“物联网+”在沼气集中供气工程的研究与应用

2018-11-29邹伟清刘进法吴黎黎林平水张小生

江西农业 2018年17期

邹伟清刘进法吴黎黎廖裕林平水张小生

（江西省新余市农业局，江西新余 338000）

1 研究背景

近年来，畜牧养殖业快速发展，畜禽养殖污染给环境带来一定压力。为做到农业清洁生产，采取第三方处理农业有机废弃物模式，建立沼气集中供气工程。一方面，变废为宝，把有机废弃物变成了沼气工程发酵原料，节约了大量资源；另一方面，实现了区域废弃物的循环再利用，防治有机废弃物的面源污染，有效地保护了环境，改善了生产条件，增强相关产业发展后劲，实现区域生态良性循环[1]。沼气集中供气工程涉及到的处理过程众多，且受到地理环境和工作内容的限制，日常实时操作管理很不方便。为此，依托新余市罗坊沼气站，开发基于GPRS+PLC系统的沼气远程监控系统，对多个沼气集中供气工程进行统一的监控操作管理，既有利于沼气集中供气工程项目的发展，又对新余市农业发展起到积极作用。

2 主要研究内容和技术路线

沼气站远程监测系统主要集中在病死畜禽监控与调度系统、沼气供气管网安全监测系统、沼液在线监测与运输系统，以及有机肥供给登记信息系统等4个子系统，通过无线传感节点、车载前端系统进行信息汇总，将收集到的信息通过无线或有线传输网络传送到服务器上[2]，对沼气站的运营情况通过手机或者电脑进行实时预报、预警。针对超过设置阀值的异常情况进行即时反馈，通过网关反馈到控制中心，中心通过调节控制设备进行远程操控。工艺路线图见图1。

图1 工艺路线图

3 远程监测系统

3.1 系统介绍基于GPRS+PLC系统来实现对监控站监控。沼气监控系统是一种SCADA系统，即数据的远程采集监视和控制系统。分为三个部分组成：监控中心、通讯、终端。监控中心硬件采用工控机或者服务器，安装采用最新的定制组态软件技术，可以通过网络进行浏览[3]。PLC的CPU双编程口，一个连接本地监控系统，一个接GPRS模块进行远程监控，监测中心软件为用户提供一个可视化的监测界面。该监测界面让用户直观、方便、快捷地了解沼气站系统中设备的运行状态和仪表的实时数据；通讯选用DTU，利用移动运营商提供的无线网络平台实现SCADA。利用GSM无线通信方式来实现水井参数的实时采集[4]。

3.2 系统构架见图2。

图2 系统构架图

3.3 设计说明

3.3.1 终端控制站采用S7-200 PLC，通过无线采集模块DTU和SIM卡利用串口进行实时数据采集并将数据传输给DB服务器。

3.3.2 数据及WWW发布服务器服务器具有监测站点内监控设备的实时监测画面和数据显示。服务器通过WWW公众网络接收来自各个采集站的实时数据，并对数据进行存贮，合理对设备进行调配。通过网络实时接收远程智能现场传回的数据，具有多个现场控制系统的集中监测能力，在监视同时可以远程控制相关的自控设备，通过点击画面可以遥控远方设备的开关，启停。数据中心采用宽带方式与INTELNET公网连接，采用公网固定IP或域名。

3.3.3 WWW网络浏览功能用WWW网络版软件发布运行的工程可以在局域网内使用标准的IE浏览器进行监控现场的设备，提供完善的安全管理机制，只有授权的用户才能修改过程参数。具备独立的Web服务器，Web Server实现了服务器端与客户端画面的高度同步，Web页面自动适应服务器工程分辨率，Web客户端与网络服务器的实时数据传输采用事件驱动机制、变化传输方式，IE“瘦”客户端显示的监控数据具有更好的实时性。Web通讯的负载均衡使系统具备高容量的数据吞吐能力和良好的健壮性，保证很多Web客户端的并发访问。

3.3.4 数据通信技术 DTU通讯有GPRS、CDMA、3G等多种网络形式。用户需要根据终端使用现场的实际信号覆盖情况，选择是采用标准的GPRS通讯方式，还是采用更先进的CDMA、WCDMA、TD-SCDMA通讯方式。

3.4 软件示例见表1、图3、图4、表2。

3.5 设备清单见表3。

4 结语

本研究将物联网技术与沼气集中供气工程结合起来，通过无线采集技术及无线控制技术组建了一个可以远程管理的沼气站。采集的数据可以通过网络传输到主控中心，实现智慧沼气站监控系统从数据采集、远程监控、数据分析汇总的一体化解决方案。对多个沼气集中供气工程进行统一的监控操作管理，既有利于沼气集中供气工程项目的发展，又对新余市从传统农业向现代农业转型、绿色发展起到了积极的促进作用。