CN114201277A - 一种基于物联网的智慧污水处理云平台管控系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的智慧污水处理云平台管控系统及方法，涉及污水处理技术领域，解决了现有技术中污水处理设备停机或开机影响污水处理效率的技术问题；云管理层，用于接收管理员终端的访问，每隔设定周期接收边缘计算层上传的生产信息并进行分析生成调节信息发送对应的运行控制模块；边缘计算层，用于接收设备层上传的设备数据并对其进行处理分析生成生产信息，接收云处理层下达的调节信息并生成调节信号下发至设备层；包括若干运行控制模块，运行控制模块用于分析并控制污水子系统；设备层，包括若干个污水处理子系统，用于采集并上传设备数据至边缘计算层和执行边缘计算层的调节信号。

Description

一种基于物联网的智慧污水处理云平台管控系统及方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体是一种基于物联网的智慧污水处理云平台管控系统及方法。
背景技术
污水处理是为使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。
现有技术中，污水处理设备为独自运行的系统，其开机时进行污水处理，一段时间后，需要停机进行设备处理；在这段时间里，不能进行污水处理，影响污水处理的效率，因此需要一种基于物联网的智慧污水处理云平台管控系统及方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供了一种基于物联网的智慧污水处理云平台管控系统及方法，用于解决现有技术中污水处理设备停机或开机影响污水处理效率的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于物联网的智慧污水处理云平台管控系统，包括：
云管理层，用于接收管理员终端的访问，每隔设定周期接收边缘计算层上传的生产信息并进行分析生成调节信息发送对应的运行控制模块；
根据边缘计算层的生产信息，获取总污水处理流量，更新系统运行时间线，获取时间节点信息，生成调节任务，然后获取无停机计划时运行处理模块的剩余污水处理流量以及开机计划的运行处理模块；然后将调节任务进行分配，生成调节信息发送至对应的运行处理模块；
边缘计算层，用于接收设备层上传的设备数据并对其进行处理分析生成生产信息，接收云处理层下达的调节信息并生成调节信号下发至设备层；包括若干运行控制模块，运行控制模块用于分析并控制污水子系统；
设备层，包括若干个污水处理子系统，用于采集并上传设备数据至边缘计算层和执行边缘计算层的调节信号。
进一步地，所述调节任务的分配的过程包括：
设置调节任务中的污水处理流量为X，其余无停机计划和开机计划的运行处理模块的剩余污水处理流量生成流量矩阵[X1,X2,...,Xn]；获取剩余污水流量上限矩阵[X1-a,X2-a,...,Xn-a]，然后提取剩余污水流量上限矩阵中所有大于0的元素，按照从大到小的顺序进行排序[A1,A2,...,Am]，其中m小于等于n，a为固定值；
当X小于等于A1时，根据X生成调节信息发送至A1对应的运行处理模块中，当X大于A1，根据A1生成调节信息发送至A1对应的运行处理模块中；当X-A1小于等于A2时，根据X-A1生成调节信息发送至A1对应的运行处理模块中；当X-A1大于A2时，根据A2生成调节信息发送至A1对应的运行处理模块中；按照以上过程直至调节任务分配完成。
进一步地，所述生产信息包括污水处理流量、剩余污水处理流量和停机时间以及开机时间。
进一步地，所述停机时间的获取过程包括：
所述污水处理子系统的运行时间固定；获取当前时间污水处理子系统的数据中的污水处理池的运行时间；设置第一预警值；当运行时间等于第一预警值时，将停机时间上报。
进一步地，所述开机时间的获取过程包括：
污水处理子系统到达运行时间上限后停机，进行污水处理子系统的清洗工作，清洗结束后，上报开机时间。
进一步地，所述时间节点信息包括停机时运行处理模块对应的污水处理流量，正常运行时运行处理模块的剩余污水处理流量，准备开机时运行处理模块的剩余污水处理流量。
进一步地，所述管理员终端包括智能巡检仪和智能手机。
进一步地，一种基于物联网的智慧污水处理云平台管控方法，：
步骤一：设备层上报设备数据至边缘计算层；
步骤二：边缘计算层接收设备层上传的设备数据并对其进行处理分析生成生产信息，
步骤三：每隔设定周期云管理层接收边缘计算层上传的生产信息并进行分析生成调节信息发送对应的运行控制模块；
