CN112437116A - 一种基于物联网和云平台的污水处理智慧运营系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于物联网和云平台的污水处理智慧运营系统，包括电源模块、远程测控终端、信息采集设备、物联网网关、云平台；所述电源模块的输出端与远程测控终端的输入端连接；所述信息采集设备与远程测控终端建立通讯连接，所述远程测控终端与物联网网关建立双向连接并将信息采集设备采集的的数据发送给物联网网关；所述物联网网关对数据进行分析、清洗和筛选并将处理后的数据发送给云平台。本发明有效解决现有技术中存在的人工监管不到位、设备设施故障率高、污水处理信息不透明等问题，对于污水处理行业的在线监测和实际运营管理具有指导意义。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种基于物联网和云平台的污水处理智慧运营系统。
背景技术
污水处理是指污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程，污水处理被广泛应用于建筑、农业、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。
然而目前一些污水处理厂为降低生产成本，对一些长时间运行设备的日常维护不够重视，缺乏基本检修保养，导致设备污水处理能力逐渐下降。污水处理设施建成后面临运行困难及处理效果差等问题，并没有发挥其真正的建设价值，后期运营管理不足。
发明内容
基于背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种基于物联网和云平台的污水处理智慧运营系统。
本发明提出的一种基于物联网和云平台的污水处理智慧运营系统，包括电源模块、远程测控终端、信息采集设备、物联网网关、云平台；所述电源模块的输出端与远程测控终端的输入端连接；所述信息采集设备与远程测控终端建立通讯连接，所述远程测控终端与物联网网关建立双向连接并将信息采集设备采集的的数据发送给物联网网关；所述物联网网关对数据进行分析、清洗和筛选并将处理后的数据发送给云平台。
优选的，远程测控终端包括终端集中与交互模块、4G DTU模块或4G工业路由器，所述远程测控终端通过4G DTU模块或4G工业路由器将数据发送到物联网网关。
优选的，所述物联网网关包括接收器、处理器和发送器，接收器通过虚拟网络接收远程测控终端发送过来的数据，处理器对数据进行分析、清洗和筛选，发送器将处理后的数据发送至云平台。
优选的，信息采集设备包括业务系统、生产控制系统、温度传感器、流量传感器、智能电表、水质检测仪、摄像头、车载GPS；所述温度传感器安装在污水处理设备上，用于采集工作状态下污水处理设备的温度；所述流量传感器安装在污水处理后的排出口，用于采集累积处理的污水量；所述水质检测仪设有多个，分别安装在污水的进水池、污水处理后的排水池；所述智能电表安装在厂站总关口；所述摄像头用于采集污水处理现场图像；所述车载GPS安装在污泥脱水车上，用于采集污泥脱水车的实时路线及远程调度。
优选的，车载GPS通过GPRS/4G无线通讯方式将污泥脱水车的位置数据发送到物联网网关，云平台调用GIS地图服务实时显示污泥脱水车的位置。
优选的，所述云平台包括站端采集层、数据存储层、基础设施层、基础服务层、应用服务层、应用层；所述站端采集层接收物联网网关处理后的数据，发送至数据存储层，数据存储层按照业务规则将数据存储至基础设施层，所述基础设施层包括若干计算机硬件和存储单元；所述基础数据层包括用户权限、设备管理、工艺图管理；所述应用服务层包括实时监控、故障预警、数据分析、设备管理、智能巡检、智能工单、专家管理和智能调度；所述应用层包括调用基础服务和应用服务开发的应用功能，在电脑端和手机端进行展示。
优选的，所述智能巡检是通过开发智能巡检微信小程序进行实时定位巡检，管理人员在远程服务器上为巡检人员分配巡检任务，巡检人员通过终端与服务器无线交互，并根据自己的账户名下载自己的当日巡检任务，按照任务提示对待巡检设备进行信息采集，并通过微信小程序将巡检结果上传给服务器，服务器对巡检结果进行分析处理。
