CN106292578A - 一种污水处理厂运营数据采集传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污水处理厂运营数据采集传输系统，包括用于采集数据的客户端和用于接收数据的服务器端，客户端包括含有客户端程序模块的工控机，服务器端包括含有服务端程序模块的服务器，工控机上有提供OPC接口的组态软件，客户端程序模块通过调用OPC通讯动态链接库扫描组态软件中的所有变量数据，操作者根据需要选择向服务器上传的变量。本发明高效可靠、读取数据时不受不同组态软件制约、运营总部可读取任一污水处理厂的实时数据以及历史数据；用户可自定义数据采集类型，将目标数据进行对上传输，大大节约了系统数据的存储容量；可将不同污水处理厂的数据自动归纳至特定的存储位置；可实现多个污水厂数据同时读取及管理，并行不悖。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种一种污水处理厂运营数据采集传输系统。
背景技术
随着环境保护的意识加强以及工业领域自动化程度的提高，绝大多数的污水处理厂控制系统均采用PLC控制。通过编程可将全厂的各类数据（包括设备运行情况、在线监测进\出水水质数据、报警记录、设备维护记录等）通过PLC上传至厂内的控制中心，工作人员通过这些数据判断整个污水厂区的运行情况，并由工作人员记录形成水质指标台账。
水务公司往往有多个污水处理厂同时运营，这些厂区分布在不同的地域。运营总部对于辖下所属污水处理厂的管控均通过以下两种渠道进行。一为污水处理厂管理人员定时汇报运营情况并递交管理报表。这些报表通常比较简单，不能直观地体现数据之间的联系；同时汇报内容受报表制式限制，不能全面地了解污水处理厂各项水质指标；运营总部亦不能及时掌握其运营情况。二是通过网络将污水处理厂数据上传至运营总部服务器，再在终端系统上体现出来。在不同污水处理厂使用不同组态软件的情况下，总部人员必须安装多个不同的组态软件来读取数据，导致运营总部系统维护工作量增加。
发明内容
针对以上提到的污水厂运营管理过程存在的缺点，本发明旨在提供一套高效可靠、不受不同组态软件制约、可自定义数据采集类型及存储位置的污水处理厂运营数据采集传输系统。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种污水处理厂运营数据采集传输系统，包括用于采集数据的客户端和用于接收数据的服务器端，所述客户端包括含有客户端程序模块的工控机，所述服务器端包括含有服务端程序模块的服务器，所述工控机上有提供OPC接口的组态软件，所述客户端程序模块通过调用OPC通讯动态链接库扫描所述组态软件中的所有变量数据，操作者根据需要选择向服务器上传的变量。
由于工控机上有提供OPC（OLE for Process Control，用于过程控制的OLE）接口的组态软件，因此服务器读数据时不受不同组态软件的制约，可以读取任一污水处理厂的数据。
作为一种优选方式，所述客户端程序模块包括：数据采集定义层：用于根据需要选择并保存需要上传的变量数据；服务器参数设置层：用于设置与客户端进行通讯的服务器地址、端口与通讯周期；数据保存位置设置层：用于设置客户端预上传变量在服务器中的保存位置。
作为一种优选方式，所述服务器端程序模块包括：数据库连接关系配置层：用于设置于服务端程序连接的数据库；数据库表信息定义层：用于定义上传数据的数据库表信息；数据库表与上传数据对应关系定义层：用于定义客户端上传变量保存在数据库中的字段位置；数据监听层：用于通过监听接收客户端数据并定期保存至数据库中指定的位置。
进一步地，所述工控机和服务器之间通过VPN设备连成局域网。
进一步地，所述客户端还包括客户端本地XML配置文件，用于保存设置的服务器参数和数据库连接参数。
作为一种优选方式，所述客户端程序以指定时间间隔定时采集现场PLC中的实时数据。
作为一种优选方式，所述PLC中的实时数据包括来自污水处理厂现场设备群的测控输出结果。
作为一种优选方式，所述设备群包括机械设备、电气设备、监控设备、仪表设备和化验仪器中的一种或几种。
