功率、辅助系统之一上不可接受的压降等。提供给服务提供商的任何警告、警报或失控信号也可以或替代地提供给由水处理系统生产的经处理的水的用户、水处理系统或其部件的操作者、或系统或其部件的所有者(如果该所有者不是服务提供商的话)。
[0155]
在一些实施例中，位于集中式监测位置500处的中央服务器510可以确定何时以及各种用户或客户场地505a、505b、505c处的水处理系统中的哪些部件应该被检修。位于集中式监测位置500处的中央服务器可以向一个或更多个服务提供商位置515a、515b传送检修时间表。位于集中式监测位置500处的中央服务器510可以向服务提供商位置515a、515b中的一个或一个或更多个发送检修请求或时间表，其优化诸如服务提供商位置515a、515b与设备可能需要检修的场地之间的行进时间的因素。例如，中央服务器可以向服务提供商位置发送检修时间表，该服务提供商位置比另一服务提供商位置更靠近具有应该检修的设备的场地。中央服务器可以调整检修时间表，使得基于一个或更多个部件的剩余处理容量，在用户或客户场地505a、505b、505c之一处的水处理系统的一个或更多个部件早于或晚于最佳时间进行检修，如果这样做，将提供多个部件要在单次检修行程中进行检修，并且因此通过减少服务提供商所进行的单独检修行程的次数来使成本总体上降低。例如，如果检修被安排为更换第一场地处的离子交换柱(或多个离子交换柱)，并且靠近第一场地的第二场地具有一个或更多个离子交换柱，这些离子交换柱具有比它们的剩余容量警报设定点多出不到约10％的剩余容量和/或一周或更少的预计剩余天数，则更换第二场地处的离子交换柱可以被安排成在与更换第一场地处的离子交换柱相同的检修行程期间执行。
[0156]
在决定何时更换不同场地处接近耗尽的离子交换柱时，也可以考虑与再生离子交换柱相关联的成本。对于一些离子交换柱，如果离子交换柱中的树脂仍然具有剩余处理容量，则树脂床可以在再生之前首先被完全耗尽。为了耗尽树脂床，可以使附加的化学物质通过树脂床。与具有10％剩余容量的类似离子交换柱相比，具有20％剩余容量的离子交换柱可能需要更多的化学物质来耗尽然后再生。用于耗尽离子交换柱中的树脂床的化学物质具有相关联的成本。因此，在上面的示例中，如果与前往第二场地相关联的成本(例如，燃料成本和工人时间)加上与用于比必要的时间更早地再生第二场地处的离子交换柱的化学物质相关联的成本超过了可能与在与用于更换第一场地处的离子交换柱的检修行程不同的检
修行程中更换第二场地处的离子交换柱相关联的成本(例如，燃料、劳动力等)，则可以针对两个不同场地安排不同的检修行程，而不是仅仅安排一个行程。
[0157]
在一些实施例中，例如，第一水处理系统可以位于第一场地，而第二水处理系统可以位于与第一场地相距一定距离的第二场地。一种检修第一场地处和第二场地处的水处理系统的方法可以包括确定是否在相同的检修行程中更换第一场地处的水处理系统的离子交换床和第二场地处的水处理系统的第二离子交换床。确定是否在相同的检修行程中更换第一场地处的第一水处理系统的离子交换床和第二场地处的第二水处理系统的第二离子交换床可以包括权衡与从第一场地再生离子交换床和从第二场地再生离子交换床相关联的成本相对于与到第一场地和第二场地的不同检修行程相关联的成本。此外，第一水处理系统可以位于多个不同场地的网络中的第一场地处，每个场地包括具有离子交换床的至少一个水处理系统，并且检修水处理系统的方法还可以包括确定要在相同的检修行程中进行更换的多个场地的离子交换床的子集。
[0158]
可以由服务提供商检修的水处理系统的部件不限于离子交换柱，并且用于确定何时检修水处理系统的部件的一个或更多个水质参数不限于电导率或离子浓度和流量。在其他实施例中，水处理系统可以包括在一个或更多个水处理设备上游的浊度传感器。该一个或更多个水处理设备可具有从在一个或更多个水处理设备中经历处理的水中去除浊度的有限能力。一个或更多个水处理设备可以包括例如过滤器(例如，砂滤器或其它形式的固液分离过滤器)，该过滤器具有在变得堵塞或以其他方式呈现对进一步处理浊度无效之前从水中去除固体的有限能力。可以监测通过一个或更多个水处理设备的水的流量和待处理的水的浊度，以确定一个或更多个水处理设备的预期服务寿命。然后，一个或更多个水处理设备的检修可以被安排在一个或更多个水处理设备的服务寿命结束之前执行。
