远程监控智能平台在水处理工程中的应用

2018-06-27席雪洁张震柯永文孙磊袁心

天津化工 2018年3期

席雪洁，张震，柯永文，孙磊，袁心

（天津膜天膜科技股份有限公司膜材料与膜应用国家重点实验室，天津300457）

随着膜技术的推广，目前膜法水处理应用越来越广泛，工程项目越来越多，运行中出现的问题也日益增加。为了设备安全稳定的运行，必须安排多名专职人员对控制系统进行24h值班看守。在膜法水处理设备的运行，专职人员要时刻关注控制系统的上位机，并定时对设备进行巡检，在发现问题后，还要及时与维修人员沟通。这就要求一个班组需要较多人员在中控室监控设备运行。水厂监控室一般无外接网络，膜法水处理设备厂家无法及时得到运行数据进行分析，无法对水厂膜系统的运行进行预警。同时，膜法水处理设备的操作对工作人员有较高的专业要求，但目前社会人员流动较大，对膜法水处理单元的运行、维护、保养带来较大的影响[1]。

因此，按照传统售后模式需要配套大量人力资源，导致成本太高，因此有必要建立远程监控智能平台，做到预先发现问题及时解决问题，提高售后服务质量和针对性，另外膜在不同行业、不同环境下性能衰减趋势和规律不同，不同行业的工程运行数据对膜的质量变化趋势的判断、膜性能设计参数以及膜产品质量保证年限具有重要的参考价值，此外建立数据库对不断提高膜工程设计水平具有重要的实用价值。

本文将重点介绍天津膜天膜科技股份有限公司（津膜科技）开发的一种用于水处理运行监控以及智能分析的数据处理平台。依托于公司运营和建设的项目，该平台积累的运行数据将是改善运营、延长产品寿命以及产品升级的重要依据。现阶段该平台具有的功能有：实时数据传输、数据趋势对比、数据下载、异常情况报警以及运行策略优化。同时未来还将具备短信报警提醒、运行数据预测等功能。

1 系统设计

1.1工作组成及工作原理

膜法水处理设备远程监控平台，包括水厂监控系统和膜法水处理设备，将膜法水处理设备的运行信息、操作信息、报警信息以及历史数据都汇入到水厂监控系统。膜法水处理设备包括泵、阀门以及仪表，膜法水处理设备与PLC通信，通过TCP/IP连接到监控系统上位机进行监控以及操作，监控系统上位机链接DTU终端模块，进行数据交换[2]。DTU模块通过GPRS通信与云平台进行通信，将数据存入云平台数据库[3]。用户通过网页或手机APP访问云平台，实时监控膜法水处理设备的运行信息、操作信息、报警信息以及历史数据，用户通过得到的信息进行及时的操作。

1.2 系统特点

该系统可以让用户通过手机APP以及网页随时随地实时监控膜法水处理设备的运行信息、操作信息、报警信息以及历史数据，无需专职运行人员在中控室值守。该远程监控智能平台可供多人同时访问，并可以引进津膜科技厂家对膜法水处理设备的运行进行分析，及时调整运行参数，使膜法水处理设备的运行最优化。

2 系统功能介绍

2.1 数据实时监控

设备实时监控主要实现远程监控功能，对于各个项目已接入的参数进行实时监控，如实时展示进出水水质（浊度/SS/COD/氨氮等）、泵房液位、进产水压力、产水流量等工艺参数，并且能够对实时数据的超标和设备故障进行报警展示。本系统采用基于web网络的实时监测，这种监控方式的最大优点是便捷性和开放性，使用户可以在有网络的地方即可实现在线实时监控(见图1)。

图1 远程监控智能平台实时监控界面

2.2 数据趋势对比

该系统可有针对性的采集数据，生成历史曲线，用户可以查询一段时间内的参数变化趋势，进行对比分析，辅助分析生产过程的工艺问题。为了对各个项目膜系统的使用情况进行更加科学的分析，该系统在选择所要考察的参数时，可以选择同时间的两参数对比、同时间的多参数对比以及不同时间同参数的对比。

2.2.1 同时间两参数对比

为了反应某工程中某两个参数的关联性，该系统可进行同一项目两参数的对比。如图2所示：图中两条曲线为，考察某项目某时间段内产水流量和跨膜压差，随时间的变化，同一项目中两机台的跨膜压差对比情况，可选其中两个参数进行对比分析，充分考察某时段该项目运行情况。

同时，可对不同项目的某个参数进行对比，例如，津膜科技SMF技术同时用在了A项目与B项目中，可在该远程监控智能平台中选择某一时间段对两项目的跨膜压差（产水流量、浊度、进水温度等参数）进行对比分析，考察同一技术在不同项目中运行情况，总结该技术最佳应用工艺条件，为以后工程运行提供参考。

2.2.2 同时间多参数对比

图2 远程监控智能平台同时间两参数对比曲线

该平台还可以反应某工程在某一时间段内不同参数的对比情况。例如，某工程的水处理工艺采用了津膜科技的MBR技术，该工程共有16个膜池，可同时选取某时间段内这16个（任意其中1～16个）膜池的累计产水量（产水流量、跨膜压差等参数）进行对比分析，考察同一时间段内，不同膜池/机台的运行情况，可在某一机组出现问题时有其他机台运行数据进行对比分析，从而总结产生问题的原因，及时提出解决方案，为工程的稳定运行提供保障。

2.2.3 不同时间同参数的对比

该平台还可以反应某工程各参数在不同时间段的对比情况。如图3所示，可选择某工程2016年和2017年两个时间段的产水浊度（产水流量、跨膜压差、温度等参数）进行对比考察，从而对膜组件的运行情况进行评估，进一步总结运行环境对膜组件的影响，对延长膜寿命，保证工程稳定运行有重要意义。

图3 远程监控智能平台不同时间同参数对比曲线

2.3 数据下载

本平台采用先进的报表生成导出机制，可一键导出为EXCEL，可形成多厂站数据汇总、多sheet页分类的报表；具有强大的报表生成、在线查看、下载控制机制，保证报表数据的安全。

2.4 异常情况报警

设备及生产故障预警模块主要实现设备故障预警、实时超标预警、报警信息查询等功能；设备故障预警是通过数据挖掘，分析出设备运行状态曲线及设备故障趋势模型，分析出设备需要更换及需要维护的时间；实时超标预警实现对各项实时监测数据的超限及异常情况进行报警提示。

2.5 运行分析及优化

津膜科技远程监控智能平台以数据为依托，以控制为导向，凭借现有监控项目，为公司的决策提供支持，以专业人员对项目的运行数据进行深入分析，以期达到项目的最优化运行。在该平台中，信息共享范围广、信息查询时效高，各级人员可从不同角度进行统计与分析,各指标的运行趋势一目了然，取代了以往繁重的文档记录及纸质表单的数据管理，节约了运行成本,实现了专业人员对工程的实时跟踪与远程指导，使得售后服务更有针对性、能有效地解决客户在运行使用过程中遇到的各种专业问题。同时，膜厂家专业人员的定期深入对比分析，实现了对某一工程或某一产品的运行统计与专业分析，为产品的优化设计与提高提供了数据支撑。