CN107357243B

CN107357243B - 基于云端数据监控的污水处理系统

Info

Publication number: CN107357243B
Application number: CN201710494283.3A
Authority: CN
Inventors: 王稳; 周晓刚; 李海生
Original assignee: Suzhou Chien Shiung Institute of Technology
Current assignee: Suzhou Lansheng Electric Automation Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2017-06-26
Filing date: 2017-06-26
Publication date: 2020-12-01
Anticipated expiration: 2037-06-26
Also published as: CN107357243A

Abstract

本发明提供一种基于云端数据监控的污水处理系统，包括：污水处理设备、现场仪表、PLC控制器、云端服务器及远程终端。云端服务器包括：故障分析模块、响应判断模块、数据走势判断模块及故障排查模块。更加智能化，更加便于操作，便于工作人员尽快进行故障处理，技术人员无须亲临现场就可以对现场的生产情况进行监控，可对现场进行实时跟踪和维护，且能在污水处理设备出现故障时能够及时进行查看与维修，保障了设备运行的正常化。

Description

基于云端数据监控的污水处理系统

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种基于云端数据监控的污水处理系统。

背景技术

污水处理厂作为城市重要基础设施之一，肩负着对城市污水的综合处理以实现达标排放的责任，而且随着物联网以及云端技术的不断发展，促进了工业自动化的远程实时监控。

然而，现阶段我国污水处理厂普遍没有建立有效的数据监管机制，信息处理及查询不方便；监控系统在控制上缺乏智能化支撑；运行异常诊断、事故应急分析与生产调度决策缺少科学依据。出现上述问题的主要原因在于我国现有污水处理厂管理理念陈旧，管理方式与管理手段落后，因此，从科学化与科技化管理理念出发，需要一个先进的系统将污水处理厂各类信息与作业流程进行整合与互联，实现标准化、可视化、智能化、有效识别和统一管理。

虽然某些污水处理厂现已投入智能污水处理系统，但是维修策略仍需要工作人员进行制定，且维修操作需要现场人员进行实地控制，云端无法在分析出设备故障时，制定出相应的维修策略并进行自动化下位控制，从而延长设备的维修时间，也在一定程度上加剧故障设备的进一步恶化，也就是说，目前应用在污水处理系统上的云端监控，不具备高级决策制定功能，还无法满足污水处理行业未来发展对设备故障智能化维修控制的功能需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于云端数据监控的污水处理系统。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明采用如下技术方案：

在一些可选的实施例中，提供一种基于云端数据监控的污水处理系统，包括：

污水处理设备，依据控制指令对污水进行处理，并实时上传自身的运行状态数据；

现场仪表，依据控制指令对污水容纳设备进行监测，并实时上传监测数据；

PLC控制器，通过现场总线与所述污水处理设备及所述现场仪表连接，用于将所述污水处理设备的运行状态数据以及所述现场仪表的监测数据传输至云端服务器，并且根据接收到的解决方案生成对应的控制指令，依据所述控制指令对所述污水处理设备及所述现场仪表进行控制；

云端服务器，通过以太网与所述PLC控制器建立连接，用于处理并分析所述污水处理设备的运行状态数据及所述现场仪表的监测数据，生成故障分析报告，并下发解决方案至所述PLC控制器；

远程终端，通过无线网络与所述云端服务器建立连接，用于接收所述故障分析报告并发送回馈响应至所述云端服务器。

在一些可选的实施例中，所述云端服务器包括：

故障分析模块，用于将所述污水处理设备的运行状态数据与存储在第一数据库中的正常运行状态数据区间进行比对，将所述现场仪表的监测数据与存储在所述第一数据库中的正常监测数据区间进行比对，若比对结果为所述污水处理设备的运行状态数据不处于正常运行状态数据区间和/或所述现场仪表的监测数据不处于正常监测数据区间时，生成所述故障分析报告并发送至所述远程终端；

响应判断模块，用于判断在发送所述故障分析报告后的预设时长内是否接收到所述远程终端的回馈响应，若判断结果为接收到回馈响应，则发送第一通知信息至故障排查模块；

数据走势判断模块，用于判断在发送所述故障分析报告后的预设时长内所述污水处理设备的运行状态数据及所述现场仪表的监测数据的变化是否处于恶化趋势，若判断结果为处于恶化趋势，则发送第二通知信息至故障排查模块；

