基于云平台的污水处理监控信息系统

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　　摘 要：本文针对污水处理厂站地域分散，地点偏远，人工值守困难的问题，采用云技术和物联网技术，设计研发了一套远程管理信息系统，实现了对厂站的集中监控，无人化值守，有效减少了人员投入;系统支持移动端应用，管理人员可通过WEB或APP对监控数据进行实时访问。管理信息系统实现了对多个厂站的实时状态监控、厂站巡检、设备维保、故障报警、售后服务等功能。
　　关键词：云;物联网;污水处理;实时监控
　　中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）01-0045-02
　　0 引言
　　随着国家环保建设的加快，政府和企业正一起推动城镇污水处理厂站的建设，但污水处理厂站地域分散、地点偏远，信息化管理水平低，统一管理困难，运营效率低，针对上述问题提出了信息化、自动化和无人化的建设要求，建立一种新的管理、运营模式，达到减员增效、节能降耗的目的[1]。为提升厂站综合运营能力，本文依据污水处理厂站的特点设计并搭建了一套远程管理信息化系统。
　　1 系统结构
　　系统以云平台为基础，通过物联网终端和互联网对设备和厂站进行远程监管，并在移动端配备了APP实现移动管理，系统结构图见图1。在污水处理厂远程管理信息系统中，首先由PLC采集和收集设备运行数据，并对数据进行简单的过滤和统计计算，通过物联网终端传输到云平台，厂站与云平台的数据通讯可采用工业标准通讯协议或自定义协议。该系统支持苹果或安卓平台的移动端应用，用户可通过WEB网页或移动APP实时获取厂站运营数据，可灵活地远程获取厂站内设备的运行状态，对设备现场状况进行准确判断，做出最优决策。
　　2 系统设计
　　2.1 云平台结构
　　云平台主要分为四层，结构图见图2。
　　（1）基础层：以云平台为基础，即接口及硬件基础设施层，架构的底层是传输网络及存储硬件环境、安全系统，将局域网与外网（互联网）有机结合。
　　（2）数据服务层：构建业务应用层提供基础，所有应用系统都基于该平台之上运作。为各个功能提供统一、高效、安全、易用和可扩展的集成环境。
　　（3）应用层：在支撑平台之上构建业务应用层，包括数据采集与存储、设备管理等，满足操作员、管理者的需求。通过业务应用层可大大提高管理部门的管理能力，有效维护与共享资产数据。
　　（4）展现层：系统用户包括运营管理人员、业主、操作维护人员等，依据岗位、角色不同而具备相应操作权限。
　　2.2 系统业务功能
　　系统包括门户、运营和管理三个子系统，并支持手机APP业务应用，门户子系统根据不同角色分配了不同的权限功能，主要有包含以下几种角色：第一类：集团管理者，第二类：项目运营管理者，第三类：厂站操作人员;运营子系统主要包括厂站状态监控和生产运维管理功能，是系统的核心业务功能;管理子系统主要负责系统综合管理和系统管理。功能结构表见表1。
　　3 系统部署
　　系统采用B/S结构，针对访问端具有良好的兼容性。服务器采用Hadoop+RDBMS混搭架构，用Hadoop技术和PC服务器架构解决数据量大、数据多样的问题，为整个系统提供统一的数据服务。基于先进的云化分布式的架构，在x86资源池的硬件架构上部署，系统具备弹性扩展和高可用性的能力。
　　在接入规模较大的情况下，为保证系统能正常处理每个厂站上报的数据，同时为高可用性考虑，增加了软件负载均衡，能有效地分担各个节点的负载，同时，在某些节点出现故障时，并不影响整个系统的响应。
　　針对数据采集，系统主要实现与各种设备对接的网络协议适配，数据采集及指令下发。
　　云平台数据中心为数据计算及存储核心层。数据经统一接口上报到数据中心，经过数据清洗，转换后分为两类数据：实时数据及离线数据。
　　4 系统应用
　　传统的污水控制系统，由于缺少互联网支持和硬件限制，大量的实时运行数据仅作为系统运行中的逻辑判断标准，仅有少量必要的工艺的数据被报表保存。这些数据数量庞大，对系统运行参数调整和控制过程的预测诊断具有重要意义[2]。
　　本系统已在全国三十多个项目中实施应用，为项目提供设备实时状态监测、报警信息提醒、生产数据管理、决策支持等多重运营管理手段。厂站运行数据均通过互联网实时上传至云平台，对污水厂及设备设施、工艺段运行过程中的各个环节节点进行集中监测，真实反映运行情况，让管理人员在异地就能及时、准确、全面、直观的了解和掌握设备设施的运行状况。
　　信息化管理使设备维保、巡检、故障报警工作从人工处理转到计算机高效率处理的信息化过渡，对数据进行了多个维度的统计和分析，为厂站的运营管理提供决策数据支撑。维保售后服务统计图见图3。
　　系统提供了移动化监控及审批，实现移动提醒，提醒设备报警信息，巡检保养提醒，审批提醒，并进行审批;方便管理人员在任意时刻、任意地点进行监控及数据查询，随时随地监控各站点运行情况，为厂站的少人值守或无人值守提供技术支撑。
　　5 结论
　　污水云平台监控系统实现了设备的远程实时监控，统计和跟踪污水处理厂站的生产运营数据，及时主动推送报警和任务信息，多维度分析售后服务和运营管理数据，为污水处理厂站的高效运营提供了有效保障，进一步提升了污水处理厂站的生产效率以及运营管理方面的综合实力。逐步向生产过程数据化、运营管理信息化，设备控制智能化方向发展，为建设美丽中国贡献力量。
　　参考文献
　　[1] 杨天博，宋晓亮，杜洁.集控式少人无人值守水厂建设方法[J].制造业自动化，2018，40（09）：48-50+76.
　　[2] 邱胜朋，王文成，姚金峰，等.基于云平台的污水处理厂远程监控系统[J].自动化与仪表，2018，33（8）：59-62.
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