[0159]
在另一个示例中，一个或更多个水处理设备可以包括压力驱动的分离设备，例如纳滤设备或反渗透设备，并且用于确定一个或更多个水处理设备应该何时检修的参数包括由在一个或更多个水处理设备上游、下游或内部的一个或更多个ph传感器或温度传感器测量的ph和/或温度。
[0160]
本文公开的方面和实施例还包括改造现有废水处理系统以执行本文公开的方法的方法。改造现有废水处理系统可以包括对废水处理系统的本地和/或远程控制器进行编程，以执行本文公开的ai算法的实施例。替代地，服务提供商可以向客户提供包括指令的非暂时性计算机可读介质，当在废水处理系统的本地和/或远程控制器上执行该指令时，该指令使废水处理系统执行本文公开的ai算法的实施例。服务提供商可以向客户提供书面的、口头的或电子形式的说明，以解释如何操作ai算法以及如何解释其输出并对其输出做出反应。
[0161]
示例1：混合床罐-减少场地访问的建议
[0162]
一个客户场地在过去一年中进行了三次di罐调换。
[0163]
罐配置为：
[0164]
·
尺寸1.2立方英尺
[0165]
·
1个混合床工作器罐和1个混合床纯化器罐(总共2个罐)
[0166]
·
平均给水电导率：394微西门子(μs/cm2)
[0167]
每次调换都进行得很充分，大约处理了700加仑至1000加仑的水。
·
消耗的总加仑
数：约2553
[0168]
三次调换的成本总计约为$1000。
[0169]
混合床di树脂的容量为7600格令/立方英尺。
[0170]
24.4是从微西门子到格令/加仑的换算因子，例如(μs/cm2)/(格令/加仑)。2553加仑的理论最大值将需要__x__个罐。如果场地保持1.2ft3的罐：2553/{[24.4
×
(1.2
×
7600)]/394}＝4.5(因为系统使用1个纯化器罐，所以向下取整为4个工作器罐)。
[0171]
如果场地切换到使用3.6ft3的罐：2553/{[24.4
×
(3.6
×
7600)]/394}＝1.5(向上取整为两个罐-一个纯化器罐和一个工作器罐)。
[0172]
节省：从三次行程的$1000到一次行程@$333
→
节省约$666。
[0173]
因此，可以通过减少每年的客户场地访问次数来实现大量节省。这也为客户提供了更高水平的可靠性，因为对于作为批量过程的检修去离子，每次检修去离子钢瓶更换之间的时间将会长得多。此外，存在较少的质量警报，这应该意味着水质是优越的。
[0174]
示例2：检修订单减少
[0175]
在实现如本文所公开的罐调换预测模型之后，已经在与每个场地创建的检修订单(svo)和每次调换消耗的树脂量相关的场地效率中识别出积极的趋势，同时保持期望水平的数量和质量的水输送给客户。
[0176]
检修订单分析-关于场地效率的一个指标是svo计数/场地。
[0177]
·
模型实施前-从第一财年(fy)1至fy 2，iot设备(场地或功能位置)计数增长了21.6％，并且svo计数增长了73.0％。与上一财年相比，svo计数/设备增加了42.3％，并且每个场地的劳动力成本支出为$158(总计$245k)。
[0178]
·
模型实施后-从fy 2至fy 3，iot设备计数增长了19.3％，并且svo计数增长了28.7％。与从fy 1至fy 2相比，svo计数/设备仅增加了7.8％，并且每个场地的劳动力成本支出减少了$132(总成本节省了$243k)。
[0179]
ο这种节省大部分发生在实施该模型的财年的最后五个月期间。
[0180]
ο请注意，即使从fy 2至fy 3的平均人工费率(labor rate)有所提高，也能实现节省。
[0181]
关于第1财年至第3财年的活动设备数量、质量警报、svo计数和劳动力成本的数据分别在图7和图8的表中指示。
[0182]
