物联网技术在自动化污水处理系统中的应用

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２ ． １系统结构 特点 系统基础通讯 网络为光纤冗余环 高愉． 物联 网 Ｇ Ｓ Ｍ 监 控 在 ＭＢ Ｔ Ｆ污 水 处 理 上 的 应 用 『 Ｊ １ ． 网 型工业 以太 网 ，可根据具体 要 求增加 或删 除任 意一 个节 络 安 全 技 术 与 应 用 ， ２ ０ １ ４ （ ０ ２ ） ． 点， 同时影 Ⅱ 向 其他通讯设 备的功能。系统 采用 先进 的监控 【 ５ 】 何 明锐 ， 李双陆． 物联 网在污 水处理厂生产 管理 中的应 用 操作站技术进行控 制 ， 它能够 支持系统在不 同网络 条件正 【 Ｊ 】 ． 硅谷， ２ ０ １ １ （ ２ ４） ．
保证能耗 不变的情 况下实现效益最大化 ： 最重要 的是 系统 采用分层分布式控制 方式 ，降低 总线 网络的通讯 负荷 、 通 讯误码率 ， 同时使 网络 结构更清晰、 检 修维护更方便。
２ 系统特点
参考文献 ：
【 １ 】 彭力． 物联 网应用基础『 Ｍ】 ． 冶金工业出版社 ， ２ ０ １ １ ． ［ ２ ］ 王志 物联 网 ： 现在与未来［ Ｍ Ｉ ． 机械工业 出版社 ， ２ ０ １ ０ ． 【 ３ 】 王志 良， 等． 物联 网终 端技术［ Ｍ 】 ． 机械工业 出版社 ， ２ ０ １ ３ ．
Ｖａ ｌ ｕｅ Ｅｎｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
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到现场查看 。 这种模式浪费人 力且故 障规 避率低 。 将 物联 网应用于 污水 处理 厂之后 ， 各个 系统运行参 数 、 状 态在 中 控室一 目了然 ， 而且可 以调取 现场摄 像头视频进行检 查确 认， 做 到 了快速反应 、 精确定位 、 及时 报警 。
常运行 ， 实现 了多对 象、 多任务 、 多用户操作。 同时 ， 控 制系 统能够 利用其 自我诊断功 能进行故 障诊断 ，判断故 障部 位。 在 系统发生故障后 ， Ｉ ／ Ｏ的状态会返回到系统根据工艺
要求预设置 的状态上。
２ ． ２系统功 能优 点 在 分配相 应的权 限之后 ，现场任 １ 系 统 构 成 １ ． １网络 搭 建 污 水 处理 厂 在 进 行 污 水 处理 时 ，采 用 意 分站点任一设 备的启 、 停、 数据读取 等操作都 可 由中央 系统具备各种通 用工业 通信 分层 分布式 结构 网络控制 ， 即Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ （ Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｖ ｉ ｓ ｏ ｒ ｙ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ 控制室和云端 系统进行控制。 如 Ｃ Ａ Ｎ工业总线接 口、 以太 网络接 口、 Ｉ Ｄ Ｅ接 口、 和 Ａ ｎ ｄ Ｄ ａ ｔ ａ Ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 系统 ， 对现场 的设备 进行监控 ， 实现 接 口，
Ｓ Ｂ接 口等等 ；操作 系统和监控软件采用知名工控 品牌 ， 了数据采集 、 设备控制 、 参数调节 、 设定 及故 障报警等 各项 Ｕ 功能。该控制 系统共 分为现地控制层（ 分控站 ） 、 主控 级ｆ 中 具备冗余 、 容错及 灾难性恢复 的功能。 ２ ． ３系统 集网特点 将具 备条件的污水厂接入 物联 网 控室） 、 云端控制（ 便携人机设备 ） 。 １ ． ２硬件 设计 中央控制室 的监控 管理 系统对全 厂进 自动 系统后 ，云端 平 台将具 备可 以查看 多个 污水厂 的权 实现辖 区内所有污水厂 的集 中管理 ， 对水量 、 水质等信 行 自动 控 制 ， 它通 过 工 业 以 太 网 与 各 现 场 控 制 的 Ｐ Ｃ Ｌ站 限。 集 中处理 ， 并制作数据统计报表 ， 统计 下 进行连接 。 两套工作站互 为热冗余 配备 ， 故 障时互为备用。 息进行综合 分析 ， 发报警信 息 ， 形成 一个 自下而上 反馈 、 自上而 下监控 、 多方 中控制室设 立了 电动投 影屏幕和投影仪 ， 显示全厂工 艺流 集 中控制 的高效 、 有序 的控 制结构。 