故障排查模块，用于当接收到所述第一通知信息时，自第二数据库中查找出与所述污水处理设备的运行状态数据对应的历史运行状态数据以及与所述历史运行状态数据存在映射关系的解决方案，并将解决方案下发至所述PLC控制器，当接收到所述第二通知信息时，自所述第二数据库中查找出与所述现场仪表的监测数据对应的历史监测数据以及与所述历史监测数据存在映射关系的解决方案，并将解决方案下发至所述PLC控制器。

在一些可选的实施例中，所述的基于云端数据监控的污水处理系统，还包括：

污水流量计，通过现场总线与所述PLC控制器连接，用于侦测管道内实时污水流量数据；

电源功率测试模块，通过现场总线与所述PLC控制器连接，用于侦测总电源实时消耗功率。

在一些可选的实施例中，所述故障分析模块包括：第一分析子单元，用于自第三数据库中查找出与所述实时污水流量数据对应的历史污水流量数据以及与所述历史污水流量数据存在映射关系的总电源正常消耗功率，判断总电源实时消耗功率与总电源正常消耗功率的偏差值是否处于第一预设区间内，若判断结果为不处于预设区间，则生成故障分析报告并发送至所述远程终端。

在一些可选的实施例中，所述云端服务器还包括：数据时长判断模块，用于判断临近一个时间周期内所述云端服务器接收到所述PLC控制器传输数据的消耗时长并将其传输至所述故障分析模块。

在一些可选的实施例中，所述故障分析模块还包括：第二分析子单元，用于将所述消耗时长与存储在第四数据库中的多个时间周期内所述云端服务器接收到所述PLC控制器传输数据的平均消耗时长进行比对得到差值，并将所述差值与第二预设区间进行比对，若比对结果为所述差值不处于所述第二预设区间内，则生成故障分析报告并发送至所述远程终端。

本发明所带来的有益效果：

1、采用PLC控制器对污水处理设备以及现场仪表进行直接控制，对其进行工艺检测参数、设备运行工况信号的采集、监测和管控，并将这些数据通过网络上传到云端服务器，远程终端通过访问云端服务器从而间接对数据进行获取，更加智能化，更加便于操作；

2、云端服务器还能对接收到的数据进行智能化分析，以对污水处理设备以及现场仪表的运行状态进行把控，在分析出故障时能够向远程终端发送故障分析报告，以便工作人员尽快进行故障处理；

3、技术人员无须亲临现场就可以对现场的生产情况进行监控，以便于了解现场设备或者生产线的实时情况，可对现场进行实时跟踪和维护，且能在污水处理设备出现故障时能够及时进行查看与维修，保障了设备运行的正常化。

为了下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。

附图说明

图1是本发明基于云端数据监控的污水处理系统的示意图；

图2是本发明云端服务器的结构示意图；

图3是本发明基于云端数据监控的污水处理系统现场工艺流程图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。

如图1至3所示，在一些说明性的实施例中，提供一种基于云端数据监控的污水处理系统，包括：污水容纳设备1、污水处理设备2、现场仪表3、PLC控制器4、云端服务器5、远程终端6、污水流量计7及电源功率测试模块8。

其中，现场仪表3设置在污水容纳设备1，监测污水容纳设备1的温度、液位、导电度、PH、溶氧量数据。污水处理设备2、现场仪表3、污水流量计7及电源功率测试模块8通过现场总线与PLC控制器4连接，云端服务器5通过以太网与PLC控制器4建立连接，远程终端6通过无线网络与云端服务器5建立连接。

其中，污水处理设备2用于依据控制指令对污水进行处理，并实时上传自身的运行状态数据至PLC控制器4。

现场仪表3用于依据控制指令对污水容纳设备1进行监测，并实时上传监测数据至PLC控制器4。

PLC控制器4用于将污水处理设备2的运行状态数据以及现场仪表3的监测数据传输至云端服务器5，并且根据接收到的解决方案生成对应的控制指令，依据控制指令对污水处理设备2及现场仪表3进行控制。

