CN111620413B - 一种基于工业互联网的废水处理监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于工业互联网的废水处理监控系统，涉及水处理的技术领域，包括设置于污水处理站点的PLC站、协议转换模块、嵌入式数采模块、通讯与数据传输模块以及用于处理和控制的前端支持平台与信息化管理平台，所述PLC站与协议转换模块信号连接，所述协议转换模块与嵌入式数采模块通过信号连接，所述嵌入式数采模块与通讯与数据传输模块通过信号连接，所述数据传输模块通过信号连接前端支持平台与信息化管理平台。本发明具有提高水处理监控的精确性、并降低成本的优点。

Description

一种基于工业互联网的废水处理监控系统

技术领域

本发明涉及废水处理的技术领域，尤其是涉及一种基于工业互联网的废水处理监控系统。

背景技术

目前城市污水和工业污水的处理问题都是城市发展过程中急需解决的问题。

现有的废水处理系统如授权公告号为CN102757158B中国发明专利中公开了一种住宅小区生活污水处理系统，包括黑水收集系统、厌氧酸化反应池、厌氧气化反应池和好氧接触氧化池，黑水收集系统通过黑水进水管与厌氧酸化反应池的下部连通，厌氧酸化反应池出口与厌氧气化反应池的进口连通，厌氧气化反应池的出口连通好氧接触氧化池进口，好氧接触氧化池进口处还连通有褐水收集系统，好氧接触氧化池的出口连通有好氧滤塔，好氧滤塔进口处设置有灰水收集系统，厌氧酸化反应池和厌氧气化反应池顶部连通有沼气收集罐，沼气收集罐连接有燃气锅炉，燃气锅炉通过管路连接至厌氧气化反应池内，厌氧气化反应池入口通过管路连接有碱液添加系统。

污水的处理运营维护往往需要大量的人员进行数据的采集监测、报表编辑处理、设备及膜池现场安全巡检等，相关重要节点数据不能及时监测预警，而且人力成本很高。随着运营水厂站点数量的增加，这些问题越发突出，水处理质量和安全隐患增加，传统的运维管理方式已不能满足企业发展的需求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于工业互联网的废水处理监控系统，通过设置整套基于互联网的废水监控控制系统，使得多个污水处理站点的设备以及水质情况可以方便地进行监控。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于工业互联网的废水处理监控系统，包括设置于污水处理站点的PLC站、协议转换模块、嵌入式数采模块、通讯与数据传输模块以及用于处理和控制的前端支持平台与信息化管理平台，所述PLC站与协议转换模块信号连接，所述协议转换模块与嵌入式数采模块通过信号连接，所述嵌入式数采模块与通讯与数据传输模块通过信号连接，所述数据传输模块通过信号连接前端支持平台与信息化管理平台，所述前端支持平台与信息化管理平台将反馈命令通过数据传输模块、嵌入式数采模块和协议转换模块送到PLC站，所述PLC站对污水处理站点继续进行调节和控制。

通过采用上述技术方案，污水处理站点的各种处理设备以及检测设备采集的信号数据通过PLC站采集，然后通过协议转换模块转换为数字信号，数字信号再通过嵌入式数采模块进行采集，最后再通过通讯与数据传输模块将信号传输至前端支持平台和信息化管理平台，对数据进行储存和处理。工作人员可以远程通过手机或者PC端接入前端支持平台与信息化管理平台发送命令，命令通过通讯与数据传输模块传送至嵌入式数采模块，嵌入式数采模块再将信号传送至协议转换模块，协议转换模块再将信号转换成电信号并传送到PLC站，PLC站再对设备进行控制和调节，从而降低了污水处理站点的人工监控和控制成本。

本发明进一步设置为：所述污水处理站点内还安装有摄像机，所述摄像机通过数据线与录像机相连，所述录像机与通讯与数据传输模块信号相连。

通过采用上述技术方案，摄像机可以将污水处理站点现场的具体状况传输至前端支持平台与信息化管理平台，方便操作人员对现场的情况进行监控。

本发明进一步设置为：所述污水处理站点设置有测量RO系统进水和出水的电导率测试装置，所述电导率测试装置包括电导率测试探头、基座、转换组件和清洗组件，所述基座安装于废水处理站点污水进水端和污水出水端，所述基座上安装有转换组件和清洗组件，所述转换组件上连接有多个电导率测试探头；