步骤四：运行控制模块根据调节信息生成调节信号发送至污水处理子系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过获取边缘计算层的生产信息，更新系统运行时间线，获取时间节点信息，生成调节任务，方便准确获取调节任务，提前对运行处理模块生成调节信息，在调节任务的分配过程中设置固定值，避免污水处理子系统处于高负荷运行，有利于延长设备的使用寿命，避免对设备的磨损。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明原理框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
这里使用的术语用于描述实施例，并不意图限制和/或限制本公开；应该注意的是，除非上下文另有明确指示，否则单数形式的“一”、“一个”和“该”也包括复数形式；而且，尽管属于“第一”、“第二”等可以在本文中用于描述各种元件，但是元件不受这些术语的限制，这些术语仅用于区分一个元素和另一个元素。
如图1所示，一种基于物联网的智慧污水处理云平台管控系统，包括：
云管理层，用于接收管理员终端的访问，接收边缘计算层上传的生产信息并进行分析生成调节信息发送对应的运行控制模块；所述管理员终端为设定IP地址的通信设备，非设定IP地址的通信设备不能够访问云管理层；
并为对应的管理员终端设置访问权限；
所述生产信息包括污水处理流量、停机时间以及预计停机时长。所述管理员终端包括但不限于智能巡检仪和智能手机；
所述云管理层包括云处理器和通信模块，所述通信模块与管理员终端进行通信连接，并核对管理员终端的IP地址和访问权限。所述云处理器用于生成调节信息并发送至对应的运行控制模块，调节信息的生成过程包括：
根据边缘计算层的生产信息，获取总污水处理流量，总污水处理流量维持在固定数值，更新系统运行时间线，获取时间节点信息，所述时间节点信息包括停机时运行处理模块对应的污水处理流量，正常运行时运行处理模块的剩余污水处理流量，准备开机时运行处理模块的剩余污水处理流量，生成调节任务，然后获取无停机计划时运行处理模块的剩余污水处理流量，然后将调节任务进行分配，生成调节信息发送至对应的运行处理模块；所述剩余污水处理流量为运行处理模块能够增加的污水处理流量；
调节任务的分配的过程包括：
设置调节任务中的污水处理流量为X，其余无停机计划时运行处理模块的剩余污水处理流量生成流量矩阵[X1,X2,...,Xn]，获取剩余污水流量上限矩阵[X1-a,X2-a,...,Xn-a]，然后提取剩余污水流量上限矩阵中所有大于0的元素，按照从大到小的顺序进行排序[A1,A2,...,Am]，其中m小于等于n；
当X小于等于A1时，根据X生成调节信息发送至A1对应的运行处理模块中，当X大于A1，根据A1生成调节信息发送至A1对应的运行处理模块中；当X-A1小于等于A2时，根据X-A1生成调节信息发送至A1对应的运行处理模块中；当X-A1大于A2时，根据A2生成调节信息发送至A1对应的运行处理模块中；按照上述步骤直至调节任务分配完成。a为固定值。
边缘计算层，用于接收设备层上传的数据并对其进行处理分析生成生产信息，接收云处理层下达的调节信息；包括若干运行控制模块；运行控制模块用于分析并控制污水处理子系统；所述生产信息包括污水处理流量、剩余污水处理流量和停机时间以及开机时间。
所述停机时间的获取过程包括：
所述污水处理子系统的运行时间固定；获取当前时间污水处理子系统的数据中的污水处理池的运行时间；设置第一预警值；当运行时间等于第一预警值时，将停机时间上报。
所述开机时间的获取过程包括：
污水处理子系统到达运行时间上限后停机，进行污水处理子系统的清洗工作，清洗结束后，上报开机时间。
运行控制模块根据调节信息在调节信号库中获取对应的调节信号，并发送至污水处理子系统的各指令执行模块。
运行控制模块包括第一边缘处理器、第二边缘处理器以及第三边缘处理器，所述第一边缘处理器用于分析污水处理设备运行状况；所述第二边缘处理器用于处理生产现场的监控视频并将其发送至云管理层；所述第三边缘处理器用于分析污水处理过程，生成调节信号发送至对应的指令执行模块调节污水处理设备的运行参数；边缘计算层还包括存储模块，用于存储设备水质水量数据、设备运行数据以及视频监控数据。
设备层，包括若干个污水处理子系统，所述污水子系统包括污水处理设备和紧急供电设备，所述污水处理设备设置有数据采集模块、指令执行模块、紧急供电设备以及报警模块；
所述数据采集模块用于采集实时的水质水量数据、设备运行数据以及视频监控数据；水质水量数据包括硝酸盐含量、进水流量、出水流量、加药量以及水池液位；
所述设备运行数据包括污水处理设备的运行电压和运行电流；视频监控数据包括污水处理现场的监控视频；
所述指令执行模块，用于执行边缘计算层下发的调节信号；比如水泵、电机的启停以及运行参数的调整；所述指令执行模块还可以进行现地操作，从而改变污水处理设备的运行参数；
