CN106814709A - 基于物联网的污水处理智能监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于物联网的污水处理智能监控系统，包括数据采集终端、工业控制机、数据库服务器、Web应用服务器、GSM服务器和远程客户端，所述数据采集终端包括若干个由嵌入式处理器构成的数据采集工作站，实现数据采集、存储和指令传达以及与工业控制机实现Zigbee无线通讯，其中，工业控制机与数据库服务器相连传输待存储的现场数据信息和工业控制机的控制指令信息；工业控制机分别与Web应用服务器和GSM服务器相连传输数据交换请求及应答信息，数据库服务器分别与Web服务器和GSM服务器相连传输存储远程客户端控制指令。本发明实现了对污水处理企业生产过程的实时控制与精细化管理，达到了规范管理、节能降耗、减员增效的目的。

Description

基于物联网的污水处理智能监控系统
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是一种基于物联网的污水处理智能监控系统。
背景技术
我国淡水资源总量居世界第六，但人均占有量仅为世界人均占有量的1/4。淡水资源非常缺乏，随着我国经济的进一步发展、人口数量的继续增加，淡水资源短缺加重，水资源是基础自然资源，是生态环境的控制因素之一，同时又是战略性经济资源。当前水资源短缺已经成为我国经济持续发展的限制因素特别是人为的水环境污染，严重威胁着人类自身的健康，因此，世界各国都越来越重视污水的处理和回用技术的发展，水资源的短缺、水污染的加重是我国当前水问题的两大主要方面。实现水资源的可持续利用，遏制水污染加剧的趋势，乃至恢复良好的水环境，是我们急需解决的问题。
对于污水处理工艺，有许多重要的现场参数和信息（如污水的的流量、液位、PH值、温度溶解氧浓度等）需要实时监视和共享，而这些数据和信息的时变性对监控系统的实时性提出了要求。此外，污水处理监控系统应该具备如下功能：不受地理位置限制的监控手段，便与相关管理、维护人员了解设备运行情况并作相关统计信息；能实现资源的共享，达到管理、控制和监控的目的。
目前我国污水处理存在以下不足：
进口设备的维修及设备备件的开发问题：我国污水处理设备多为进口，一些进口老设备容易出现不同程度损坏。因此必须培养对进口设备维修保养的国内外专业人员，使其完全掌握维修标准。还得有充足的备用配件，对于一些将要被淘汰的产品，其零部件需要国内自行加工制造，只有保证其正常运行才能使进口设备发挥出它的作用。否则设备的损坏，配件的缺乏会影响污水处理厂的正常运行，带来不必要的经济损失。
污水处理效率低：我国虽然已建成很多污水处理厂，但在城市本身的处理率不高。目前大城市已着手进行污水处理厂建设的规划工作。但中小城市还没有将污水处理规划纳入到城市发展的议程。其主要原因就是没有专门的建设资金，地方政府不重视污水治理或没有筹措资金，加快水污染治理工程建设。
许多地区盲目选择污水处理工艺，不结合本地区的实际情况而一味追求热门工艺，不考虑本地区的进水水质、处理水量以及出水用途问题，以致造成设施设备闲置，导致无法正常使用。增大了建设投资也提高了日常运作成本。
污水处理厂的进水池，格栅间，初沉池，沉砂池，及污泥处理系统的储泥池，脱水机房等都会产生严重的臭气，但是许多污水处理厂却没有除臭装置。既影响操作人员的身体健康，也给周围居民生活环境带来污染，污泥没有最终的处理途径，大部分的废水使用后也无处理方法，造成了严重的浪费，应建立良好的后续处理设备，消除污染，保护环境。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种基于物联网的污水处理智能监控系统。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于物联网的污水处理智能监控系统，包括数据采集终端、工业控制机、数据库服务器、Web应用服务器、GSM服务器和远程客户端，所述数据采集终端包括若干个由嵌入式处理器构成的数据采集工作站，实现数据采集、存储和指令传达以及与工业控制机实现Zigbee无线通讯，其中，数据采集终端与工业控制机采用Zigbee无线通讯模块传输采集的现场数据信息和工业控制机的控制指令信息；工业控制机与数据库服务器相连传输待存储的现场数据信息和工业控制机的控制指令信息；工业控制机分别与Web应用服务器和GSM服务器相连传输数据交换请求及应答信息，数据库服务器分别与Web服务器和GSM服务器相连传输存储远程客户端控制指令，远程客户端分别与Web服务器和GSM服务器相连传输客户端的请求信息和应答信息。
而且，所述的数据采集工作站还包括Zigbee无线通讯模块、传感器机构和执行机构，其中，传感器机构与嵌入式处理器相连传输采集的现场数据信息，嵌入式处理器对现场数据信息进行处理并通过Zigbee无线通讯模块上传到工业控制机，同时，嵌入式处理器通过Zigbee无线通讯模块接收工业控制机传达的指令，嵌入式处理器与执行机构相连传输控制信息和处理后的数据信息。
而且，所述的工业控制机还连接有打印机和显示器。
而且，所述的远程客户端是PC端和手机。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明方法简单、易于实现，并且成本较低。采用Zigbee无线通讯技术进行监控中心与数据采集终端的无线通讯，避免了工艺现场通讯线路繁多，布线繁琐的状况，并且降低了布线成本。同时，在现场工艺出现故障时能第一时间通过无线监控系统通知技术人员，技术人员不必亲临处理现场就可以获取重要的处理数据和设备运行状态，可以远程控制现场设备的运行。此外，本实施例提供多层次的控制模式，满足了各种控制现场的不同需求，控制过程实现基于智能算法的闭环控制，保证了工艺参数准确性，确保处理过程的精确、可靠性能。
