農(nóng)村小型污水處理站監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及關(guān)鍵監(jiān)控技術(shù)的研究

湯達(dá)宏

摘 要：隨著我國環(huán)保政策的推行和實(shí)施，在全國各地區(qū)對農(nóng)村污水處理裝置建設(shè)的大力推動(dòng)下，農(nóng)村污水處理站的數(shù)量增長也是巨大的，但是目前在農(nóng)村小型污水處理站的監(jiān)控方面還存在很多問題，監(jiān)控系統(tǒng)不夠完善，不利于相關(guān)管理工作的有效實(shí)施。這就需要在農(nóng)村小型污水處理站實(shí)際運(yùn)行的過程中，做好監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，合理采用先進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)，從根本上提升農(nóng)村小型污水處理站的監(jiān)控工作有效性，為后續(xù)工作的高效化實(shí)施和發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村小型污水處理站;監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì);關(guān)鍵監(jiān)控技術(shù)

農(nóng)村小型污水處理站的監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)作、日常維護(hù)和監(jiān)管監(jiān)督的特點(diǎn)，做好系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)工作，積極采用軟件與硬件關(guān)鍵監(jiān)控技術(shù)，提升監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行水平和效果，滿足當(dāng)前的農(nóng)村小型污水處理站的監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)展需求，形成良好的監(jiān)控模式與體系。

一、農(nóng)村小型污水處理站監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原則

在農(nóng)村小型污水處理站監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)該遵循相關(guān)的設(shè)計(jì)原則，確保各方面設(shè)計(jì)工作的有效實(shí)施。首先，應(yīng)該遵循經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性的設(shè)計(jì)原則，完善系統(tǒng)的功能，不僅需要具備站內(nèi)的監(jiān)控功能，還需要具有一定的業(yè)務(wù)考核分析評價(jià)性能。其次，遵循先進(jìn)性的原則，保證監(jiān)控系統(tǒng)的先進(jìn)性水平，積極采用軟件技術(shù)完善監(jiān)控系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理，解決人手不足的問題，提高工作效率，降低人工成本。使用模塊化設(shè)計(jì)方式與結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的方式，增強(qiáng)系統(tǒng)的擴(kuò)展性，形成業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)系性的監(jiān)管模式。最后，應(yīng)該遵循可靠性的原則，在設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)期間可以提升整體系統(tǒng)的可靠性，保證系統(tǒng)的良好應(yīng)用。

二、農(nóng)村小型污水處理站監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)措施

（一）提升處理系統(tǒng)自動(dòng)化水平

研究農(nóng)村小型污水處理設(shè)施的治理工藝特點(diǎn)和監(jiān)管目的，需制定現(xiàn)場控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化模式以及數(shù)據(jù)對外交換的方式。應(yīng)用工業(yè)可編程邏輯器，進(jìn)行一系列的邏輯控制與數(shù)據(jù)收集，實(shí)行現(xiàn)場設(shè)備控制從基礎(chǔ)的電氣運(yùn)轉(zhuǎn)控制到數(shù)字邏輯應(yīng)用控制的提升，最終達(dá)到現(xiàn)場可根據(jù)治理工藝的24小時(shí)無人值守的自動(dòng)化控制，同時(shí)也可通過應(yīng)用軟件現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)程控制。

（二）數(shù)據(jù)通信的設(shè)計(jì)措施

近年來在我國數(shù)字化技術(shù)、智能化技術(shù)快速發(fā)展的過程中，農(nóng)村小型污水處理站中的計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備相互之間的通信系統(tǒng)開始不斷完善，從之前的串口通訊轉(zhuǎn)變成為以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線通訊形式，為了確保監(jiān)控系統(tǒng)中的通信完善性，應(yīng)該注重對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部通信的設(shè)計(jì)，保證整體的內(nèi)部通信設(shè)計(jì)效果。首先，應(yīng)該注重控制系統(tǒng)和調(diào)度中心之間的通信設(shè)計(jì)，如果相互之間的通信數(shù)據(jù)較少，就可以使用無線串行的通信設(shè)計(jì)措施，確保數(shù)據(jù)信息的良好傳輸處理。其次，在控制系統(tǒng)本身通信設(shè)計(jì)的過程中，盡量采用以太網(wǎng)的設(shè)計(jì)方式，簡化整體結(jié)構(gòu)，加快數(shù)據(jù)信息的傳輸速度，降低通信成本，在其中高效化應(yīng)用TCP/IP協(xié)議，這樣不僅能夠提升監(jiān)控系統(tǒng)通信設(shè)計(jì)的合理性與可靠性，還能滿足當(dāng)前的監(jiān)控系統(tǒng)整體運(yùn)行發(fā)展需求。最后，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注現(xiàn)地控制層方面的通信設(shè)計(jì)，提升總線的利用率，盡可能縮短總線距離，加快監(jiān)控信息的收集傳輸速度，改善通訊系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀，借助通信技術(shù)識別監(jiān)控系統(tǒng)中的錯(cuò)誤信息，便于針對性解決問題[1]。

（三）合理設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該合理設(shè)計(jì)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的完善性。首先，應(yīng)重點(diǎn)開展網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)總線類型、環(huán)形類型與星型類型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，利用?jì)算機(jī)設(shè)備開展拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析工作與對比工作，按照污水處理站的具體狀況，篩選最佳的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，保證各方面工作的有效開展。其次，應(yīng)該重點(diǎn)選擇網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)方式，主要涉及到雙絞線形式、無線形式、光纜形式等等，可以結(jié)合污水處理站的具體情況選用，確保傳輸介質(zhì)的完善性與可靠性，預(yù)防出現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題。

