基于MQTT的火電廠脫硫廢水處理智能遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A

0 引言

在全球氣候變化加劇與能源結(jié)構(gòu)加速轉(zhuǎn)型的背景下，實現(xiàn)“碳達峰”與“碳中和”已成為國際社會及我國的重要戰(zhàn)略目標[1]。近年來，國家提出以清潔、低碳、安全、高效為核心的能源發(fā)展戰(zhàn)略，推動能源生產(chǎn)與消費方式的深刻變革。在此背景下，能源行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與信息化建設(shè)成為推動綠色低碳發(fā)展的關(guān)鍵途徑。作為能源消耗和碳排放的主要來源，火電行業(yè)面臨降低碳排放與提升能源利用效率的雙重挑戰(zhàn)。在保障電力供應(yīng)的同時，如何有效減少火電廠的環(huán)境影響，實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展，是當前亟待解決的重要問題。火電廠對環(huán)境影響較大，其中，脫硫廢水等污染物的處理已成為運營管理的重點[2]。高效、安全、智能化的運行管理不僅有助于減少環(huán)境污染，提高資源利用率，還能增強火電廠的環(huán)保合規(guī)性與經(jīng)濟效益。

然而，傳統(tǒng)的脫硫廢水處理監(jiān)控系統(tǒng)通常依賴現(xiàn)場自動化控制設(shè)備，存在遠程管理能力不足、數(shù)據(jù)傳輸延遲較大、維護成本高等問題[3]，難以滿足現(xiàn)代電廠對精細化管理和低碳運營的需求。為提升火電廠脫硫廢水處理的智能化水平，實現(xiàn)高效、精準的監(jiān)控與管理，基于現(xiàn)代信息通信技術(shù)的新型遠程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運而生。

本文設(shè)計了一種基于MQTT協(xié)議[4-5]的火電廠脫硫廢水處理遠程在線監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)融合MQTT協(xié)議、PLC控制技術(shù)及實時數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，實現(xiàn)對脫硫廢水處理過程的高效監(jiān)控。該系統(tǒng)能夠在集團層面實現(xiàn)脫硫廢水處理的實時監(jiān)控與遠程管理，提高監(jiān)控效率與數(shù)據(jù)可靠性，提高脫硫廢水處理的智能化水平，減少現(xiàn)場運維工作量，為火電廠提供高效、穩(wěn)定、智能的解決方案。

1系統(tǒng)總體設(shè)計

某電廠現(xiàn)有的脫硫廢水處理系統(tǒng)基于西門子S7-200PLC進行本地監(jiān)視與控制。為提升管理能力，本項自擬對該系統(tǒng)進行技術(shù)改造，實現(xiàn)集團層面對火電廠脫硫廢水處理過程的遠程實時監(jiān)控。系統(tǒng)設(shè)計時重點考慮了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性、系統(tǒng)的可擴展性以及遠程監(jiān)控平臺與現(xiàn)場設(shè)備的兼容性。

本系統(tǒng)采用西門子 S7-200PLC^[6] 作為現(xiàn)場控制單元，結(jié)合MQTT協(xié)議與ModbusTCP協(xié)議的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控、實時報警及數(shù)據(jù)存儲。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，主要包括3個部分。

1.1現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與控制層

該層負責脫硫廢水處理過程中的數(shù)據(jù)采集與設(shè)備控制。現(xiàn)場設(shè)備包括西門子S7-200PLC、傳感器及執(zhí)行機構(gòu)（如水泵、閥門等）。PLC通過模擬量輸入及數(shù)字量輸入/輸出模塊，實時監(jiān)測pH值、COD、氨氮、流量、水溫、壓力等關(guān)鍵參數(shù)，控制相關(guān)設(shè)備的運行。此外，S7-200PLC采用S7協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸，該協(xié)議是西門子專為S7系列PLC設(shè)計的通信協(xié)議，可實現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換。