本发明提出的一种基于物联网和云平台的污水处理智慧运营系统，通过远程测控终端及物联网网关采集各种类型的仪器、仪表、传感器等数据；可以通过摄像头查看污水处理厂污泥堆积情况，便于及时调度污泥脱水车去现场拉运；云平台提供的实时监控让运营人员在监控中心可以统一查看各污水处理厂的运行情况，减少运营成本，智能巡检服务定时对设备进行巡更巡检，保证了设备运行的稳定性。本发明所涉及的一种基于物联网和云平台的污水处理智慧运营系统，有效解决现有技术中存在的人工监管不到位、设备设施故障率高、污水处理信息不透明等问题，对于污水处理行业的在线监测和实际运营管理具有指导意义。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于物联网和云平台的污水处理智慧运营系统的框架图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出一种基于物联网和云平台的污水处理智慧运营系统，包括信息采集设备、电源模块、远程测控终端、物联网网关、云平台。
信息采集设备负责站端信息采集，主要包括采集传感器数据、现场控制系统(如PLC、DCS)数据、现场视频图像、车载GPS数据以及业务系统(如OA、ERP、SAP等)数据。信息采集设备包括业务系统(如OA、ERP、SAP等)1、生产控制系统(如PLC、DCS)2、各类型传感器4、摄像头3、GPRS/4G网关6以及车载GPS 7。
本实施例中，各类型传感器4包括温度传感器20、流量传感器19、水质检测仪18和智能电表21。温度传感器20安装在污水处理设备的散热器上，用于采集工作状态下污水处理设备的温度。流量传感器19安装在污水处理后的排出口，用于检测累积处理的污水量。水质检测仪18设有多个，分别安装在污水的进水池、污水处理后的排水池。智能电表21安装在厂站总关口，采集厂站电能数据。摄像头3用于采集污水处理现场图像。车载GPS 7安装在污泥脱水车上，用于采集污泥脱水车的实时路线及远程调度。
传感器数据、现场业务系统数据和现场控制系统(PLC、DCS)发送的污水处理设备运行数据经远程测控终端5发送给物联网网关8，物联网网关8将原始数据进行清洗、筛选、处理后传输至云平台9。
本实施例中，物联网网关8包括接收器、处理器和发送器。接收器通过虚拟网络接收远程测控终端5发送过来的数据，接收器内置常用的工业仪器、仪表通信协议以及PLC/DCS数据传输协议，作为数据接收中心，接收来自各污水处理设备的采集数据和车载GPS位置数据。处理器对数据进行分析、清洗和筛选。发送器将处理后的数据发送至云平台的NoSQL数据库和MySQL数据库。
在具体实施例中，云平台9是基于Spring Cloud的微服务架构进行开发，包括站端采集层、数据存储层、基础设施层、基础服务层、应用服务层、应用层。云平台9包含有消息队列组件10、实时计算组件11、应用服务组件12和离线计算组件13。其中：
消息队列组件10提供每秒数万条实时数据的上云队列缓存，解决数据上云的高吞吐量及高可靠的数据通道诉求。
实时计算组件11提供数据分析能力，有两处应用：一是对监控数据实时查询和处理，并将处理后的数据发送至NoSQL数据库，对异常参数及时上报警告；二是定时从存储单元中抽取数据进行多维数据分析，生成污水处理运营数据发送至MySQL数据库。
应用服务组件12能够保证各类服务程序在托管环境下运行，提供对服务程序的治理、托管、监测、控制等功能。各类服务程序通过定期从消息队列抽取数据，将海量数据存入NoSQL数据库，借助NoSQL数据库查询能力向应用层提供历史数据检索查询服务。