图7中的数据表明，虽然设备计数的年度增长基本保持不变(约20％)，但检修这些场地的svo数量以慢得多的速率增长。“线性比率”列表明，fy 3中svo计数/场地应该约为3.8，但由于与该项目相关的效率提高，svo计数/场地仅为3.5。
[0183]
图7和图8中的数据还表明，从fy 1到fy 2，iot设备计数增长了21.6％，并且svo计数增长了73.0％。与fy 1相比，fy 2中的svo计数/设备增加了42.3％，并且每个场地的劳动力成本增加了$158(总计$245k)。从fy 2到fy 3，iot设备计数增长了19.3％，并且svo计数增长了28.7％。与fy 2相比，fy 3中的svo计数/设备仅增加了7.8％，并且每个场地的劳动力成本减少了$132(总共节省了$243k)。
[0184]
树脂消耗-当调换发生在0％的剩余容量处并且有效工作器质量警报激活时，场地效率最高。
[0185]
罐调换预测模型于fy 3的5月实施。
[0186]
·
模型实施前-从fy 1到fy 2
–
对于本财年在调换时的平均剩余容量为29％。
[0187]
·
模型实施后-从fy 2到fy 3
–
对于fy 3在调换时的平均剩余容量为25％，这说明树脂使用量同比提高了5％。当仅考虑从5月到9月机器学习模型就位的那几个月时，调换时的平均剩余容量下降到22％，这比fy 2提高了7％。
[0188]
自模型实施以来使用的树脂量有效增加了24％，((29％-22％)/29％)＝24.1％。
[0189]
·
模型后数据
–
从fy 3开始-本财年的第一个月看到了调换时的平均剩余容量持续下降至18％，延续了使平均剩余容量接近0％的趋势。
[0190]
图9示出了从fy 2的10月到fy 3的10月，每月调换时的剩余容量的图表。
[0191]
示例3：避免针对虚假警报的检修订单
[0192]
在一个客户场地处，自2021年2月最近一次罐调换以来，已经触发了几次工作器罐警报。根据先前的手动警报分类审查，这似乎非常合理：在工作器警报出现的任何时间点，可能出现罐更换检修订单。在ai算法的控制下，它不仅考虑工作器质量警报，还考虑场地仍具有预期容量(剩余容量》30％)和最近使用情况的事实，并建议用户监测该场地。截至2021年12月，该场地仍在生产符合规格的水(in spec water)，并尽可能多地耗尽罐。图10示出了通过di系统的累积流量和虚假工作器警报事件的直观表示，其中竖直线表示虚假工作器罐警报的实例。
[0193]
示例4：延迟创建检修订单以确认其是必要的
[0194]
最佳地设置并具有一组稳定的电导率和流动模式配置变量的场地表现出从无动作到监测再到创建svo的正常建议进展。
[0195]
图11示出了表，该表显示了对于该场地的在罐调换之间的树脂消耗和加仑数。图12示出了显示在调换之间处理的累积的水和工作器罐警报事件的图表。
[0196]
当调换发生的同时仍然提供符合规格的水时，10/21/21调换被正确计算，对于10/21/21调换，ai算法的建议从无动作到创建svo。
[0197]
12/15/21调换是ai算法的示例，该算法建议等待一天来执行调换，即使工作器罐质量警报在12/14出现。该算法适当地建议在12/14进行监测，因为并非所有可用的传感器数据都符合创建svo的标准。当检查附加传感器数据时，额外的一天允许多消耗3％的树脂。
[0198]
最后四次调换中的三次在23天至26天发生，并利用了大部分树脂。仅在20天后发生的调换被正确识别，因为该周期具有比正常更高的日消耗率，并且因此树脂被更快地耗尽。
[0199]
在这样描述了本公开的至少一个实施例的几个方面后，应认识到，本领域的技术人员将容易想到各种变更、修改和改进。这样的变更、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在处于本公开的精神和范围内。因此，前述描述和附图仅作为示例。
[0200]