1. 2 數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)層

該層負責將現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)通過4G網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠端服務(wù)器。系統(tǒng)采用MQTT協(xié)議作為數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎涂煽啃浴Ｍ瑫r，現(xiàn)場部署網(wǎng)關(guān)機，將S7協(xié)議轉(zhuǎn)換為其他兼容協(xié)議，以便遠程監(jiān)控系統(tǒng)接收并解析數(shù)據(jù)。

1.3遠程監(jiān)控與數(shù)據(jù)存儲層

該層負責接收現(xiàn)場傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過協(xié)議轉(zhuǎn)換將

MQTT數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為ModbusTCP協(xié)議，然后存入實時數(shù)據(jù)庫，以支持遠程監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)分析及設(shè)備運行狀態(tài)評估。

圖1脫硫廢水監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)

MQTT是一種基于發(fā)布/訂閱模式的消息傳輸協(xié)議，具有低帶寬消耗、高傳輸效率和低延遲等特點，特別適用于網(wǎng)絡(luò)條件較差或帶寬受限的遠程數(shù)據(jù)傳輸場景[7]。在火電廠環(huán)境中，現(xiàn)場設(shè)備通常分布廣泛，通信條件復(fù)雜，4G網(wǎng)絡(luò)可能存在信號不穩(wěn)定、帶寬受限等問題。MQTT協(xié)議能夠在此類環(huán)境中確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕漭p量級特性降低了網(wǎng)絡(luò)流量與通信成本，同時提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和實時性。相比傳統(tǒng)的有線通信方式，MQTT顯著簡化了通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和管理。采用MQTT協(xié)議結(jié)合4G無線網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場無需布設(shè)大量有線連接，從而降低布線成本，增強系統(tǒng)的靈活性，特別適用于偏遠或布線困難的場景。此外，發(fā)布/訂閱模式使得系統(tǒng)能夠靈活擴展，便于動態(tài)增減監(jiān)控節(jié)點，提升系統(tǒng)的可擴展性和適應(yīng)性。MQTT協(xié)議憑借其輕量級、低成本、高可靠性等優(yōu)勢，成為遠程監(jiān)控系統(tǒng)的理想選擇[8]。因此，本文選用MQTT作為現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)機的數(shù)據(jù)上傳協(xié)議，以優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸效率并提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

在數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)層，為實現(xiàn)長距離、廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信，本系統(tǒng)采用4G網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)傳輸載體，確保現(xiàn)場與遠程監(jiān)控平臺之間的數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r傳輸。現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)機負責將西門子S7-200PLC的S7協(xié)議轉(zhuǎn)換為MQTT協(xié)議，通過4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至遠端；遠端網(wǎng)關(guān)機則接收MQTT數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為ModbusTCP協(xié)議后存入實時數(shù)據(jù)庫，以確保數(shù)據(jù)與遠程服務(wù)器系統(tǒng)兼容。遠程服務(wù)器設(shè)于控制室，負責數(shù)據(jù)的接收與存儲。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實時性，系統(tǒng)采用4G通信模塊，以實現(xiàn)高速、低延遲的數(shù)據(jù)傳輸，突破傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的限制，適用于長距離及遠程監(jiān)控場景。

在遠程監(jiān)控與數(shù)據(jù)存儲層，服務(wù)器端開發(fā)ModbusTCP協(xié)議接口，用于采集網(wǎng)關(guān)機轉(zhuǎn)發(fā)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，將其存人實時數(shù)據(jù)庫。同時，服務(wù)器端提供用戶界面，支持數(shù)據(jù)查詢、報警監(jiān)測、歷史數(shù)據(jù)分析及設(shè)備管理等功能。數(shù)據(jù)存儲層采用實時數(shù)據(jù)庫，持續(xù)存儲并定期更新現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)，以反映設(shè)備最新運行狀態(tài)。數(shù)據(jù)庫設(shè)計確保高效存取，可支撐大規(guī)模數(shù)據(jù)流的快速查詢與存儲。