所述基座内开设有清洗腔，所述转动组件包括转动板、导向柱、驱动件和触发件，所述基座上设置有触发件和驱动件，所述清洗腔内转动连接有转动板，所述驱动件穿过基座侧壁与转动板相连，所述转动板背离驱动件的一侧的侧壁上沿转动板周向开设有多个第一通孔，所述转动板背离驱动件的一侧的侧壁上还沿转动板周向设置有多个导向柱，所述导向柱内开设有滑动腔，所述第一通孔与滑动腔相连通，所述导向柱的端面与清洗腔远离转动板的一端的侧壁滑动相连，所述导向柱的侧壁上开设有与滑动腔相连通的第二通孔；

所述基座的一端开设有第三通孔，所述基座的另一端开设有与第三通孔同轴的第四通孔；

所述电导率测试探头包括探测部、绝缘部和触发部，所述探测部与触发部相连，所述绝缘部连接于探测部与触发部的连接处，所述绝缘部滑动连接于滑动腔内，所述导向柱内设置有回复弹簧，所述回复弹簧一端与转动板的侧壁相连，所述回复弹簧的另一端与绝缘部相连，所述触发部与第一通孔滑动配合，所述触发件穿过第三通孔与触发部抵接，所述探测部与第四通孔滑动配合。

通过采用上述技术方案，在检测污水处理站点进出水端的电导率过程中，电导率测试探头由于长时间浸没于污水内，而污水中通常含有钙离子等易于在探头的表面进行结垢的金属离子，使得电导率测试探头在测试一段时间后由于结垢而使得测量结果出现明显误差。当电导率测试探头上出现结垢后，先关闭触发件，使得处于检测的电导率测试探头在回复弹簧的作用下回缩，穿过第三通孔回到基座内。然后启动清洗组件，将对电导率测试弹回回缩而进入基座内的污水压出基座外，然后启动驱动件驱动转动板转动，转动板转动带动导向柱以及电导率探头进行转换，使得新的电导率探头与第三通孔相对应，然后再通过触发件将新的电导率探头压出第三通孔进行检测。同时清洗组件将清洗液通入基座内对基座内的电导率探头进行清洗。等到新的检测的电导率探头上也发生结垢时，重复上述步骤对电导率测试探头进行转换。

本发明进一步设置为：所述触发件包括气缸、抵接块、导向针和触发点，所述基座的外侧壁上设置有气缸，所述气缸的活塞杆与第三通孔滑动相连，所述气缸的活塞杆穿过气缸的一端连接有抵接块，所述抵接块上连接有导向针，所述导向针的侧壁上设置有触发点，所述触发部的端面上开设有导向孔，所述导向孔的侧壁上设置有与探测部相连的触点，所述导向针与导向孔滑动连接，所述触发点与触点重合抵接。

通过采用上述技术方案，触发件启动时，先启动气缸，气缸启动后推动抵接块与电导率测试探头的触发部进行抵接，使得导向针与导向孔插接配合，使得导向针上的触发点与导向孔侧壁上的触点相重合抵接，从而使得电导率测试探头接通电源处于工作状态。而当气缸的活塞杆带动抵接块与触发部远离后，导向针与导向孔分离，从而使得电导率测试探头与测试电路分离，使得电导率测试探头可以顺利进行更换。

本发明进一步设置为：所述驱动件包括驱动电机、驱动齿轮和转动齿圈，所述基座的靠近转动板的一端的外侧壁上设置有驱动电机，所述清洗腔靠近驱动电机的一侧的侧壁上开设有转动槽，所述转动板的中心固定连接有转动齿圈，所述驱动电机的输出轴穿过基座的侧壁键连接有驱动齿轮，所述驱动齿轮与转动齿圈相啮合。

通过采用上述技术方案，驱动件驱动时，驱动电机的输出轴转动，输出轴转动带动驱动齿轮转动，驱动齿轮转动带动转动齿圈转动，转动齿圈转动带动转动板转动，从而使得电导率测试探头得到更换。

本发明进一步设置为：所述清洗组件包括换气件、清洗液储存罐、进水管和排水管，所述基座上设置有与清洗腔相连通的换气件，所述基座的侧壁上还设置有与清洗腔相连通的进水管，所述进水管远离与基座相连的一端连接有清洗液储存罐，所述清洗液储存罐中设置有加压泵，所述基座的侧壁上设置有排水管，所述进水管和排水管上均设置有电磁控制阀；