与现有技术相比，本发明高效可靠、读取数据时不受不同组态软件制约、运营总部可读取任一污水处理厂的实时数据以及历史数据，适用于提供OPC接口的不同品牌工控软件数据采集；在某一污水处理厂的数据采集系统内，用户可自定义数据采集类型，将目标数据进行对上传输，大大节约了系统数据的存储容量；多个污水处理厂的数据上传至运营总部的数据接收系统后，通过用户自定义可将不同污水处理厂的数据自动归纳至特定的存储位置；可实现多个污水厂数据同时读取及管理，并行不悖。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图。
其中，1为设备群，2为PLC，3为工控机，4为VPN设备，5为互联网，6为服务器，7为办公电脑。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一实施例包括用于采集数据的客户端和用于接收数据的服务器端，所述客户端包括含有客户端程序模块的工控机3，所述服务器端包括含有服务端程序模块的服务器6，所述工控机3上有提供OPC接口的组态软件，所述客户端程序模块通过调用OPC通讯动态链接库扫描所述组态软件中的所有变量数据，操作者根据需要选择向服务器6上传的变量。
所述客户端程序模块包括：数据采集定义层：用于根据需要选择并保存需要上传的变量数据；服务器参数设置层：用于设置与客户端进行通讯的服务器6地址、端口与通讯周期；数据保存位置设置层：用于设置客户端预上传变量在服务器6中的保存位置。
所述服务器端程序模块包括：数据库连接关系配置层：用于设置于服务端程序连接的数据库；数据库表信息定义层：用于定义上传数据的数据库表信息；数据库表与上传数据对应关系定义层：用于定义客户端上传变量保存在数据库中的字段位置；数据监听层：用于通过监听接收客户端数据并定期保存至数据库中指定的位置。
所述工控机3和服务器6之间通过VPN（Virtual Private Network，虚拟专用网络）设备4连成局域网。
所述客户端还包括客户端本地XML配置文件，用于保存设置的服务器参数和数据库连接参数。
所述客户端程序以指定时间间隔定时采集现场PLC2中的实时数据。
所述PLC2中的实时数据包括来自污水处理厂现场设备群1的测控输出结果。
所述设备群1包括机械设备、电气设备、监控设备、仪表设备和化验仪器中的一种或几种。
本发明所涉程序共分为两部分，其中软件程序分服务器端数据接收程序与客户端数据采集程序。
客户端程序主要功能包括：
1、定义需采集数据。根据各污水厂需要，选择需要上传的数据变量进行保存，后期客户端将以此为依据上传指定的变量数据。
2、设置通讯服务器6地址、端口及通讯周期。设置服务器端程序的IP地址，端口及通讯周期，客户端将依此参数与服务器端通讯。
3、设置数据保存位置。设置客户端预上传变量保存位置
运营人员将现场的设备群1所监控得到的数据（例如，来源于粗格栅渠内安装的液位差计采集的粗格栅液位差值，来源于泵房内安装的液位计采集的进水泵房液位值）接入系统，并设置采集数据的时间间隔（比如溶解氧仪可设置间隔2秒检测数据并上传）。
服务器端程序主要功能包括：
1、配置数据库连接信息。设置服务器端程序连接的数据库，包括数据库服务器6名称、数据库名称、数据库登录名、数据保存间隔、监听端口、数据库密码等。
2、设置上传数据的数据库表信息。定义上传数据的数据库表信息，包括污水处理厂名称、表名、字段名、字段类型等。
3、配置数据库表与上传数据保存对应关系。定义客户端上传变量保存在数据库中的字段位置。
4、通过监听接收客户端数据并定期保存至数据库。接收客户端程序上传的数据并定期保存至数据库中指定位置。
本发明整个系统软件设计主要采用客户端/服务器C/S(Client/Server)方式的体系来设计。客户端主要完成组态软件数据的采集，并将所采集数据通过通讯接串口传递至服务器端；服务器端主要完成与客户端程序、其它应用程序的数据请求通讯，及定时保存客户端传递的数据。
服务器端的数据库实现数据存储管理，保存客户端需上传的数据变量名请求，并定时存储服务器端的实时数据请求。
网络环境的搭建是程序运行及数据采集的基础，本发明中采用VPN设备4（由H3C路由器提供IPSec VPN功能），通过互联网5将多个污水处理厂的客户端和总部服务器端连接起来，组成一个大的局域网，实现远端与本地网络的互联互通，为远端与本地数据交互提供基础保障。
客户端程序将通讯服务器6参数、数据库连接参数保存在本地XML配置文件中，通过调用OPC通讯动态链接库实现与组态软件通讯，获取客户端程序所在PC组态软件的数据变量清单，将用户需要采集的数据变量名称保存至数据库，客户端后期以保存的数据变量名为依据进行数据上传。
