村镇污水处理设施远程监控系统设计与实现_颜秀勤

物联网技术2018年/第12期智能处理与应用IntelligentProcessingandApplication58村镇污水处理设施远程监控系统设计与实现颜秀勤1，韦启信1，杨超2，祝磊2，李鹏峰1（1.中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津300074；2.江苏一环集团有限公司，江苏宜兴214206）摘要：针对村镇污水处理设施的特点，构建了基于GPRS（通用分组无线服务）和Internet网络平台的远程监控系统。从信息采集层、网络通信层和监控应用层三个层面建立远程监控系统网络构架，优化配置站点监控系统硬件设备并建立污水处理站自动化运行过程控制。远程监控系统整合现场数据采集、无线远程传输、数据存储、运行控制、APP客户端的功能，可实现污水处理站的集约化运营管理和无人值守，达到提高运维效率、降低运行成本的目的。关键词：远程监控；物联网；自动控制；村镇污水处理中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：2095-1302（2018）12-0058-03————————————————收稿日期：2018-08-24修回日期：2018-09-21基金项目：国家科技支撑计划项目（2014BAC20B00）；天津市科技支撑计划项目（14CDGSF00030）DOI：10.16667/j.issn.2095-1302.2018.12.0150引言我国村镇污水处理设施规模小、数量多、分布广，普遍存在专业运行人员缺乏、运行管理不到位的问题，加之位置偏远、分散，往往不能派遣人员长期驻守去监管污水处理站的运行情况，发生运行故障和突发事故时难以得到及时反馈和应对，导致大部分现有村镇污水处理设施的实际运行状况达不到预期效果[1-3]。远程监控系统是实现设施无人值守的有效途径。我国应用于城镇污水处理厂的实时监控技术和经验已较为成熟，而针对村镇地区较为分散的小型污水处理设施的远程监控尚处于起步发展阶段。随着无线通信网络技术的高速发展，以物联网技术和网络通信技术为核心的远程监控技术在环保行业得到广泛应用[4-5]，特别是地理位置偏远、地形条件复杂的村镇地区，远程监控系统的采用可以提高污水处理设施的运营管理效率，有效保障设施的长效稳定运行，同时有利于实现集约式运维管理，降低运营成本[6]。以我国华北地区某村镇污水处理设施为对象，构建基于GPRS（通用分组无线服务）和Internet网络平台的远程监控系统。1系统网络架构GPRS网络覆盖范围广、数据传输速度快，是目前国内工业级应用的主要通信传输手段之一，被广泛应用于污水处理领域中远程监控系统的构建。基于GPRS的远程监控系统可充分利用现有网络建设且按流量计费，实施方便、建设和运行成本低[7-9]，非常适合于村镇地区污水处理设施的运行监管。根据研究对象的特点，建立村镇污水处理站远程监控系统网络架构，如图1所示。远程监控系统具有如下主要功能：（1）可以通过终端设备远程实时监控站点运行情况；（2）对污水处理站点的数据进行采集、记录、监测、报警；（3）根据监测反馈信息，对运行工况进行远程操作、控制。图1远程监控系统网络架构监控系统可分为三层[10-11]：（1）信息感知层：采用现场监测仪器仪表，对流量、水温、水质、视频信息等进行实时信息采集。（2）网络通信层：采集后的信号以标准工业电信号上报综合信息采集器。综合信息采集器可外接多路模拟量、数字量传感器探头，通过协议转换，最终将水量、水质、水温等监测2018年/第12期物联网技术智能处理与应用IntelligentProcessingandApplication59信号和设备状态信号、电力信号等通过无线通信网络传输至监控管理服务器。（3）监控应用层：管理人员利用智能手机、平板电脑、笔记本电脑、PC机等电子设备，通过互联网或移动互联网随时可接入系统服务器，接收现场信息，进行远程实时数据和实时曲线图查看、历史数据查询等操作，了解掌握设施运行情况。根据设施运行状况，在需要时适时调整工艺设备运行工况。同时根据反馈的报警、提醒等信息，远程控制现场设备停止运行或启动备用设备运行。在上述网络构架下，运行管理人员和站点设备仪表之间通过计算机网络相联，通过集中运营监控平台可以实现多站点的集约式运维管理。污水处理站可按自动化模式运行，除定期进行巡检和对设备进行常规检测维护外，平时可无人值守。由一家专业运营机构采用集约式运维管理模式管理几个甚至几十个污水处理站，可以更加充分地整合人力资源、技术资源和物资资源，在人员管理、生产管理和物品管理等环节提升水平和效率[6]。2硬件设备配置2.1系统硬件组成污水处理站远程监控系统的硬件组成如图2所示，可分为站点现场硬件和远程监控中心硬件两部分。安装在污水处理站现场的硬件设备主要包括输出开关信号的设备运行状态监测仪和输出模拟信号的流量计、水位计、温度