數(shù)據(jù)傳輸流程如圖2所示，主要包括以下步驟。

（1）數(shù)據(jù)采集：西門子PLC通過S7協(xié)議采集并發(fā)送數(shù)據(jù)至現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)機。（2）協(xié)議轉(zhuǎn)換：現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)機將S7協(xié)議轉(zhuǎn)換為MQTT協(xié)議，通過4G網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠端。（3）數(shù)據(jù)接收與轉(zhuǎn)換：遠端網(wǎng)關(guān)機接收MQTT數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為ModbusTCP協(xié)議。（4）數(shù)據(jù)存儲：服務(wù)器通過ModbusTCP接口獲取數(shù)據(jù)并存入實時數(shù)據(jù)庫。（5）遠程監(jiān)控：用戶通過監(jiān)控界面遠程查看數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時監(jiān)控與故障診斷。

2關(guān)鍵功能

2.1MQTT數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)

在脫硫廢水處理過程中，PLC需要采集 ΔpH 值、電導率、液位、流量、溫度和壓力等參數(shù)。其中， pH 值用于監(jiān)測廢水酸堿度，確保中和反應(yīng)達到要求；電導率反映廢水中溶解鹽分濃度，為后續(xù)處理提供決策依據(jù)；液位用于監(jiān)測廢水池液位，防止溢流或空轉(zhuǎn)；流量參數(shù)保障廢水流量的穩(wěn)定性，確保系統(tǒng)正常運行；溫度和壓力則在特定場景中用于監(jiān)控工藝設(shè)備的運行狀態(tài)。這些數(shù)據(jù)通過傳感器采集，經(jīng)信號調(diào)理模塊轉(zhuǎn)換為可識別的數(shù)字信號，S7-200SmartPLC以設(shè)定的時間間隔定時讀取數(shù)據(jù)并存儲在內(nèi)部寄存器中。

圖2數(shù)據(jù)流向

通過以太網(wǎng)接口將PLC與現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)機連接，配置S7通信協(xié)議。使用西門子STEP7Micro/WINSmart軟件進行PLC編程，采用定時中斷方式采集傳感器數(shù)據(jù)，以確保數(shù)據(jù)采集的周期性和實時性。采集的數(shù)據(jù)存儲在PLC的V區(qū)或M區(qū)，便于網(wǎng)關(guān)機進行讀取。此外，須確保S7-200SmartPLC的通信端口102已開放。

在現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)機的組態(tài)軟件中，設(shè)置S7協(xié)議參數(shù)， 包括IP地址、端口號和測點地址。隨后，使用S7協(xié) 議讀取數(shù)據(jù)，將其封裝為標準化的MQTT 消息，通過 MQTT協(xié)議將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)布至遠程MQTT Broker。示例數(shù)據(jù)格式如下： 3 \"timestamp\"：\"2025-03-31T10：30：00Z\"， \" site_id\"：\"Plant001\"， \" ph_value\"：7.2， \" conductivity\" ：1500， \" level\" ： 2.3， \" flow_rate\" ：45.6 1

在本系統(tǒng)中，MQTTBroker部署在云端服務(wù)器，用于管理消息的發(fā)布和訂閱。現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)機作為發(fā)布者（Publisher），負責采集數(shù)據(jù)并將其發(fā)布至Broker;遠端網(wǎng)關(guān)機作為訂閱者（Subscriber），負責訂閱數(shù)據(jù)主題并進行處理。MQTT協(xié)議的消息頭部僅占2字節(jié)，顯著降低了網(wǎng)絡(luò)負載;同時，提供3種服務(wù)質(zhì)量等級（QoS0、1、2），以保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｔ诒鞠到y(tǒng)中，采用QoS1服務(wù)等級，確保消息至少到達一次，這對于監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳輸非常適用。遠端網(wǎng)關(guān)機通過MQTT客戶端訂閱現(xiàn)場發(fā)布的數(shù)據(jù)主題，接收到MQTT消息后，將數(shù)據(jù)解析為JSON格式的具體數(shù)值。隨后，依據(jù)Modbus地址映射表，將解析后的數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)的Modbus寄存器。服務(wù)器通過ModbusTCP協(xié)議從遠端網(wǎng)關(guān)機讀取這些數(shù)據(jù)。脫硫數(shù)據(jù)映射示例如表1所示。