客户端程序以指定时间间隔定时采集PLC2中的实时数据，采用了SOCKET异步通信技术，以自定义协议（XML格式）格式将采集数据上传至服务器端程序。服务器端程序通过通讯监听机制监听客户端上传的数据，当接收到数据时，负责解析并按服务器端程序指定时间定时保存上传数据到指定的数据库表中。
客户端通过OPC通讯动态链接库扫描出客户端组态软件所有变量数据，根据实际业务需要挑选所需上传变量进行保存，客户端将挑选变量定时向服务器端上传数据。服务器端自定义上传数据表结构，设置数据库与上传数据保存对应关系，根据数据库与上传数据对应关系将监听到的上传数据保存到指定表的字段中。考虑到每个污水处理厂上传数据不一样，每个污水厂据按表分开存储。
在同一污水厂内，设备群1（水泵、鼓风机等）的运行状态以及在线监测仪表的实时数据上传至PLC2控制系统，再利用工控机3内的数据采集程序将数据通过互联网5通信存储至总部服务器6中的数据库，用户通过办公电脑7调取数据库内储存的数据，并根据该数据进行下一步分析与利用。不同污水处理厂工控机3的数据均可通过相同的步骤上传至总部服务器6中的数据库。当污水处理厂内自控系统所采用的组态软件不同时，用户均可通过本发明的采集及传输系统读取，不需要在服务器端安装不同的组态软件或进行特殊的设置来实现数据的读取。
同时在所述污水处理厂工控机3内，安装有自定义数据采集程序，操作人员通过“列出OPC节点”将数据采集端所有监控变量显示出来，污水处理厂工作人员可通过该程序自定义需要上传至总部服务器6的运行数据，使得终端用户在查看数据时更有针对性、更加直观。
操作人员输入数据库服务器6名称、数据库名称、数据库登录名、水厂编号等配置信息以及OPC服务器6连接参数、通讯服务器6配置信息，保存后进行数据上传，运营总部即可在服务器6上查看该污水处理厂的运营数据。
在所述数据库内设有数据接收程序，当多个污水处理厂上传数据时，终端用户通过设置可将数据自行归入不同的存储位置，避免数据存储路径出错的情况发生。
Claims (8)
1.一种污水处理厂运营数据采集传输系统，包括用于采集数据的客户端和用于接收数据的服务器端，其特征在于，所述客户端包括含有客户端程序模块的工控机（3），所述服务器端包括含有服务端程序模块的服务器（6），所述工控机（3）上有提供OPC接口的组态软件，所述客户端程序模块通过调用OPC通讯动态链接库扫描所述组态软件中的所有变量数据，操作者根据需要选择向服务器（6）上传的变量。
2.如权利要求1所述的污水处理厂运营数据采集传输系统，其特征在于，所述客户端程序模块包括：
数据采集定义层：用于根据需要选择并保存需要上传的变量数据；
服务器参数设置层：用于设置与客户端进行通讯的服务器（6）地址、端口与通讯周期；
数据保存位置设置层：用于设置客户端预上传变量在服务器（6）中的保存位置。
3.如权利要求1所述的污水处理厂运营数据采集传输系统，其特征在于，所述服务器端程序模块包括：
数据库连接关系配置层：用于设置于服务端程序连接的数据库；
数据库表信息定义层：用于定义上传数据的数据库表信息；
数据库表与上传数据对应关系定义层：用于定义客户端上传变量保存在数据库中的字段位置；
数据监听层：用于通过监听接收客户端数据并定期保存至数据库中指定的位置。
4.如权利要求1所述的污水处理厂运营数据采集传输系统，其特征在于，所述工控机（3）和服务器（6）之间通过VPN设备（4）连成局域网。
5.如权利要求2所述的污水处理厂运营数据采集传输系统，其特征在于，所述客户端还包括客户端本地XML配置文件，用于保存设置的服务器（6）参数和数据库连接参数。
6.如权利要求1至5任一项所述的污水处理厂运营数据采集传输系统，其特征在于，所述客户端程序以指定时间间隔定时采集现场PLC（2）中的实时数据。
7.如权利要求6所述的污水处理厂运营数据采集传输系统，其特征在于，所述PLC（2）中的实时数据包括来自污水处理厂现场设备群（1）的测控输出结果。
8.如权利要求1所述的污水处理厂运营数据采集传输系统，其特征在于，所述设备群（1）包括机械设备、电气设备、监控设备、仪表设备和化验仪器中的一种或几种。
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