陳凱 張斌 張歲寒 胡小林

摘 要：本文針對污水處理廠站地域分散，地點偏遠，人工值守困難的問題，采用云技術和物聯(lián)網技術，設計研發(fā)了一套遠程管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了對廠站的集中監(jiān)控，無人化值守，有效減少了人員投入;系統(tǒng)支持移動端應用，管理人員可通過WEB或APP對監(jiān)控數(shù)據(jù)進行實時訪問。管理信息系統(tǒng)實現(xiàn)了對多個廠站的實時狀態(tài)監(jiān)控、廠站巡檢、設備維保、故障報警、售后服務等功能。

關鍵詞：云;物聯(lián)網;污水處理;實時監(jiān)控

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）01-0045-02

0 引言

隨著國家環(huán)保建設的加快，政府和企業(yè)正一起推動城鎮(zhèn)污水處理廠站的建設，但污水處理廠站地域分散、地點偏遠，信息化管理水平低，統(tǒng)一管理困難，運營效率低，針對上述問題提出了信息化、自動化和無人化的建設要求，建立一種新的管理、運營模式，達到減員增效、節(jié)能降耗的目的[1]。為提升廠站綜合運營能力，本文依據(jù)污水處理廠站的特點設計并搭建了一套遠程管理信息化系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)結構

系統(tǒng)以云平臺為基礎，通過物聯(lián)網終端和互聯(lián)網對設備和廠站進行遠程監(jiān)管，并在移動端配備了APP實現(xiàn)移動管理，系統(tǒng)結構圖見圖1。在污水處理廠遠程管理信息系統(tǒng)中，首先由PLC采集和收集設備運行數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行簡單的過濾和統(tǒng)計計算，通過物聯(lián)網終端傳輸?shù)皆破脚_，廠站與云平臺的數(shù)據(jù)通訊可采用工業(yè)標準通訊協(xié)議或自定義協(xié)議。該系統(tǒng)支持蘋果或安卓平臺的移動端應用，用戶可通過WEB網頁或移動APP實時獲取廠站運營數(shù)據(jù)，可靈活地遠程獲取廠站內設備的運行狀態(tài)，對設備現(xiàn)場狀況進行準確判斷，做出最優(yōu)決策。

2 系統(tǒng)設計

2.1 云平臺結構

云平臺主要分為四層，結構圖見圖2。

（1）基礎層：以云平臺為基礎，即接口及硬件基礎設施層，架構的底層是傳輸網絡及存儲硬件環(huán)境、安全系統(tǒng)，將局域網與外網（互聯(lián)網）有機結合。

（2）數(shù)據(jù)服務層：構建業(yè)務應用層提供基礎，所有應用系統(tǒng)都基于該平臺之上運作。為各個功能提供統(tǒng)一、高效、安全、易用和可擴展的集成環(huán)境。

（3）應用層：在支撐平臺之上構建業(yè)務應用層，包括數(shù)據(jù)采集與存儲、設備管理等，滿足操作員、管理者的需求。通過業(yè)務應用層可大大提高管理部門的管理能力，有效維護與共享資產數(shù)據(jù)。

（4）展現(xiàn)層：系統(tǒng)用戶包括運營管理人員、業(yè)主、操作維護人員等，依據(jù)崗位、角色不同而具備相應操作權限。

2.2 系統(tǒng)業(yè)務功能

系統(tǒng)包括門戶、運營和管理三個子系統(tǒng)，并支持手機APP業(yè)務應用，門戶子系統(tǒng)根據(jù)不同角色分配了不同的權限功能，主要有包含以下幾種角色：第一類：集團管理者，第二類：項目運營管理者，第三類：廠站操作人員;運營子系統(tǒng)主要包括廠站狀態(tài)監(jiān)控和生產運維管理功能，是系統(tǒng)的核心業(yè)務功能;管理子系統(tǒng)主要負責系統(tǒng)綜合管理和系統(tǒng)管理。功能結構表見表1。