本文所使用的措辞和术语是为了描述的目的，且不应被视为限制性的。如本文所用，术语“多个”是指两个或更多个项目或部件。术语“包括(comprising)”、“包括(including)”、“携带”、“具有”、“包含”和“涉及”，无论是在书面描述中还是在权利要求等中，都是开放式术语，即表示“包括但不限于”。因此，这样的术语的使用旨在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。对于权利要求而言，仅过渡短语“由......组成”和“基本上由......组成”分别是封闭或半封闭的过渡短语。在权利要求中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等顺序术语来修饰权利要求要素，本身并不意味着一个权利要求要素相对于另
一个权利要求要素的任何优先、优先级或顺序或方法的动作被执行的时间顺序，但仅被用作标签以将具有特定名称的一个权利要求要素与具有相同名称(但使用序数项)的另一个要素区分开来，以区分权利要求要素。

技术特征：
1.一种在水处理系统中处理水的方法，所述方法包括：将待处理的水引入到所述水处理系统的离子交换床中以生产经处理的水；从与所述离子交换床相关联的控制器接收输出水质指示；响应于所述输出水质指示，基于所述离子交换床的剩余容量、所述水处理系统的当前操作参数以及关于所述水处理系统的操作的历史数据，通过算法确定是否更换所述离子交换床；以及响应于所述水质指示，通过所述算法向所述水处理系统的服务提供商提供以下项之一的建议：不需要采取动作、应该监测所述离子交换床，或者应该生成更换所述离子交换床的检修订单。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述算法还提供所提供的建议的置信水平的指示。3.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于所述算法指示更换所述离子交换床是必要的，更换所述离子交换床。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述算法基于关于更换所述离子交换床的实例或更换另一个水处理系统的离子交换床的实例中的一项的历史数据、离子交换床警报状态和所述离子交换床的剩余容量来确定所述置信水平。5.根据权利要求2所述的方法，其中，响应于提供应该监测所述离子交换床的建议，所述算法执行对以下项中的一项或更多项的附加监测：所述输出水质指示的状态、通过所述离子交换床的水的流量、所述水的质量测量以及所述离子交换床的剩余容量。6.根据权利要求5所述的方法，其中，响应于对在所述附加监测期间收集的数据的分析，所述算法将应该监测所述离子交换床的所述建议修改为应该更换所述离子交换床的建议或不需要采取动作的建议之一。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述附加监测包括每天多次接收关于所述输出水质指示的状态、通过所述离子交换床的水的流量或所述水的质量测量中的一个或更多个的数据。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水处理系统的当前操作参数包括所述经处理的水的流量和电导率。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述水处理系统的当前操作参数还包括所述水处理系统处的环境条件。10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述水处理系统的当前操作参数还包括一年中的时间。11.根据权利要求1所述的方法，其中，关于所述水处理系统的操作的所述历史数据包括在所述离子交换床的先前更换事件之间在所述水处理系统处的环境条件。12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中，关于所述水处理系统的操作的所述历史数据包括所述离子交换床的先前更换事件的一年中的时间。13.一种在水处理系统中处理水的方法，所述方法包括：将待处理的水引入到所述水处理系统的离子交换床中以生产经处理的水；从与所述离子交换床相关联的控制器接收输出水质指示；响应于所述输出水质指示，基于所述离子交换床的剩余容量、所述水处理系统的当前
