基于云平台的污水处理厂远程监控系统

2019-02-14施海祥

数字通信世界 2019年9期

施海祥

（江苏丰正环保科技有限公司，如皋 226551）

1 引言

污水处理，一直是水资源再生重要环节，它能够对污水处理净化，并让污水能够达到国家排放标准和回用水标准。因此，污水处理厂对于城市发展前行起到重要作用。在其发展过程中，也存在一些困难和不足。比如说分布广监控不到位、管理人员远程难以实时了解污水处理动态、各工艺段的工艺控制等。但是，通过云平台建设，有效解决实时管理和数据交换及远程监控等问题。所以，在新技术支持之下，对于污水处理厂远程监控系统和远程预警系统分析研究领域有现实方面意义。

2 系统结构

在开始本文研究之前，我们首先得对系统结构做个简单介绍。

在云平台设计之下，污水监控系统组成结构涉及到很多方面。系统包括很多技术，比如说涉及到远程管理软件系统、通信服务器等。在运用这些软件和服务器时候，其把传感器、云计算等技术进行高度融合。在从结合污水实际情况和要求出发前提之下，系统结构能够满足运行和维护管理多方面需求。同时，在处理污水过程当中，还会实时进行监控和精细管理。

在云平台污水监控系统当中，首先需要使用到现场设备来采集相关数据，现场数据采集部分比如仪器仪表的数据采集和设备启停、运行状态、故障数据的采集等，这些数据可以通过现场PLC 进行采集。上位监控由监控计算机来实现，在监控计算机上通过PLC 程序管理软件和上位监控软件来进行工作，常用西门子STEP7和winCC 进行组态，也可以用施耐德或AB 的软件。然后通过现场服务器或监控计算机把这些数据存储起来。在此步骤当中，这监控系统还要能够跟工业通信服务器进行联合。两者之间要能够实行通信，然后才能够把信息传输到云平台。另外对于小型污水处理单元可以直接用远程控制模块来实现，由远程控制模块利用网络或GPRS 直接送云平台，云平台接收到信号之后，就会把这些数据或者是信息传给远程服务器终端。这时候监控设备可以把污水处理厂实际情况及时反馈给工程师，从而可以有效采取措施解决问题，也能够更好达到维护运行目标。同时，这个系统在智能手机上也能够应用，工作人员主要是通过网页或者是app 对监控数据，实时展开监控。这样一来，用户可以通过远程方式获取到设备运行情况和状态，能够进一步对现场状况进行判断，从而可以做出最科学和最合理决策。

3 系统设计

在设计污水处理厂远程监控系统过程当中，会涉及到很多方面，可能需要使用到新型技术。以下就针对其系统设计分析研究。

3.1 概述

水厂处理云平台监控系统，其最终目标就是要能够对污水厂设备，还有处理工艺进行智能和精细化控制管理。在此过程当中，其还需要加强对机器设备检测故障处理。当发现故障时候，可以有效解决。这个系统可以分为五个层面。分别是认知层、配置层、数据层、网络层、智能感知层。其主要是通过无线安装方式，采取智能终端设备和物联网节点来采集数据。所采集到的数据包括很多方面，比如说现场控制器反应数据，重要设备诊断情况数据等。然后再通过预先处理上传到云服务器当中，服务器可以自动对这些采集数据分析并存储，然后把分析结果提供给工艺工程师和主管部门。

3.2 污水处理工艺简介

污水处理领域是一个面广而复杂的领域，一般分为大、中、小三种规模的处理系统，又有工业废水和市政污水之分。常用工艺有A2O、CAST、SBR、MBR、MBBR、氧化沟等工艺；在系统当中所涉及到污水治理厂（站）和配套的提升泵站，主要是包括建设中和运营中项目。污水处理时主要是针对不同污水采取不同工艺来进行处理，处理过程当中可以采取先物化后生化的处理模式。在各工艺段都要进行工艺参数的控制，根据在线监测仪表读数实时调整工艺参数，确保出水稳定达标。在设置系统结构的时候，可以对以下这些方面进行优化，能自动控制的减少人工控制、减少工人的劳动强度。比如液位差计和时间控制格栅的启停、通过溶氧控制风机的频率、加药系统的投加量和投加频次、污泥脱水的自动化等。污水厂运营和维修时候容易出现问题，应该及时调派人员定期值守和检查。

3.3 平台数据传输

最能够反映污水状态的指标就是进出水流量、液位、PH、DO、COD、NH3-N、TP、TN 和各设备运转状态等。污水处理现场，其仪表数据主要是通过传感器和现场仪表来收集。然后再通过现场总线（modbus、Profibus-PA、工业以太网等）或者4-20mA 送到PLC 中，然后在这里面进行简单数据处理，让数据能够转化为标量整数或者是浮点数。但是，此过程当中可能会因为网络延迟情况造成数据间隔不一致。所以，在发送数据的时候，其数据帧应该有时间标注。通常情况之下，不同情况数据来源传送周期为五秒到一分钟。同时，PLC 控制器当中应该有逻辑控制程序，当设备出现周期性故障时候，可以通过其容错程序或者冗余备份来解决。当PLC 采集数据可以送往现场服务器存储或现场监控计算机存储，然后通过互联网送至云平台服务器。为了监控污水处理厂实时状态，可以采取摄像头对各工艺段采集图像，一并送至云平台。

3.4 网络结构设计

对于污水厂现场数据，主要是通过现场仪器仪表进行数据采集，可以用4-20mA 送PLC。开关量可以在电气控制柜中通过无源开关触点送PLC。同时，远程监控系统当中应该有无线网络设置。对于远程使用泵站，现场配备潜水泵，水泵的启停可以用液位计来控制，智能电表也要设置。出于成本考虑，可以不配置编程设备。通过液位分段智能控制，能够及时把监控数据发回到污水站PLC。

3.5 服务器平台设置

在设置远程监控系统时候，其服务器最好是用B/S 结构。这种结构在访问端有比较好兼容性。当服务器完成收集数据时候，其还可以分析存储，也能够接受动态界面外部访问。当服务器结构主要是网页前台、后台服务和中间三个部分。

对于网页前台程序，要是给客户提供访问支持，在污水处理平台当中，其主要包括基本面板和相关对象节点配置。同时，还包括组态完成访问界面和施工工艺相一致。网页后台，主要是完成http 相应交互。它可以通过链接方式请求数据传输，还可以对数据进行压缩存储或者是查询。对于服务器中间段，主要是提供各种模块通讯。可以给第三方软件提供opc 访问权利，还可以对数据分析和设置有计划控制任务。