基于云平臺的污水處理監控信息系統

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，采用云技術和物聯網技術，設計研發了一套遠程管理信息系統，實現了對廠站的集中監控，無人化值守，有效減少了人員投入;系統支持移動端應用，管理人員可通過WEB或APP對監控數據進行實時訪問。管理信息系統實現了對多個廠站的實時狀態監控、廠站巡檢、設備維保、故障報警、售后服務等功能。

關鍵詞：云;物聯網;污水處理;實時監控

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

隨著國家環保建設的加快，政府和企業正一起推動城鎮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、節能降耗的目的[1]。為提升廠站綜合運營能力，本文依據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。

1 系統結構

系統以云平臺為基礎，通過物聯網終端和互聯網對設備和廠站進行遠程監管，并在移動端配備了APP實現移動管理，系統結構圖見圖1。在污水處理廠遠程管理信息系統中，首先由PLC采集和收集設備運行數據，并對數據進行簡單的過濾和統計計算，通過物聯網終端傳輸到云平臺，廠站與云平臺的數據通訊可采用工業標準通訊協議或自定義協議。該系統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據，可靈活地遠程獲取廠站內設備的運行狀態，對設備現場狀況進行準確判斷，做出最優決策。

2 系統設計

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境、安全系統，將局域網與外網（互聯網）有機結合。

（2）數據服務層：構建業務應用層提供基礎，所有應用系統都基于該平臺之上運作。為各個功能提供統一、高效、安全、易用和可擴展的集成環境。

（3）應用層：在支撐平臺之上構建業務應用層，包括數據采集與存儲、設備管理等，滿足操作員、管理者的需求。通過業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據。

（4）展現層：系統用戶包括運營管理人員、業主、操作維護人員等，依據崗位、角色不同而具備相應操作權限。

2.2 系統業務功能

系統包括門戶、運營和管理三個子系統，并支持手機APP業務應用，門戶子系統根據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;運營子系統主要包括廠站狀態監控和生產運維管理功能，是系統的核心業務功能;管理子系統主要負責系統綜合管理和系統管理。功能結構表見表1。

3 系統部署

系統采用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服務器架構解決數據量大、數據多樣的問題，為整個系統提供統一的數據服務。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，系統具備彈性擴展和高可用性的能力。

在接入規模較大的情況下，為保證系統能正常處理每個廠站上報的數據，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點的負載，同時，在某些節點出現故障時，并不影響整個系統的響應。

針對數據采集，系統主要實現與各種設備對接的網絡協議適配，數據采集及指令下發。

云平臺數據中心為數據計算及存儲核心層。數據經統一接口上報到數據中心，經過數據清洗，轉換后分為兩類數據：實時數據及離線數據。

4 系統應用

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

本系統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監測、報警信息提醒、生產數據管理、決策支持等多重運營管理手段。廠站運行數據均通過互聯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節節點進行集中監測，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，對數據進行了多個維度的統計和分析，為廠站的運營管理提供決策數據支撐。維保售后服務統計圖見圖3。

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

5 結論

污水云平臺監控系統實現了設備的遠程實時監控，統計和跟蹤污水處理廠站的生產運營數據，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據，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。逐步向生產過程數據化、運營管理信息化，設備控制智能化方向發展，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控系統[J].自動化與儀表，2018，33（8）：59-62.