所述换气件包括气管和气泵，所述基座靠近转动板的一端设置有气管，所述气管与清洗腔相连通，所述气管远离与基座相连的一端连接有气泵。

通过采用上述技术方案，清洗组件在清洗时，换气件先工作，通过气泵向基座内加压，使得在转换电导率测试探头时，带入基座内的污水可以被压出基座。然后当电导率测试探头更换完毕后，再将清洗液从清洗液储存罐中沿进水管胚乳基座内，排水管关闭，同时打开气泵减小基座内的气压，使得清洗液浸没电导率测试探头，当浸泡除垢完成后，再打开排水管，将清洗液排出，从而完成对电导率测试探头的清洗。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过采用4G传输技术，解决传输速率慢、运营费用高、设备可靠性低等问题；

2、通过建立智慧水务集中管控平台，改平台基于B/S设计架构，可为提供良好的可视化综合监控和运行管理功能。可实现：实时报警、统计分析、设备管理、用户服务、资源配置、系统管理等功能；

3、通过对电导率测试探头的清洗方式进行改进，以减少电导率测试探头出现的在检测过程中产生的水垢对测试结果产生较大的影响。

附图说明

图1为本发明废水处理监控系统的流程图；

图2为电导率测试装置的立体图；

图3为基座内部的结构示意图；

图4为触发件的爆炸图。

附图标记：1、电导率测试探头；11、探测部；12、绝缘部；13、触发部；2、基座；31、转动板；311、第一通孔；32、导向柱；321、第二通孔；322、回复弹簧；33、驱动件；331、驱动电机；332、驱动齿轮和；333、转动齿圈；34、触发件；341、气缸；342、抵接块；343、导向针；346、导向孔；41、换气件；411、气管；412、气泵；42、清洗液储存罐；43、进水管；44、排水管；45、加压泵；46、电磁控制阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

参照图1，本发明公开的一种基于工业互联网的废水处理监控系统，包括PLC站、协议转换模块、嵌入式数采模块、通讯与数据传输模块、前端支持平台和信息化管理平台。污水处理站点内安装有产水泵、回流泵、加药泵、清洗泵、供水泵等处理设备，检测设备包括压力计、流量计、液位计、电导率测试装置以及摄像机等。

PLC站连接污水处理站点的各种处理设备和检测设备，以对设备进行监控和控制。PLC站通过RS485接口与协议转换模块相连，协议转换模块采用USR-W630型号，将检测设备检测获得的I/O信号转化为网络信号输送至协议转换模块。协议转换模块对网络信号进行转换成数字信号。协议转换模块通过以太网接口与嵌入式数采模块相连，转换的数据进入嵌入式数采模块中进行采集。嵌入式数采模块再通过以太网接口与通讯与数据传输模块相连，嵌入式数采模块采集的信息通过通讯与数据传输模块进行运输至前端支持平台与信息化管理平台。通讯与数据传输模块采用USR-G780V2型号的4G传输模块。

参照图1，通讯与数据传输模块再通过4G无线信号与前端支持平台与信息化管理平台相连，前端支持平台与信息化管理平台由服务器集群组成。前端支持平台具有可用于通讯的消息通讯中间件，数据接收与储存功能和采集运维及配置功能。信息化管理平台具有PC端工艺、视频实时监视，移动端APP监视与查询，业务管理应用功能。服务器集群对污水处理站点的收集的数据进行储存、处理。服务器集群具有4G数据接口，此4G数据接口支持的客户端可以是任何支持HTTP协议的PC、手机等。移动端、PC客户端均与服务器集群通过4G相连，从而将前端支持平台与信息化管理平台中的污水处理站点的信息传输至PC端或手机端，供工人查看监控。

参照图1，同时，工人也可以通过PC端或手机端输入命令，命令通过服务器集群可以将命令转换为网络信号，网络信号再通过通讯与数据传输模块传输至PLC站对污水处理站点的处理设备和检测设备进行控制调节。

参照图2，污水处理站点设置有测量RO膜系统进水和出水的电导率测试装置。

参照图2，电导率测试装置包括电导率测试探头1、基座2、转换组件和清洗组件。污水处理站点的进水管43和出水管的管壁上固定安装有基座2。

参照图2和图3，基座2内开设有清洗腔。转换组件包括设置于清洗腔内的转动板31和导向柱32以及设置于基座2顶壁上驱动件33和触发件34。驱动件33包括驱动电机331、驱动齿轮和332转动齿圈333。驱动电机331与基座2的侧壁固定相连，驱动电机331的输出轴穿过基座2的侧壁键连接有驱动齿轮。转动板31与清洗腔靠近驱动电机331的一侧的侧壁通过转动轴转动相连，转动板31靠近驱动齿轮的一侧的侧壁上固定连接有一圈转动齿圈333，驱动齿轮与转动齿圈333相啮合。