云端服务器5用于处理并分析污水处理设备2的运行状态数据及现场仪表3的监测数据，生成故障分析报告，并下发解决方案至PLC控制器4。

远程终端6用于接收故障分析报告并发送回馈响应至云端服务器5。

污水流量计7，用于侦测管道内实时污水流量数据。

电源功率测试模块8，用于侦测总电源实时消耗功率。

在一些说明性的实施例中，云端服务器5包括：故障分析模块51、响应判断模块53、数据走势判断模块54、故障排查模块55、数据时长判断模块58、第一数据库52、第二数据库56、第三数据库57及第四数据库59。故障分析模块51分别与第一数据库52、第二数据库56、第四数据库59、响应判断模块53、数据走势判断模块54及数据时长判断模块58连接。故障排查模块55分别与响应判断模块53及第二数据库56连接。

故障分析模块51，用于将污水处理设备2的运行状态数据与存储在第一数据库52中的正常运行状态数据区间进行比对，将现场仪表3的监测数据与存储在第一数据库52中的正常监测数据区间进行比对，若比对结果为污水处理设备2的运行状态数据不处于正常运行状态数据区间和/或现场仪表3的监测数据不处于正常监测数据区间时，生成故障分析报告并发送至远程终端6。

响应判断模块53，用于判断在发送故障分析报告后的预设时长内是否接收到远程终端6的回馈响应，若判断结果为接收到回馈响应，则发送第一通知信息至故障排查模块55。

数据走势判断模块54，用于判断在发送故障分析报告后的预设时长内污水处理设备2的运行状态数据及现场仪表3的监测数据的变化是否处于恶化趋势，若判断结果为处于恶化趋势，则发送第二通知信息至故障排查模块55。

预设时长的具体数值依据现场环境而定。

故障排查模块55，用于当接收到第一通知信息时，自第二数据库56中查找出与污水处理设备2的运行状态数据对应的历史运行状态数据以及与历史运行状态数据存在映射关系的解决方案，并将解决方案下发至PLC控制器4，当接收到第二通知信息时，自第二数据库56中查找出与现场仪表3的监测数据对应的历史监测数据以及与历史监测数据存在映射关系的解决方案，并将解决方案下发至PLC控制器4。

数据时长判断模块58，用于判断临近一个时间周期内云端服务器5接收到PLC控制器4传输数据的消耗时长并将其传输至故障分析模块51。时间周期的具体数值依据现场环境而定。

故障分析模块51包括：第一分析子单元及第二分析子单元。

第一分析子单元，用于自第三数据库57中查找出与实时污水流量数据对应的历史污水流量数据以及与历史污水流量数据存在映射关系的总电源正常消耗功率，判断总电源实时消耗功率与总电源正常消耗功率的偏差值是否处于第一预设区间内，若判断结果为不处于预设区间，则生成故障分析报告并发送至远程终端6，第一预设区间的具体数值依据现场环境而定。

第二分析子单元，用于将消耗时长与存储在第四数据库59中的多个时间周期内云端服务器5接收到PLC控制器4传输数据的平均消耗时长进行比对得到差值，并将所述差值与第二预设区间进行比对，若比对结果为差值不处于第二预设区间内，则生成故障分析报告并发送至远程终端6，第二预设区间的具体数值依据现场环境而定。

其中，污水容纳设备1包括：收集池11、反应池12、沉淀池13、浓缩池14、第一中间水池15、清水池16、第二中间水池17以及第三中间水池18。

污水处理设备2包括：分别与PLC控制器4连接的提升泵201、第一污泥泵202、第二污泥泵203、板框压缩机204、第一增压泵205、砂滤罐206、炭滤罐207、第二增压泵208、超滤罐209、高压泵210、反渗透罐211、加药泵212、加药搅拌机213、第一搅拌装置214以及第二搅拌装置215。第一搅拌装置214设置在沉淀池13内，第二搅拌装置215设置在浓缩池14内，所述收集池11、提升泵201、反应池12、沉淀池13、第一中间水池15、清水池16、第一增压泵205、砂滤罐206、炭滤罐207、第二中间水池17、第二增压泵208、超滤罐209、第三中间水池18、高压泵210以及反渗透罐211依次连通。反渗透罐211与收集池11连通，沉淀池13、第一污泥泵202、浓缩池14、第二污泥泵203、板框压缩机204依次连通。板框压缩机204与收集池11连通，所述罐206、炭滤罐207以及超滤罐209分别与收集池11连通。加药泵212、加药搅拌机213以及反应池12依次连通。所述反渗透罐211设置有排水孔。