操作参数以及关于所述水处理系统的操作的历史数据，通过算法确定是否更换所述离子交换床；响应于所述水质指示，通过所述算法向所述水处理系统的服务提供商提供以下项之一的建议：不需要采取动作、应该监测所述离子交换床，或者应该生成更换所述离子交换床的检修订单；以及基于所述水处理系统的当前配置、每个时间段处理的水的平均体积以及对于所述水处理系统或另一个水处理系统之一的先前离子交换床检修历史，通过所述算法确定并提供对于所述水处理系统的所建议的理想离子交换容量建议。14.根据权利要求13所述的方法，其中，提供所建议的理想离子交换容量包括为所述水处理系统提供离子交换床的建议的数量和尺寸，这将导致在超过预定量的时间后更换所述水处理系统的离子交换床的检修。15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述算法还确定并提供由植入所述理想离子交换容量建议而产生的成本节省的估计。16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述算法还基于关于历史离子交换床调换、引入到所述水处理系统中的水的历史电导率读数、以及在所述水处理系统或另一个水处理系统之一中发生水质警报之前在调换周期期间所处理的水量的历史平均值的数据，确定并提供对于所述水处理系统的所建议的当前离子交换容量建议。17.一种非暂时性计算机可读介质，包括能够在计算机上执行的代码，用于实现在具有离子交换床的水处理系统上监测水处理的方法，所述方法包括：响应于来自所述水处理系统的输出水质指示，基于所述离子交换床的剩余容量、所述水处理系统的当前操作参数以及关于所述水处理系统的操作的历史数据来确定是否更换所述离子交换床；响应于所述水质指示，向所述水处理系统的服务提供商提供以下项之一的建议：不需要采取动作、应该监测所述离子交换床，或者应该生成更换所述离子交换床的检修订单；以及基于所述水处理系统的当前配置、每个时间段处理的水的平均体积以及对于所述水处理系统或另一个水处理系统之一的先前离子交换床检修历史，确定并提供对于所述水处理系统的所建议的理想离子交换容量建议。18.根据权利要求17所述的介质，其中，所述代码还使所述计算机基于关于历史离子交换床调换、引入到所述水处理系统中的水的历史电导率读数、以及在所述水处理系统或另一个水处理系统之一中发生水质警报之前在调换周期期间所处理的水量的历史平均值的数据，确定并提供对于所述水处理系统的所建议的当前离子交换容量建议。19.一种非暂时性计算机可读介质，包括能够在计算机上执行的代码，用于实现在具有离子交换床和控制器的水处理系统上监测水处理的方法，所述方法包括：从与所述离子交换床相关联的所述控制器接收输出水质指示；响应于所述输出水质指示，基于所述离子交换床的剩余容量、所述水处理系统的当前操作参数以及关于所述水处理系统的操作的历史数据，确定是否更换所述离子交换床；以及响应于所述水质指示，通过所述算法向所述水处理系统的服务提供商提供以下项之一
的建议：不需要采取动作、应该监测所述离子交换床，或者应该生成更换所述离子交换床的检修订单。20.根据权利要求19所述的介质，其中，所述代码还使所述计算机提供所提供的建议的置信水平的指示。

技术总结
一种在水处理系统中处理水的方法，包括：将待处理的水引入到水处理系统的离子交换床中以生产经处理的水；从与离子交换床相关联的控制器接收输出水质指示；响应于该输出水质指示，基于离子交换床的剩余容量、水处理系统的当前操作参数和关于水处理系统的操作的历史数据，通过算法确定是否更换离子交换床；以及响应于水质指示，通过算法向水处理系统的服务提供商提供以下项之一的建议，即不需要采取动作、应该监测离子交换床或者应该生成更换离子交换床的检修订单。交换床的检修订单。交换床的检修订单。


技术研发人员：贾斯廷
受保护的技术使用者：懿华水处理技术有限责任公司
技术研发日：2022.01.11
技术公布日：2023/9/13