（四）合理設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式

農(nóng)村小型污水處理站在設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式的合理設(shè)計(jì)，積極借鑒國內(nèi)外的成功經(jīng)驗(yàn)，分析典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在國家和行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、安全要求、管理制度的基礎(chǔ)下，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)。系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)由感知層、數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)接口層、數(shù)據(jù)分析層、應(yīng)用層和展示層構(gòu)成。首先感知層應(yīng)以規(guī)范先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合治理工藝特點(diǎn)，主要的考核指標(biāo)，將現(xiàn)場控制系統(tǒng)與在線儀器的監(jiān)測數(shù)據(jù)信息以及故障報(bào)警信息通過規(guī)范的工業(yè)通信協(xié)議進(jìn)行采集，其次通過無線網(wǎng)或有線網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行姆?wù)器。平臺通過數(shù)據(jù)規(guī)范接口、各子站數(shù)據(jù)上報(bào)規(guī)范接口把現(xiàn)場端的數(shù)據(jù)保存下來，具備數(shù)據(jù)補(bǔ)足功能，對因斷電、設(shè)備故障等因素引起缺數(shù)情況，可待恢復(fù)正常后進(jìn)行自動(dòng)或手工補(bǔ)足數(shù)據(jù)，以確保數(shù)據(jù)的完整性。最后通過對設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率、水質(zhì)參數(shù)變化、廢水處理效率、設(shè)備故障率、設(shè)備操作信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來獲得不同類型的設(shè)備在不同區(qū)域內(nèi)的使用情況、設(shè)備改進(jìn)或工藝改良后的所產(chǎn)生的實(shí)際效果、區(qū)域行業(yè)動(dòng)向等大量的有價(jià)值的信息。經(jīng)過分析后的數(shù)據(jù)可以用作綜合展示、報(bào)表生成、向其他系統(tǒng)推送等，整個(gè)平臺實(shí)現(xiàn)的功能可以通過PC客戶端或移動(dòng)APP進(jìn)行應(yīng)用，為處理站點(diǎn)管理人員提供先進(jìn)可靠的監(jiān)管平臺，幫助相關(guān)管理人員完成各種業(yè)務(wù)流程。

三、農(nóng)村小型污水處理站監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）自動(dòng)化技術(shù)

采用自動(dòng)化技術(shù)對設(shè)備或生產(chǎn)過程在不需要人工直接干預(yù)的情況下，按預(yù)期的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)測量、操縱等信息處理和過程控制，達(dá)到小型污水處理裝置的全天候無人值守的自動(dòng)化運(yùn)行，降低人力投入。根據(jù)處理工藝需求，獲取生產(chǎn)狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)，提供可靠的技術(shù)保障。

（2） 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為污水處理站點(diǎn)設(shè)備和傳感提供了與數(shù)據(jù)平臺以及其他設(shè)備交互的方式，具備安全可靠的信息處理傳輸能力。采用物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)框架標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)用戶智能化、可視化的管理現(xiàn)場設(shè)備，在整合相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)資源構(gòu)建監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合監(jiān)控總體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求和特點(diǎn)，積極使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，形成良好的技術(shù)模式和機(jī)制，保證技術(shù)的良好應(yīng)用。

（3）云技術(shù)

運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)，建立相應(yīng)的監(jiān)控監(jiān)管運(yùn)維云服務(wù)平臺。為管理者提供對現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行情況、運(yùn)維信息的掌握，可對運(yùn)維商日常巡檢的工作情況，對故障設(shè)備的處理情況及異常情況發(fā)生后的響應(yīng)效率等工作進(jìn)行監(jiān)督。

（4）大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

通過平臺數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及歷史數(shù)據(jù)的存儲，可獲得每天、周、月、季度和年的站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，同時(shí)可以進(jìn)行對比分析，為管理者提供全面的項(xiàng)目信息。數(shù)據(jù)積累后，經(jīng)行業(yè)人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，進(jìn)行更深層次的設(shè)備運(yùn)行工藝優(yōu)化、異常預(yù)測分析，運(yùn)維方式改善等數(shù)據(jù)科學(xué)應(yīng)用。在采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的過程中，應(yīng)該結(jié)合目前的監(jiān)控工作標(biāo)準(zhǔn)與要求，制定完善的大數(shù)據(jù)分析計(jì)劃和方案，在嚴(yán)格應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)開展各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析工作的情況下，有效性、實(shí)時(shí)性、針對性完成監(jiān)控任務(wù)，不斷增強(qiáng)監(jiān)控工作的效果。

結(jié)語

農(nóng)村小型污水處理站監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)較為重要，相關(guān)部門在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中應(yīng)該歸納總結(jié)豐富的經(jīng)驗(yàn)，合理開展各個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，提升整體監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行水平。在此期間還應(yīng)該積極采用軟件關(guān)鍵技術(shù)、抗干擾關(guān)鍵技術(shù)與防雷關(guān)鍵技術(shù)，提升監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行水平，保證監(jiān)控系統(tǒng)的良好運(yùn)行和發(fā)展，便于針對性監(jiān)控污水處理站的實(shí)際情況，提升整體監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

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