其中，所述反应池12设置成多个且并排依次连通，具体可设置成四个，对应的，与所述反应池12依次连通的加药泵212、加药搅拌机213也设置成四个，在连通关系中，具体为所述加药泵212与所述加药搅拌机213连通，所述加药搅拌机213与所述反应池12连通。

现场仪表3设置在污水容纳设备1内部，现场仪表3包括：温度计、液位计、导电度计、PH计、溶氧量计以及悬浮微粒计。

其中，云端服务器5针对污水处理设备2的实时运行状态数据的处理方式为：

在接收到所述PLC控制器4传输的污水处理设备2的实时运行状态数据时，通过故障分析模块51将所述污水处理设备2的实时运行状态数据与存储在第一数据库52中的正常运行状态数据区间进行比对，第一数据库52中存储的具体为预先记录的提升泵201、第一污泥泵202、第二污泥泵203、板框压缩机204、第一增压泵205、砂滤罐206、炭滤罐207、第二增压泵208、超滤罐209、高压泵210、反渗透罐211、加药泵212、加药搅拌机213、第一搅拌装置214以及第二搅拌装置215在正常工作时的运行状态数据区间。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims

1.基于云端数据监控的污水处理系统，其特征在于，包括：

云端服务器，通过以太网与所述PLC控制器建立连接，用于处理并分析所述污水处理设备的运行状态数据及所述现场仪表的监测数据，生成故障分析报告，并下发解决方案至所述PLC控制器；所述云端服务器包括：

故障分析模块，用于将所述污水处理设备的运行状态数据与存储在第一数据库中的正常运行状态数据区间进行比对，将所述现场仪表的监测数据与存储在所述第一数据库中的正常监测数据区间进行比对，若比对结果为所述污水处理设备的运行状态数据不处于正常运行状态数据区间和/或所述现场仪表的监测数据不处于正常监测数据区间时，生成所述故障分析报告并发送至远程终端；

响应判断模块，用于判断在发送所述故障分析报告后的预设时长内是否接收到远程终端的回馈响应，若判断结果为接收到回馈响应，则发送第一通知信息至故障排查模块；

故障排查模块，用于当接收到所述第一通知信息时，自第二数据库中查找出与所述污水处理设备的运行状态数据对应的历史运行状态数据以及与所述历史运行状态数据存在映射关系的解决方案，并将解决方案下发至所述PLC控制器，当接收到所述第二通知信息时，自所述第二数据库中查找出与所述现场仪表的监测数据对应的历史监测数据以及与所述历史监测数据存在映射关系的解决方案，并将解决方案下发至所述PLC控制器；

远程终端，通过无线网络与所述云端服务器建立连接，用于接收所述故障分析报告并发送回馈响应至所述云端服务器；

还包括：

电源功率测试模块，通过现场总线与所述PLC控制器连接，用于侦测总电源实时消耗功率；

所述故障分析模块包括：

第一分析子单元，用于自第三数据库中查找出与所述实时污水流量数据对应的历史污水流量数据以及与所述历史污水流量数据存在映射关系的总电源正常消耗功率，判断总电源实时消耗功率与总电源正常消耗功率的偏差值是否处于第一预设区间内，若判断结果为不处于预设区间，则生成故障分析报告并发送至所述远程终端；

所述云端服务器还包括：

数据时长判断模块，用于判断临近一个时间周期内所述云端服务器接收到所述PLC控制器传输数据的消耗时长并将其传输至所述故障分析模块。

2.根据权利要求1所述的基于云端数据监控的污水处理系统，其特征在于，所述故障分析模块还包括：

第二分析子单元，用于将所述消耗时长与存储在第四数据库中的多个时间周期内所述云端服务器接收到所述PLC控制器传输数据的平均消耗时长进行比对得到差值，并将所述差值与第二预设区间进行比对，若比对结果为所述差值不处于所述第二预设区间内，则生成故障分析报告并发送至所述远程终端。