参照图3，转动板31背离驱动齿轮的一侧的侧壁上沿转动板31周向间隔等距固定连接有个导向柱32，导向柱32内沿导向柱32的长度方向开设有滑动腔，滑动腔与导向柱32远离转动板31的一端的端面相连通。导向柱32的侧壁上沿导向柱32周向开设有间隔等距的个第二通孔321，每个第二通孔321沿导向柱32的长度方向开设。

参照图3，每个导向腔内均设置有回复弹簧322和电导率测试探头1，电导率测试探头1包括探测部11、绝缘部12和触发部13。探测部11与触发部13固定相连，探测部11与触发部13相连的连接处固定连接有一圈绝缘部12。回复弹簧322的一端与转动板31的侧壁固定相连，回复弹簧322的另一端与绝缘部12靠近转动板31的一侧的侧壁固定相连。绝缘部12与滑动腔的内侧壁滑动相连。

参照图3和图4，触发件34包括气缸341、抵接块342、导向针343和触发点。基座2的顶壁上固定连接有气缸341，气缸341的活塞杆上固定连接有抵接块342，抵接块342背离活塞杆的一端的端面中心垂直固定连接有导向针343，导向针343的侧壁上固定连接有触发点。气缸341活塞杆内、抵接块342内以及导向针343内均设有导线，触发点与导线相连通。

参照图2和图3，基座2的顶壁上开设有第三通孔，转动板31上开设有与滑动腔相连通的第一通孔311。基座2与进水管43和出水管相连的一侧的侧壁上开设有第四通孔，第四通孔与进水管43和出水管相连通。且第一通孔311、第三通孔和第四通孔均同轴。第三通孔的直径与触发部13的直径相同，第四通孔的直径与探测部11的直径相同。

参照图2和图3，气缸341的活塞杆与第一通孔311和第三通孔相连通。触发部13的顶壁上开设有导向孔346，抵接块342与触发部13的顶壁向抵接，导向针343与导向孔346滑动相连。导向孔346的侧壁上设有连通探测部11的触点。当导向针343与导向孔346完全配合时，触发点与触点接触连通。

参照图2，基座2上还连接有清洗组件。清洗组件包括换气件41、清洗液储存罐42、进水管43和排水管44。进水管43或出水管的一侧设置有清洗液储存罐42，清洗液储存罐42内设置有加压泵45。清洗液储存罐42的侧壁上连接有进水管43，进水管43远离与清洗液储存罐42相连的一端与基座2相连通。基座2的侧壁上还连接有与基座2相连通的排水管44。进水管43和排水管44上均安装有电磁控制阀46。

参照图2，基座2的侧壁上还连接有换气件41。换气件41包括气管411和气泵412。基座2的一侧设置有气泵412，气泵412上连接有气管411。气管411远离与气泵412相连得一端与基座2侧壁靠近气缸341的一端相连，且气管411穿过基座2的侧壁的一端设置于转动板31下方。

工作原理：当电导率测试探头1上出现结垢后，先启动气缸341，使得气缸341的活塞杆带动抵接块342与触发部13远离后，导向针343与导向孔346分离，触点与触发点分离，并最后使得抵接块342和导向针343均移出第三通孔而与转动板31分离，使得处于检测的电导率测试探头1在回复弹簧322的作用下回缩，穿过第四通孔回到基座2内。在电导率测试探头1回到基座2的过程中，同时启动气泵412，气泵412通过气管411向基座2内加压，从而使得电导率测试探头1回到基座2的过程中污水不会从第四通孔进入基座2内。

接着启动驱动电机331，驱动电机331的输出轴转动，输出轴转动带动驱动齿轮转动，驱动齿轮转动带动转动齿圈333转动，转动齿圈333转动带动转动板31转动，转动板31转动带动导向柱32以及电导率探头进行转换，使得新的电导率探头与第四通孔相对应。然后再启动气缸341，将新的电导率探头压出第四通孔进入管道内，进行检测。当电导率探头完全压出第四通孔后，再启动清洗液储存罐42上的加压泵45，并同时启动气泵412减小基座2内的气压，从而将清洗液注入基座2内，对刚回到基座2内的电导率测试探头1进行清洗。并再下一次更换电导率测试探头1前，通过气泵412加压以及进水管43和排水管44上的电磁控制阀46控制，将清洗液排出。再进行下一次电导率测试探头1的更换和清洗。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于工业互联网的废水处理监控系统，其特征在于，包括设置于污水处理站点的PLC站、协议转换模块、嵌入式数采模块、通讯与数据传输模块以及用于处理和控制的前端支持平台与信息化管理平台，所述PLC站与协议转换模块信号连接，所述协议转换模块与嵌入式数采模块通过信号连接，所述嵌入式数采模块与通讯与数据传输模块通过信号连接，所述通讯与数据传输模块通过信号连接前端支持平台与信息化管理平台，所述前端支持平台与信息化管理平台将反馈命令通过通讯与数据传输模块、嵌入式数采模块和协议转换模块送到PLC站，所述PLC站对污水处理站点继续进行调节和控制；