3 系統(tǒng)部署

系統(tǒng)采用B/S結構，針對訪問端具有良好的兼容性。服務器采用Hadoop+RDBMS混搭架構，用Hadoop技術和PC服務器架構解決數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)多樣的問題，為整個系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務。基于先進的云化分布式的架構，在x86資源池的硬件架構上部署，系統(tǒng)具備彈性擴展和高可用性的能力。

在接入規(guī)模較大的情況下，為保證系統(tǒng)能正常處理每個廠站上報的數(shù)據(jù)，同時為高可用性考慮，增加了軟件負載均衡，能有效地分擔各個節(jié)點的負載，同時，在某些節(jié)點出現(xiàn)故障時，并不影響整個系統(tǒng)的響應。

針對數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)主要實現(xiàn)與各種設備對接的網絡協(xié)議適配，數(shù)據(jù)采集及指令下發(fā)。

云平臺數(shù)據(jù)中心為數(shù)據(jù)計算及存儲核心層。數(shù)據(jù)經統(tǒng)一接口上報到數(shù)據(jù)中心，經過數(shù)據(jù)清洗，轉換后分為兩類數(shù)據(jù)：實時數(shù)據(jù)及離線數(shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)應用

傳統(tǒng)的污水控制系統(tǒng)，由于缺少互聯(lián)網支持和硬件限制，大量的實時運行數(shù)據(jù)僅作為系統(tǒng)運行中的邏輯判斷標準，僅有少量必要的工藝的數(shù)據(jù)被報表保存。這些數(shù)據(jù)數(shù)量龐大，對系統(tǒng)運行參數(shù)調整和控制過程的預測診斷具有重要意義[2]。

本系統(tǒng)已在全國三十多個項目中實施應用，為項目提供設備實時狀態(tài)監(jiān)測、報警信息提醒、生產數(shù)據(jù)管理、決策支持等多重運營管理手段。廠站運行數(shù)據(jù)均通過互聯(lián)網實時上傳至云平臺，對污水廠及設備設施、工藝段運行過程中的各個環(huán)節(jié)節(jié)點進行集中監(jiān)測，真實反映運行情況，讓管理人員在異地就能及時、準確、全面、直觀的了解和掌握設備設施的運行狀況。

信息化管理使設備維保、巡檢、故障報警工作從人工處理轉到計算機高效率處理的信息化過渡，對數(shù)據(jù)進行了多個維度的統(tǒng)計和分析，為廠站的運營管理提供決策數(shù)據(jù)支撐。維保售后服務統(tǒng)計圖見圖3。

系統(tǒng)提供了移動化監(jiān)控及審批，實現(xiàn)移動提醒，提醒設備報警信息，巡檢保養(yǎng)提醒，審批提醒，并進行審批;方便管理人員在任意時刻、任意地點進行監(jiān)控及數(shù)據(jù)查詢，隨時隨地監(jiān)控各站點運行情況，為廠站的少人值守或無人值守提供技術支撐。

5 結論

污水云平臺監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了設備的遠程實時監(jiān)控，統(tǒng)計和跟蹤污水處理廠站的生產運營數(shù)據(jù)，及時主動推送報警和任務信息，多維度分析售后服務和運營管理數(shù)據(jù)，為污水處理廠站的高效運營提供了有效保障，進一步提升了污水處理廠站的生產效率以及運營管理方面的綜合實力。逐步向生產過程數(shù)據(jù)化、運營管理信息化，設備控制智能化方向發(fā)展，為建設美麗中國貢獻力量。

參考文獻

[1] 楊天博，宋曉亮，杜潔.集控式少人無人值守水廠建設方法[J].制造業(yè)自動化，2018，40（09）：48-50+76.

[2] 邱勝朋，王文成，姚金峰，等.基于云平臺的污水處理廠遠程監(jiān)控系統(tǒng)[J].自動化與儀表，2018，33（8）：59-62.