报警模块，用于将设备运行数据与设定值进行比对，当设备运行数据超过设定阈值时进行现地报警，并将报警信息上传至边缘计算层。
紧急供电设备，用于当电厂的配电系统发生故障导致设备断电时，对污水处理设备进行紧急供电，所述紧急供电设备设置有现地控制、远程控制以及自动控制两种方式，日常生产过程中为自动控制。
一种基于物联网的智慧污水处理云平台管控方法，包括：
步骤一：设备层上报设备数据至边缘计算层；
步骤二：边缘计算层接收设备层上传的设备数据并对其进行处理分析生成生产信息，
步骤三：每隔设定周期云管理层接收边缘计算层上传的生产信息并进行分析生成调节信息发送对应的运行控制模块；
步骤四：运行控制模块根据调节信息生成调节信号发送至污水处理子系统。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于物联网的智慧污水处理云平台管控系统，其特征在于，包括：
云管理层，用于接收管理员终端的访问，每隔设定周期接收边缘计算层上传的生产信息并进行分析生成调节信息发送至对应的运行控制模块；
根据边缘计算层的生产信息，获取总污水处理流量，更新系统运行时间线，获取时间节点信息，生成调节任务，然后获取无停机计划时运行处理模块的剩余污水处理流量以及开机计划的运行处理模块；然后将调节任务进行分配，生成调节信息发送至对应的运行控制模块；
边缘计算层，用于接收设备层上传的设备数据并对其进行处理分析生成生产信息，接收云处理层下达的调节信息并生成调节信号下发至设备层；边缘计算层包括若干运行控制模块，运行控制模块用于分析并控制污水子系统；
设备层，包括若干个污水处理子系统，用于采集并上传设备数据至边缘计算层和执行边缘计算层的调节信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧污水处理云平台管控系统，其特征在于，所述调节任务的分配的过程包括：
设置调节任务中的污水处理流量为X，其余无停机计划和开机计划的运行处理模块的剩余污水处理流量生成流量矩阵[X1,X2,...,Xn]；获取剩余污水流量上限矩阵[X1-a,X2-a,...,Xn-a]，然后提取剩余污水流量上限矩阵中所有大于0的元素，按照从大到小的顺序进行排序[A1,A2,...,Am]，其中m小于等于n，a为固定值；
当X小于等于A1时，根据X生成调节信息发送至A1对应的运行处理模块中，当X大于A1，根据A1生成调节信息发送至A1对应的运行处理模块中；当X-A1小于等于A2时，根据X-A1生成调节信息发送至A1对应的运行处理模块中；当X-A1大于A2时，根据A2生成调节信息发送至A1对应的运行处理模块中；按照以上过程直至调节任务分配完成。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧污水处理云平台管控系统，其特征在于，所述生产信息包括污水处理流量、剩余污水处理流量和停机时间以及开机时间。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的智慧污水处理云平台管控系统，其特征在于，所述停机时间的获取过程包括：
所述污水处理子系统的运行时间固定；获取当前时间污水处理子系统的数据中的污水处理池的运行时间；设置第一预警值；当运行时间等于第一预警值时，将停机时间上报。
5.根据权利要求3所述的一种基于物联网的智慧污水处理云平台管控系统，其特征在于，所述开机时间的获取过程包括：
污水处理子系统到达运行时间上限后停机，进行污水处理子系统的清洗工作，清洗结束后，上报开机时间。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧污水处理云平台管控系统，其特征在于，所述时间节点信息包括停机时运行处理模块对应的污水处理流量，正常运行时运行处理模块的剩余污水处理流量，准备开机时运行处理模块的剩余污水处理流量。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧污水处理云平台管控系统，其特征在于，所述管理员终端包括智能巡检仪和智能手机。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于物联网的智慧污水处理云平台管控系统的管控方法，其特征在于，包括：
步骤一：设备层上报设备数据至边缘计算层；
步骤二：边缘计算层接收设备层上传的设备数据并对其进行处理分析生成生产信息，
步骤三：每隔设定周期云管理层接收边缘计算层上传的生产信息并进行分析生成调节信息发送对应的运行控制模块；
步骤四：运行控制模块根据调节信息生成调节信号发送至污水处理子系统。
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