表1脫硫數(shù)據(jù)映射示例

2.2 ModbusTCP數(shù)據(jù)采集

ModbusTCP協(xié)議是基于TCP/IP協(xié)議的工業(yè)自動化通信協(xié)議，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。通過該協(xié)議，服務(wù)器能夠從遠程網(wǎng)關(guān)機接收脫硫廢水處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，進行解析和存儲。服務(wù)器端通過專門的Modbus解析服務(wù)，將接收到的ModbusTCP協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可用的數(shù)值和狀態(tài)信息，例如將電流、流量、溫度等參數(shù)提取并存儲到實時數(shù)據(jù)庫中。

采用 C++ 語言編寫ModbusTCP接口應(yīng)用程序，在服務(wù)器上實現(xiàn)與遠端設(shè)備的通信。程序主要包括以下幾個步驟：創(chuàng)建ModbusTCP上下文，連接至遠端網(wǎng)關(guān)機，讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)，關(guān)閉連接和釋放資源。接口程序首先創(chuàng)建ModbusTCP上下文，與遠端網(wǎng)關(guān)機建立連接。遠端網(wǎng)關(guān)機通過4G網(wǎng)絡(luò)接收現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)機轉(zhuǎn)發(fā)的PLC數(shù)據(jù)。為了確保通信的穩(wěn)定性，服務(wù)器端的ModbusTCP接口應(yīng)用程序設(shè)置了適當?shù)某瑫r時間。該接口程序能夠解析ModbusTCP響應(yīng)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存入實時數(shù)據(jù)庫，供后續(xù)查詢和分析。通過遠程監(jiān)控界面，用戶可以實時查看數(shù)據(jù)，進行監(jiān)控和故障診斷。該方法結(jié)構(gòu)清晰、操作簡便，能夠有效實現(xiàn)火電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)的遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控和管理。

部分示例代碼如下：struct timeval response_timeout;response_timeout.tv_sec Θ=Θ2 ：response_timeout.tv_usec Θ= 0 ：modbus_set response timeout（ctx，amp;response_timeout）;uint16_tregisters[10];intaddress Θ=Θ0 ：int num_registers Θ= 10 ：int rc τ=τ modbus_read_registers（ctx，address，num_registers，registers）；if （ ）//處理報錯信息} else//處理正確的報文}modbus_close（ctx）;modbus_free（ctx）;

2.3數(shù)據(jù)存儲

在服務(wù)器上部署實時數(shù)據(jù)庫，用于存儲采集到的廢水處理系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫的選擇對數(shù)據(jù)存儲和查詢性能至關(guān)重要。因此，本文選用InfluxDB高性能時序數(shù)據(jù)庫，支持高頻數(shù)據(jù)寫入和歷史數(shù)據(jù)查詢。時序數(shù)據(jù)庫專門用于存儲時間戳關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，適用于處理大量實時數(shù)據(jù)，能夠確保數(shù)據(jù)的高效讀取和查詢。每條數(shù)據(jù)包括傳感器采集時間、測量值、設(shè)備標識等信息。數(shù)據(jù)存儲后，支持后期的查詢、分析和可視化展示。在存儲過程中，系統(tǒng)會對數(shù)據(jù)進行清洗，確保數(shù)據(jù)的有效性，自動刪除過期數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)減少存儲空間消耗。數(shù)據(jù)處理與計算包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、計算與建模以及數(shù)據(jù)分析等步驟。首先，服務(wù)器對原始數(shù)據(jù)進行校準和去噪等預(yù)處理，以提高數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。然后，基于處理后的數(shù)據(jù)，服務(wù)器執(zhí)行諸如脫硫廢水處理過程中的負荷計算和流量分析等計算，為系統(tǒng)運行提供實時支持。在此基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)分析模塊進一步對歷史數(shù)據(jù)進行趨勢分析，預(yù)測未來運行狀態(tài)，識別潛在的異常或運行風險，從而為運維人員提供科學決策依據(jù)，幫助優(yōu)化廢水處理系統(tǒng)的運行。