所述污水处理站点设置有测量RO系统进水和出水的电导率测试装置，所述电导率测试装置包括电导率测试探头（1）、基座（2）、转换组件和清洗组件，所述基座（2）安装于废水处理站点污水进水端和污水出水端，所述基座（2）上安装有转换组件和清洗组件，所述转换组件上连接有多个电导率测试探头（1）；所述基座（2）内开设有清洗腔，所述转换组件包括转动板（31）、导向柱（32）、驱动件（33）和触发件（34），所述基座（2）上设置有触发件（34）和驱动件（33），所述清洗腔内转动安装有转动板（31），所述驱动件（33）穿过基座（2）侧壁与转动板（31）相连，所述转动板（31）背离驱动件（33）的一侧的侧壁上沿转动板（31）周向开设有多个第一通孔（311），所述转动板（31）背离驱动件（33）的一侧的侧壁上还沿通孔周向设置有多个导向柱（32），所述导向柱（32）的端面与清洗腔远离转动板（31）的一端的侧壁滑动相连，所述导向柱（32）的侧壁上开设有第二通孔（321）；所述基座（2）的一端开设有第三通孔，所述基座（2）的另一端开设有与第三通孔同轴的第四通孔；所述电导率测试探头（1）包括探测部（11）、绝缘部（12）和触发部（13），所述探测部（11）与触发部（13）相连，所述绝缘部（12）连接于探测部（11）与触发部（13）的连接处，所述绝缘部（12）滑动连接于导向柱（32）内部，所述导向柱（32）内设置有回复弹簧（322），所述回复弹簧（322）一端与转动板（31）的侧壁相连，所述回复弹簧（322）的另一端与绝缘部（12）相连，所述触发部（13）与第一通孔（311）滑动配合，所述触发件（34）穿过第三通孔与触发部（13）抵接，所述探测部（11）与第四通孔滑动配合；所述触发件（34）包括气缸（341）、抵接块（342）、导向针（343）和触发点，所述基座（2）的外侧壁上设置有气缸（341），所述气缸（341）的活塞杆与第三通孔滑动相连，所述气缸（341）的活塞杆穿过气缸（341）的一端连接有抵接块（342），所述抵接块（342）上连接有导向针（343），所述导向针（343）的侧壁上设置有触发点，所述触发部（13）的端面上开设有导向孔（346），所述导向孔（346）的侧壁上设置有与探测部（11）相连的触点，所述抵接块（342）与触发部（13）的端面相抵接，所述导向针（343）与导向孔（346）滑动连接，所述触发点与触点重合抵接；所述清洗组件包括换气件（41）、清洗液储存罐（42）、进水管（43）和排水管（44），所述基座（2）上设置有与清洗腔相连通的换气件（41），所述基座（2）的侧壁上还设置有与清洗腔相连通的进水管（43），所述进水管（43）远离与基座（2）相连的一端连接有清洗液储存罐（42），所述清洗液储存罐（42）中设置有加压泵（45），所述基座（2）的侧壁上设置有排水管（44），所述进水管（43）和排水管（44）上均设置有电磁控制阀（46）；所述换气件（41）包括气管（411）和气泵（412），所述基座（2）靠近转动板（31）的一端设置有气管（411），所述气管（411）与清洗腔相连通，所述气管（411）远离与基座（2）相连的一端连接有气泵（412）。

2.根据权利要求1所述的一种基于工业互联网的废水处理监控系统，其特征在于：所述污水处理站点内还安装有摄像机，所述摄像机通过通讯与数据传输模块与前端支持平台与信息化管理平台信号连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于工业互联网的废水处理监控系统，其特征在于：所述驱动件（33）包括驱动电机（331）、驱动齿轮和（332）转动齿圈（333），所述基座（2）的靠近转动板（31）的一端的外侧壁上设置有驱动电机（331），所述清洗腔靠近驱动电机（331）的一侧的侧壁上开设有转动槽，所述转动板（31）的中心固定连接有转动齿圈（333），所述驱动电机（331）的输出轴穿过基座（2）的侧壁键连接有驱动齿轮，所述驱动齿轮与转动齿圈（333）相啮合。

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