基于云平臺(tái)的污水處理監(jiān)控信息系統(tǒng)

陳凱 張斌 張歲寒 胡小林

摘 要：本文針對(duì)污水處理廠站地域分散，地點(diǎn)偏遠(yuǎn)，人工值守困難的問(wèn)題，采用云技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計(jì)研發(fā)了一套遠(yuǎn)程管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)廠站的集中監(jiān)控，無(wú)人化值守，有效減少了人員投入;系統(tǒng)支持移動(dòng)端應(yīng)用，管理人員可通過(guò)WEB或APP對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)訪問(wèn)。管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)廠站的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控、廠站巡檢、設(shè)備維保、故障報(bào)警、售后服務(wù)等功能。

關(guān)鍵詞：云;物聯(lián)網(wǎng);污水處理;實(shí)時(shí)監(jiān)控

中圖分類(lèi)號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）01-0045-02

0 引言

隨著國(guó)家環(huán)保建設(shè)的加快，政府和企業(yè)正一起推動(dòng)城鎮(zhèn)污水處理廠站的建設(shè)，但污水處理廠站地域分散、地點(diǎn)偏遠(yuǎn)，信息化管理水平低，統(tǒng)一管理困難，運(yùn)營(yíng)效率低，針對(duì)上述問(wèn)題提出了信息化、自動(dòng)化和無(wú)人化的建設(shè)要求，建立一種新的管理、運(yùn)營(yíng)模式，達(dá)到減員增效、節(jié)能降耗的目的[1]。為提升廠站綜合運(yùn)營(yíng)能力，本文依據(jù)污水處理廠站的特點(diǎn)設(shè)計(jì)并搭建了一套遠(yuǎn)程管理信息化系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)以云平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)終端和互聯(lián)網(wǎng)對(duì)設(shè)備和廠站進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)管，并在移動(dòng)端配備了APP實(shí)現(xiàn)移動(dòng)管理，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1。在污水處理廠遠(yuǎn)程管理信息系統(tǒng)中，首先由PLC采集和收集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的過(guò)濾和統(tǒng)計(jì)計(jì)算，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)終端傳輸?shù)皆破脚_(tái)，廠站與云平臺(tái)的數(shù)據(jù)通訊可采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議或自定義協(xié)議。該系統(tǒng)支持蘋(píng)果或安卓平臺(tái)的移動(dòng)端應(yīng)用，用戶(hù)可通過(guò)WEB網(wǎng)頁(yè)或移動(dòng)APP實(shí)時(shí)獲取廠站運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，可靈活地遠(yuǎn)程獲取廠站內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)狀況進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，做出最優(yōu)決策。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 云平臺(tái)結(jié)構(gòu)

云平臺(tái)主要分為四層，結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖2。

（1）基礎(chǔ)層：以云平臺(tái)為基礎(chǔ)，即接口及硬件基礎(chǔ)設(shè)施層，架構(gòu)的底層是傳輸網(wǎng)絡(luò)及存儲(chǔ)硬件環(huán)境、安全系統(tǒng)，將局域網(wǎng)與外網(wǎng)（互聯(lián)網(wǎng)）有機(jī)結(jié)合。

（2）數(shù)據(jù)服務(wù)層：構(gòu)建業(yè)務(wù)應(yīng)用層提供基礎(chǔ)，所有應(yīng)用系統(tǒng)都基于該平臺(tái)之上運(yùn)作。為各個(gè)功能提供統(tǒng)一、高效、安全、易用和可擴(kuò)展的集成環(huán)境。

（3）應(yīng)用層：在支撐平臺(tái)之上構(gòu)建業(yè)務(wù)應(yīng)用層，包括數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)、設(shè)備管理等，滿(mǎn)足操作員、管理者的需求。通過(guò)業(yè)務(wù)應(yīng)用層可大大提高管理部門(mén)的管理能力，有效維護(hù)與共享資產(chǎn)數(shù)據(jù)。

（4）展現(xiàn)層：系統(tǒng)用戶(hù)包括運(yùn)營(yíng)管理人員、業(yè)主、操作維護(hù)人員等，依據(jù)崗位、角色不同而具備相應(yīng)操作權(quán)限。