2.4 Web監(jiān)控

遠程監(jiān)控平臺采用B/S架構(gòu)，用戶通過Web瀏覽器進行數(shù)據(jù)訪問。前端使用Vue.js框架，提供數(shù)據(jù)展示和交互功能；后端基于Django框架，提供API接口處理數(shù)據(jù)請求。時序數(shù)據(jù)存儲在InfluxDB數(shù)據(jù)庫中，以確保高效查詢和分析。數(shù)據(jù)通過MQTT協(xié)議進行實時推送，確保監(jiān)控數(shù)據(jù)及時更新。報警管理模塊使用Redis緩存存儲實時報警數(shù)據(jù)，在前端展示，以實現(xiàn)快速響應(yīng)和處理異常狀態(tài)。

前端通過調(diào)用后端API接口實時獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)，展示在儀表盤上。典型的界面布局包括數(shù)據(jù)總覽區(qū)、實時曲線圖、報警信息區(qū)和操作控制區(qū)。數(shù)據(jù)總覽區(qū)展示站點狀態(tài)和設(shè)備運行狀態(tài)等關(guān)鍵信息；實時曲線圖直觀呈現(xiàn) pH 值、電導率、液位、流量等參數(shù)的變化趨勢，幫助監(jiān)控工藝過程；報警信息區(qū)實時展示異常報警信息，協(xié)助運維人員迅速定位并處理故障；操作控制區(qū)提供遠程控制和參數(shù)配置功能，用戶可在具備權(quán)限的情況下，通過該區(qū)域直接調(diào)整設(shè)備運行狀態(tài)，實現(xiàn)遠程管理與調(diào)控。

歷史數(shù)據(jù)分析功能提供靈活的查詢條件（如站點、時間范圍、參數(shù)類型等），實現(xiàn)數(shù)據(jù)回瀕與趨勢分析，幫助運維人員深人了解系統(tǒng)的運行狀態(tài)與發(fā)展趨勢。用戶可以通過前端界面自定義篩選條件，選擇具體的火電廠站點、時間區(qū)間以及關(guān)鍵參數(shù)（如pH值、電導率、液位、流量、溫度和壓力等）進行分析。后端通過Django框架接收用戶請求，將查詢條件傳遞至數(shù)據(jù)庫層。

系統(tǒng)采用高效的時序數(shù)據(jù)庫，利用優(yōu)化的時序數(shù)據(jù)存儲與索引機制，快速檢索和分析海量數(shù)據(jù)。趨勢分析功能通過對歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與建模，生成各類曲線圖和趨勢圖，展示關(guān)鍵參數(shù)的變化趨勢，幫助識別異常波動或潛在故障隱患。系統(tǒng)還支持多維度數(shù)據(jù)對比分析，用戶可選擇不同站點或參數(shù)進行對比，分析不同條件下的運行差異，為系統(tǒng)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。此外，平臺提供數(shù)據(jù)導出功能，用戶可將查詢結(jié)果導出為CSV或Excel格式，便于進一步處理和生成報告。

異常報警管理系統(tǒng)通過智能化手段實現(xiàn)對火電廠脫硫廢水處理過程的實時監(jiān)控和快速響應(yīng)。在服務(wù)器端，首先設(shè)置報警規(guī)則，針對關(guān)鍵參數(shù)設(shè)定合理的報警閾值，如 pH 值超出6.5～8.5的正常范圍、電導率超過 1000μS/cm 、液位超出上下限等。當實時數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器后，系統(tǒng)通過定時任務(wù)與事件驅(qū)動機制進行報警檢測，將當前數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)閾值進行對比，一旦檢測到異常，即觸發(fā)報警事件。為了確保報警信息的及時性，系統(tǒng)采用WebSocket協(xié)議將報警信息實時推送至前端界面。運維人員可通過可視化界面直觀查看報警詳情。前端界面展示報警參數(shù)、異常值、報警時間等關(guān)鍵信息，通過聲音或彈窗提示幫助工作人員快速定位故障點。不同故障級別使用不同顏色標識，便于操作人員快速識別并優(yōu)先處理嚴重問題。