程 图及设 备运行状 态 ：每个分控 站配置一套智 能控 制柜。 分管 、 ３ 系统控 制方式 柜 内包括 可编程序控 制器、 Ｈ ＭＩ 、 冗余 光纤交换机 、 通信 扩 ３ ． １现场控制级 在现场控制级 的智 能控 制柜负责管 展接 口和 附件等。根据 污水 处理 厂 的处理 工 艺及设 备特 理 子站点下 属所有设备 的运行、 数据 采集 、 视 频采集 的工 点， 技 术人 员在进行现场 安排与 系统布 置时 ， 应 根据 实际 就地控 需 求设置多个 Ｐ Ｌ Ｃ现场子站 。现场子站 的控制 系统 是可 作 。在智能控 制柜 上有手动和 自动两种 控制模 式 ， 制系统 手动模 式具 备最 高权限。能够直 接操作 现场设备 ， 编程序控 制器 Ｐ Ｌ Ｃ ， 人机界面选 用工控触摸屏 。在控 制柜 这种 方式拜托 了以前 中控 内配置 了远程通信 从站模块 。 远程通信模块通 过二层隧道 而不需要经 过中央 控制室授权 。 系统 复杂 的管理体 系。 现场人员只需要获取授权密码进行 协议来实现数据传输 ， 如Ｐ Ｐ Ｔ Ｐ和 Ｌ ２ Ｔ Ｐ协议。根据 现场实 然后切入手动模式 即可 ， 安全可靠 。 际情况 ， 在没有 配置有线 以太 网络 的站点还增 配 了 ４ Ｇ模 解锁 ， ３ ． ２中央 控制级 系统具有 多安全 等级、操作权 限设 块， ４ Ｇ模块通过 电信 手机卡接入互 联网。 移动 设备的远程 置 、 口令确认 、 设备连锁 、 自动报警等 功能 ， 并按 照 实际需 监控终端采用远程监控 系统搭 建物联 网络。 远程 监控 终端 保证 了系统 的高效稳定 主要作用在于数据 采集、 情 报监控 以及控制 中枢指令 的下 要对 重大事件进行 发布 到责任人 ， 运行 。系统具 有操作权 限设置功 能 ， 可根据具体 的操作需 达。 平板 电脑、 智能手机 、 便携式笔记本在 安装监控软 件后 要， 进行权 利分配 ， 有效地 避免了设备的误动。此外 ， 系统 实现对污水 厂物联 网络的无缝连接。 还具 有软件 自诊 断功能 ， 可以对相关设备进行故障诊断 ， 一 １ ． ３软体 及功能 现场控 制单 元实时采集各个终端 站 系统 便通过报警系统启动报警程序 ， 报警 传送 的各 类数据 和信号 ， 通过人机界面展现设 备工 艺运行 旦发现故障部位 ， 画面 随之弹 出。 系统可以及时将故 障画面完整记录下来 ， 以 情况 ， 包括工 艺流程 图、 系统供 电图、 工艺参数 、 电气 参数 、 次序、 名称等顺序进行查询。 电气设备运行状 态等 ；操作 站 以人机 对话 方式指 导操作 ， 供使用者按照故 障的时间、 ３ ． ３ 网络控 制 级 现场控 制级 完成 了工控 信号 的采 相 关人 员按 照界面提示操作设备 ；在进行数据 处理 时 ， 要 中央控 制级完成 了数据 的分析 、 处理及 汇总 ， 网络控制 严格校 验检测来 自各现地 控制单 元 的实时数据 和设 备状 集 ， 实现了污水站系统整体 的 态信息 ， 对故 障报警信 息进行突 出和集 中显示 。中央 控制 级最 终将控 制系统 接入物联 网 ， 网络 的云端 链接。系统由监控 管理 级、 过程控 制级和现场 单元 实现 系统具 有强大的故障检测和诊断功 能， 能够 有效 系统 的分级控制功能体现在对管理权限和报警信 分析和检 测出各种常见故障。 它通过 收集和 整理各现地控 级组成 。 息的及时准确 有效分 配 ： 充分考虑 网络安全 的需要 ， 严格 制单 元的数据 及状态信 息的方式 ， 有效地判断 了数据 的准 使 管理工作井然有序。 确性和 可靠性 ， 并 可根据 具体需要 生成数 据报表 、 历史数 加密 系统逐级 分配管理权 限 ， ４ 结束语 据、 历史 曲线等 。 系统 将分散在 污水厂独 立运行 的 自动化 系统集成 网 远程 人机终端 ，能够 实时显 示各现地 控制单 元 的状 使各系统的数据通过通信网络汇集到中央控制室 ， 再通 态。通过 总网络控 制计 算机及通讯 装置 ； 根据从 中控 站上 络 ， 过 中控室分析 处理后发送到云端平台。 在终端人机界面 ， 用 传 的分站 数据进 行系统 的分析 ， 实时刷新系统 的相 关数 据 和 画面 ；能够对 系统 的运行数据和记 录进行智能 分析 ， 在 户可 以调取任一站点的工作信息 ，进而可以调取该站点任 意节点的数据。 实现了终端仪表和设备的物联 网控制方式。