2.2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能

系統(tǒng)包括門(mén)戶(hù)、運(yùn)營(yíng)和管理三個(gè)子系統(tǒng)，并支持手機(jī)APP業(yè)務(wù)應(yīng)用，門(mén)戶(hù)子系統(tǒng)根據(jù)不同角色分配了不同的權(quán)限功能，主要有包含以下幾種角色：第一類(lèi)：集團(tuán)管理者，第二類(lèi)：項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)管理者，第三類(lèi)：廠站操作人員;運(yùn)營(yíng)子系統(tǒng)主要包括廠站狀態(tài)監(jiān)控和生產(chǎn)運(yùn)維管理功能，是系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)功能;管理子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)綜合管理和系統(tǒng)管理。功能結(jié)構(gòu)表見(jiàn)表1。

3 系統(tǒng)部署

系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，針對(duì)訪問(wèn)端具有良好的兼容性。服務(wù)器采用Hadoop+RDBMS混搭架構(gòu)，用Hadoop技術(shù)和PC服務(wù)器架構(gòu)解決數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)多樣的問(wèn)題，為整個(gè)系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)。基于先進(jìn)的云化分布式的架構(gòu)，在x86資源池的硬件架構(gòu)上部署，系統(tǒng)具備彈性擴(kuò)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(gè)廠站上報(bào)的數(shù)據(jù)，同時(shí)為高可用性考慮，增加了軟件負(fù)載均衡，能有效地分擔(dān)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載，同時(shí)，在某些節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，并不影響整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)。

針對(duì)數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)與各種設(shè)備對(duì)接的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議適配，數(shù)據(jù)采集及指令下發(fā)。

云平臺(tái)數(shù)據(jù)中心為數(shù)據(jù)計(jì)算及存儲(chǔ)核心層。數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)一接口上報(bào)到數(shù)據(jù)中心，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)清洗，轉(zhuǎn)換后分為兩類(lèi)數(shù)據(jù)：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及離線數(shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

傳統(tǒng)的污水控制系統(tǒng)，由于缺少互聯(lián)網(wǎng)支持和硬件限制，大量的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)僅作為系統(tǒng)運(yùn)行中的邏輯判斷標(biāo)準(zhǔn)，僅有少量必要的工藝的數(shù)據(jù)被報(bào)表保存。這些數(shù)據(jù)數(shù)量龐大，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)調(diào)整和控制過(guò)程的預(yù)測(cè)診斷具有重要意義[2]。

本系統(tǒng)已在全國(guó)三十多個(gè)項(xiàng)目中實(shí)施應(yīng)用，為項(xiàng)目提供設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、報(bào)警信息提醒、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理、決策支持等多重運(yùn)營(yíng)管理手段。廠站運(yùn)行數(shù)據(jù)均通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)上傳至云平臺(tái)，對(duì)污水廠及設(shè)備設(shè)施、工藝段運(yùn)行過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)，真實(shí)反映運(yùn)行情況，讓管理人員在異地就能及時(shí)、準(zhǔn)確、全面、直觀的了解和掌握設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行狀況。

信息化管理使設(shè)備維保、巡檢、故障報(bào)警工作從人工處理轉(zhuǎn)到計(jì)算機(jī)高效率處理的信息化過(guò)渡，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了多個(gè)維度的統(tǒng)計(jì)和分析，為廠站的運(yùn)營(yíng)管理提供決策數(shù)據(jù)支撐。維保售后服務(wù)統(tǒng)計(jì)圖見(jiàn)圖3。

系統(tǒng)提供了移動(dòng)化監(jiān)控及審批，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)提醒，提醒設(shè)備報(bào)警信息，巡檢保養(yǎng)提醒，審批提醒，并進(jìn)行審批;方便管理人員在任意時(shí)刻、任意地點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控及數(shù)據(jù)查詢(xún)，隨時(shí)隨地監(jiān)控各站點(diǎn)運(yùn)行情況，為廠站的少人值守或無(wú)人值守提供技術(shù)支撐。

5 結(jié)論

污水云平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，統(tǒng)計(jì)和跟蹤污水處理廠站的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，及時(shí)主動(dòng)推送報(bào)警和任務(wù)信息，多維度分析售后服務(wù)和運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)，為污水處理廠站的高效運(yùn)營(yíng)提供了有效保障，進(jìn)一步提升了污水處理廠站的生產(chǎn)效率以及運(yùn)營(yíng)管理方面的綜合實(shí)力。逐步向生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)化、運(yùn)營(yíng)管理信息化，設(shè)備控制智能化方向發(fā)展，為建設(shè)美麗中國(guó)貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)

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

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