此外，系統(tǒng)集成了自動故障診斷功能，通過分析歷史數(shù)據(jù)和當前運行狀態(tài)，智能識別可能的故障原因，提供處理建議。此功能提高了系統(tǒng)的自動化程度，減少了人工干預(yù)。通過這些功能，系統(tǒng)大幅提升了故障響應(yīng)速度和問題處置效率，有助于及時發(fā)現(xiàn)和解決潛在隱患，保障火電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

2.5 應(yīng)用案例

圖3所示的實時Web監(jiān)控界面為火電廠煙氣脫硫廢水處理遠程在線監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，旨在實現(xiàn)系統(tǒng)運行狀態(tài)的精細化與可視化監(jiān)測與分析。界面以結(jié)構(gòu)化表格形式呈現(xiàn)核心參數(shù)的實時數(shù)據(jù)，按監(jiān)測對象分類組織，數(shù)據(jù)指標清晰、條理分明，為操作人員提供了即時、全面的系統(tǒng)運行概覽。該界面支持無級縮放，集成動態(tài)數(shù)據(jù)可視化功能，用戶可通過點擊任一測點生成對應(yīng)的實時趨勢曲線。如圖3所示，下半部分展示的是相電壓的實時趨勢圖，直觀呈現(xiàn)該參數(shù)的動態(tài)變化軌跡，顯著提升了數(shù)據(jù)分析的靈活性與深度，便于快速識別系統(tǒng)潛在波動或異常。

圖4展示了關(guān)鍵工藝參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)趨勢，進一步拓展了監(jiān)控維度。系統(tǒng)支持多參數(shù)同步顯示，用戶可同時查看廢水液位、 ??pH 值、電導率等關(guān)鍵運行指標的變化趨勢，便于綜合評估脫硫廢水處理過程的整體狀態(tài)。各數(shù)據(jù)曲線采用醒目配色，輔以清晰坐標軸標注，增強了異常波動識別與參數(shù)關(guān)聯(lián)分析的直觀性。同時，系統(tǒng)具備靈活的時間軸調(diào)整功能，支持對特定時間段進行數(shù)據(jù)回溯，精準定位事件發(fā)生時間，輔助故障診斷與分析。該歷史數(shù)據(jù)分析功能不僅強化了運維人員對系統(tǒng)狀態(tài)的感知能力，也為脫硫廢水處理的精細化管理與科學決策提供了有力支撐。

圖3實時Web監(jiān)控畫面

圖4歷史數(shù)據(jù)趨勢

基于MQTT協(xié)議的高效穩(wěn)定通信機制，系統(tǒng)可將現(xiàn)場數(shù)據(jù)可靠地采集并傳輸至Web監(jiān)控平臺，構(gòu)建起集實時監(jiān)測、歷史趨勢分析與故障診斷于一體的綜合監(jiān)控解決方案，對保障FGD廢水處理系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定與經(jīng)濟運行具有重要現(xiàn)實意義。相較于傳統(tǒng)本地監(jiān)控系統(tǒng)，本研究設(shè)計的遠程在線監(jiān)控系統(tǒng)在功能性、效率與安全性方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。依托遠程可視化管理手段，系統(tǒng)實現(xiàn)了跨地域監(jiān)控能力，使運維人員可在任意地點實時掌握火電廠脫硫廢水處理運行狀態(tài)，顯著降低現(xiàn)場運維成本。憑借MQTT協(xié)議的低延時特性，數(shù)據(jù)從現(xiàn)場采集到界面展示過程具備高實時性，確保異常狀況得以及時捕捉與響應(yīng)。同時，系統(tǒng)具備快速響應(yīng)的異常報警功能，結(jié)合實時監(jiān)測與智能閾值判斷機制，在監(jiān)測數(shù)據(jù)超限時能即時推送預(yù)警信息，輔助運維人員高效定位與處置故障。系統(tǒng)的模塊化架構(gòu)設(shè)計亦賦予其良好的擴展性，可靈活支持多站點、多設(shè)備接入，便于集團層面對多個火電廠站點的集中管理與后續(xù)規(guī)模化部署。為保障數(shù)據(jù)安全，系統(tǒng)采用MQTT協(xié)議的身份認證與加密機制，有效防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中被泄露或篡改。