2、本发明实现了对污水处理企业生产过程的实时控制与精细化管理，达到了规范管理、节能降耗、减员增效的目的。
附图说明
图1是本发明结构框图示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
如图1所示，本发明所述的一种基于物联网的污水处理智能监控系统，包括数据采集终端、工业控制机、数据库服务器、Web应用服务器、GSM服务器和远程客户端，所述数据采集终端包括若干个由嵌入式处理器构成的数据采集工作站，实现数据采集、存储和指令传达以及与工业控制机实现Zigbee无线通讯，其中，数据采集终端与工业控制机采用Zigbee无线通讯模块传输采集的现场数据信息和工业控制机的控制指令信息；工业控制机与数据库服务器相连传输待存储的现场数据信息和工业控制机的控制指令信息；工业控制机分别与Web应用服务器和GSM服务器相连传输数据交换请求及应答信息，数据库服务器分别与Web服务器和GSM服务器相连传输存储远程客户端控制指令，远程客户端分别与Web服务器和GSM服务器相连传输客户端的请求信息和应答信息；数据采集工作站还包括Zigbee无线通讯模块、传感器机构和执行机构，其中，传感器机构与嵌入式处理器相连传输采集的现场数据信息，嵌入式处理器对现场数据信息进行处理并通过Zigbee无线通讯模块上传到工业控制机，同时，嵌入式处理器通过Zigbee无线通讯模块接收工业控制机传达的指令，嵌入式处理器与执行机构相连传输控制信息和处理后的数据信息；工业控制机还连接有打印机和显示器；远程客户端是PC端和手机。
具体实施例：传感器机构包括：超声波物位传感器、压力传感器、在线PH（含温度）传感器、在线溶氧传感器、化学需氧量检测传感器和污泥浓度传感器。分别安装于污水处理各环节用于检测水质不同参数，与嵌入式处理器相连传输处理液位、流量、PH（温度）、DO、COD和污泥浓度信息。
执行机构包括：机械格栅、刮泥机、污水泵、鼓风机、加药泵、污泥回流泵、搅拌泵、污泥脱水机、进水阀和出水阀，分别与嵌入式处理器相连，根据处理后的数据输出指令运行，实现全过程的完全自动化。
工艺流程：用户根据自身的所处的位置和权限选择合适的监控方式，系统自动根据系统服务器存储的用户信息对用户进行身份验证。如果用户通过身份验证，则读取用户类型，如果是普通用户，则具有查询和监测的功能，具体功能有监测工艺现场的实时运行情况、流程监视、参数查询、报警信息、实时数据等信息；如果是系统用户，则具有监测和控制管理的功能，通过工业控制机选择合适的控制模式对处理现场实行现场手动、工业控制机手动或是全过程完全自动的控制。为了避免工业控制机的误操作而导致现场设备的破坏，现场手动控制具有最高级别的权限。
综合我国水处理厂具有数量多且分散、水量小、水量差别大、投资薄且资金分散、管理技术人员水平相对落后以及缺少专业人员的指导等特点，本系统对若干区域污水处理厂的进、产、排3个主要环节实行物联网式的集中控制。实现对污水处理企业生产过程的实时控制与精细化管理，达到规范管理、节能降耗、减员增效的目的。
数据采集工作站作为部署在物联网感知层的应用，是实现污水处理行业物联网应用全面感知的基础重点解决感知和识别物体的问题，并采集、捕获信息。数据采集工作站以各种总线网络和计算机网络作为支撑，把分散在各地的监控站自动化系统的复杂的生产数据采集、迁移并集中于工业控制机，使用一套公共的数据采集管理平台对数据进行存储、维护和管理，并提供给外部应用系统使用。通过该系统解决了长期困扰给、排水行业的下属厂站分布面广、各厂站使用自控设备及组态软件品牌繁多、无法进行统一规范管理的难题。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种基于物联网的污水处理智能监控系统，其特征在于：包括数据采集终端、工业控制机、数据库服务器、Web应用服务器、GSM服务器和远程客户端，所述数据采集终端包括若干个由嵌入式处理器构成的数据采集工作站，实现数据采集、存储和指令传达以及与工业控制机实现Zigbee无线通讯，其中，数据采集终端与工业控制机采用Zigbee无线通讯模块传输采集的现场数据信息和工业控制机的控制指令信息；工业控制机与数据库服务器相连传输待存储的现场数据信息和工业控制机的控制指令信息；工业控制机分别与Web应用服务器和GSM服务器相连传输数据交换请求及应答信息，数据库服务器分别与Web服务器和GSM服务器相连传输存储远程客户端控制指令，远程客户端分别与Web服务器和GSM服务器相连传输客户端的请求信息和应答信息。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的污水处理智能监控系统，其特征在于：所述的数据采集工作站还包括Zigbee无线通讯模块、传感器机构和执行机构，其中，传感器机构与嵌入式处理器相连传输采集的现场数据信息，嵌入式处理器对现场数据信息进行处理并通过Zigbee无线通讯模块上传到工业控制机，同时，嵌入式处理器通过Zigbee无线通讯模块接收工业控制机传达的指令，嵌入式处理器与执行机构相连传输控制信息和处理后的数据信息。
3. 根据权利要求1所述的基于物联网的污水处理智能监控系统，其特征在于：所述的工业控制机还连接有打印机和显示器。
4. 根据权利要求3所述的基于物联网的污水处理智能监控系统，其特征在于：所述的远程客户端是PC端和手机。
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