应用服务组件12提供基础数据服务14和应用服务15，基础数据服务包括用户权限、设备管理、工艺图管理等，应用服务包括实时监控、故障预警、数据分析、设备管理、智能巡检、智能工单、专家管理和智能调度等服务，服务以API的形式给应用层进行调用。实时监控服务通过GIS、GPS地图展示站点分布位置，全方位掌握所有站点的整体运营情况，在云平台的工艺图上实时显示污水站点系统的工艺节点运行参数(开关机状态、设备压力、设备处理水量以及水质参数)，监测数据以图表形式进行形象化显示。可查看指定污水厂的实时数据曲线和工艺节点上数据异常情况，实现状态监控、设备运行及水质监测的预警功能。智能巡检服务是通过开发智能巡检微信小程序进行实时定位巡检，管理人员在远程服务器上为巡检人员分配巡检任务，巡检人员通过终端与服务器无线交互，并根据自己的账户名下载自己的当日巡检任务，按照任务提示对待巡检设备进行信息采集，并通过微信小程序将巡检结果上传给服务器，服务器对巡检结果进行分析处理。
离线计算模块13会在空闲时从数据库中抽取数据，经过分析整理后进行归档，以减少数据库的压力，提高数据库存储的经济性。
本实施例中，云平台的应用层通过电脑端16、手机端17访问云平台的实时监控、数据分析、故障预警、智能工单等功能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于物联网和云平台的污水处理智慧运营系统，其特征在于，包括电源模块、远程测控终端、信息采集设备、物联网网关、云平台；所述电源模块的输出端与远程测控终端的输入端连接；所述信息采集设备与远程测控终端建立通讯连接，所述远程测控终端与物联网网关建立双向连接并将信息采集设备采集的的数据发送给物联网网关；所述物联网网关对数据进行分析、清洗和筛选并将处理后的数据发送给云平台。
2.根据权利要求1所述的基于物联网和云平台的污水处理智慧运营系统，其特征在于，远程测控终端包括终端集中与交互模块、4G DTU模块或4G工业路由器，所述远程测控终端通过4G DTU模块或4G工业路由器将数据发送到物联网网关。
3.根据权利要求1所述的基于物联网和云平台的污水处理智慧运营系统，其特征在于，所述物联网网关包括接收器、处理器和发送器，接收器通过虚拟网络接收远程测控终端发送过来的数据，处理器对数据进行分析、清洗和筛选，发送器将处理后的数据发送至云平台。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于物联网和云平台的污水处理智慧运营系统，其特征在于，信息采集设备包括业务系统、生产控制系统、温度传感器、流量传感器、智能电表、水质检测仪、摄像头、车载GPS；所述温度传感器安装在污水处理设备上，用于采集工作状态下污水处理设备的温度；所述流量传感器安装在污水处理后的排出口，用于采集累积处理的污水量；所述水质检测仪设有多个，分别安装在污水的进水池、污水处理后的排水池；所述智能电表安装在厂站总关口；所述摄像头用于采集污水处理现场图像；所述车载GPS安装在污泥脱水车上，用于采集污泥脱水车的实时路线及远程调度。
5.根据权利要求4所述的基于物联网和云平台的污水处理智慧运营系统，其特征在于，车载GPS通过GPRS/4G无线通讯方式将污泥脱水车的位置数据发送到物联网网关，云平台调用GIS地图服务实时显示污泥脱水车的位置。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的基于物联网和云平台的污水处理智慧运营系统，其特征在于，所述云平台包括站端采集层、数据存储层、基础设施层、基础服务层、应用服务层、应用层；所述站端采集层接收物联网网关处理后的数据，发送至数据存储层，数据存储层按照业务规则将数据存储至基础设施层，所述基础设施层包括若干计算机硬件和存储单元；所述基础数据层包括用户权限、设备管理、工艺图管理；所述应用服务层包括实时监控、故障预警、数据分析、设备管理、智能巡检、智能工单、专家管理和智能调度；所述应用层包括调用基础服务和应用服务开发的应用功能，在电脑端和手机端进行展示。
7.根据权利要求6所述的基于物联网和云平台的污水处理智慧运营系统，其特征在于，所述智能巡检是通过开发智能巡检微信小程序进行实时定位巡检，管理人员在远程服务器上为巡检人员分配巡检任务，巡检人员通过终端与服务器无线交互，并根据自己的账户名下载自己的当日巡检任务，按照任务提示对待巡检设备进行信息采集，并通过微信小程序将巡检结果上传给服务器，服务器对巡检结果进行分析处理。
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