3結(jié)語

本系統(tǒng)圍繞脫硫廢水處理設(shè)備的智能監(jiān)控需求，設(shè)計并實現(xiàn)了一套集數(shù)據(jù)采集、遠程傳輸、實時監(jiān)控、故障診斷、數(shù)據(jù)存儲與查詢于一體的智能監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)以西門子S7-200PLC作為核心控制設(shè)備，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的精準采集，通過MQTT協(xié)議完成高效穩(wěn)定的遠程數(shù)據(jù)傳輸。同時，遠程服務(wù)器通過ModbusTCP協(xié)議接收數(shù)據(jù)并存儲至數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和決策提供了堅實支撐。

系統(tǒng)基于Web技術(shù)構(gòu)建了可視化遠程監(jiān)控平臺，支持實時數(shù)據(jù)展示、報警提示、歷史數(shù)據(jù)分析等功能。通過圖形化界面，操作人員能夠隨時掌握設(shè)備運行狀態(tài)，在發(fā)生異常時迅速響應(yīng)。內(nèi)置的故障診斷與報警管理模塊能夠?qū)崟r監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)，提供報警日志與自動診斷功能，有效減少設(shè)備故障帶來的影響，提升運維效率。

為了確保數(shù)據(jù)的完整性、安全性和可追溯性，系統(tǒng)采用高效的數(shù)據(jù)存儲與查詢機制。歷史數(shù)據(jù)支持靈活查詢，可導出或生成報表，為設(shè)備優(yōu)化與運維管理提供強有力的支持。該系統(tǒng)顯著提升了脫硫廢水處理設(shè)備的遠程監(jiān)控能力，減少了人工維護成本，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與智能化水平，為工業(yè)設(shè)備遠程監(jiān)控提供了更加高效可靠的解決方案。

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（編輯 王永超）

Design of intelligent remote real-time monitoring system for desulfurization wastewater treatment in thermal power plants based on MQTT

XU Xingwang （China Coal Yanhai Nantong Energy Development Co.，Ltd.，Nantong 2263OO，China）

Abstract：Against thebackdropof global carbon neutralityand energy transition，the intelligent monitoring of desulfurization wastewater treatment incoal-fired power plantsplaysa crucialrole inenvironmental protectionand enhancing energy efficiency.This paper proposes and implements aremote online monitoring system for desulfurization wastewater treatment utilizing the MQTT protocol.The system employs a Siemens S7-2OO PLC for on-site data acquisition，utilizes the MQTT protocol forremotedata transmisionvia a4Gnetwork，and converts the data into the Modbus TCP protocol on the server side for subsequent storage andanalysis.Aweb-based monitoring platform， constructedona B/Sarchitecture，facilitates real-timedatavisualization，historical dataanalysis，andanomalyalarm management.The system substantiall enhances monitoring eficiency and intellgence inthe desulfurization wastewater treatment process，reduces operational and maintenance costs，and improves system stabilityand security.This work offrs technical support for the green and sustainable development of coal-fired power plants.

Key words：MQTT； thermal power plant；desulfurization wastewater；remote monitoring;Modbus TCP

作者簡介;徐興旺（1987—），男，工程師，本科;研究方向：火電廠百萬機組輸煤，環(huán)保設(shè)備管理，超低排放。