浙江开创环保科技股份有限公司 浙江省 311121
1项目背景解析
随着美丽乡村的建设，大量的乡镇污水设备投入使用。但大量的设备处理由于水量少、分布偏远、数量多，造成管理运维困难。如何克服跨地域管理的难题、最大限度地提高运营效能，降低人力、交通等成本；如何积累和分析数据，为项目投资、运营提供支持都是各级运营管理者面临的一个重要问题。
为解决上述问题，提出构建村镇水处理集中运营管控云平台，应用大数据、云平台以及通讯、数据库等成熟的互联网技术。
2乡镇污水运行管理中存在的问题
1)污水处理厂规模小，水量变化大。由于大多数乡镇人口数量少、人均水量水平低导致乡镇污水处理量规模小。由于污水管网配套差、雨污分流不到位以及外排生活污水多呈间歇性，使得实际进水量变化很大。
2)进水水质成分复杂、水质变化剧烈。各地乡镇的主导产业不尽相同，企业生产过程粗放等特点，导致乡镇的排水成分复杂、水质污染严重，造成了乡镇污水设施运行管理难度大，处理效果稳定性差。
3)员工队伍综合水平不适应实际工作需求。目前乡镇污水设施运行管理人员多从所在地常住人口中聘用，员工学历低，运行时间短，员工严重缺乏管理经验。
4)监管不到位。由于财政资金和路途偏远等原因,给环保部门的监督带来了困难。
3技术解决方案
3.1系统硬件及网络架构
根据系统的应用需求和部署模式，要同时支持公有云和私有云部署，本解决方案可提供污水处理站侧的数据采集接入工作相关的技术支持，也可以直接参与现场工作，同时提供标准化的数据采集设备和云端数据接入方案，协助企业可快速具备生产数据的接入与污水处理站集中运营管理能力。
3.2系统软件服务与技术架构
采用企业云架构的村镇污水中运营管控云平台，基于SaaS构建模式实现开放、标准的企业村镇污水处理设备站点接入与集中化运营管理机制，以标准化、智能化、车间化、集约化的管理设计思路，提供智能化的村镇污水处理集中运营管控服务。
实时数据采集平台主要负责从污水处理设备实时采集现场设备运行数据，并将数据以工业级现场通讯协议开放给消息通讯中间件。
实时数据采集平台分为实时数据采集软件和实时数据采集网关两部分。
1)实时数据采集网关
实时数据采集网关是集多平台适配，数据解密，数据采集，数据发送等多功能于一体的智能数据采集平台解决方案。
该产品采用高性能的工业级32位数据处理器和工业级2G/4G模块，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，同时提供RS232（或RS485/RS422）、以太网LAN，可同时连接串口设备、以太网设备和USB设备等，实现数据透明传输和路由功能，以及工业协议解析功能，目前可支持各大主流品牌PLC厂家私有协议，如西门子、台达、欧姆龙等。产品已广泛应用信息智能化链中的数据采集行业，如智能水务、智能电网、工业自动化、汽车生产线等领域。
2)实时数据采集软件
基于工业控制通讯协议，远程读取数据采集网关监测到的所有现场自控仪器仪表数据。
主要功能如下:
A.数据实时采集。远程读取数据采集网关，通过设备编号、信号地址区间，实时自动的采集、并集中于数据中心。
数据查看。支持查询每个采集方案的实时采集数据查看功能。
多协议支持。实时数据采集软件使用OPC协议、Modbus 协议,获取实时生产数据。
B.数据缓存。为了保证各种原因引起的断点续采数据不丢失。
数据可靠传输。基于JMS协议以及华信自主开发的消息通讯中间件进行数据交互。利用后者,可以对网络上传递的数据信息进行封包和编码加密,保证信息传送时的隐密性。
C.数据识别与过滤。保证所有采集数据的准确性，不制造错误数据，我们进行了数据识别与过滤处理。数据在传输的过程中,会经过站点ID、时间戳等校验,确保不丢失数据、不录入错误数据。
视频采集服务作为可选配组件，视频数据通过视频采集终端将视频流传入视频服务器。视频服务器对外提供视频访问服务。
D.数据中心运营平台的各项服务功能会将数据进行不同的处理。外部应用可以通过注册高级用户集成平台发布的API来查询各项数据服务。数据中心同时也提供直接访问UI供普通用户访问实时数据、历史数据和视频数据。
E.平台技术架构方面，基于云架构的村镇污水处理集中运营管控云平台主要建设内容包集中运营管控平台建设、泵站远程实时监视与控制系统建设、智能管控分析平台建设、运营管控标准化体系建设四大部分。平台融合了物联网、云计算、3G技术等先进信息化管理技术，结合水务运营管理专家多年的管理经验，以云架构部署应用的方式，为企业提供快速信息化管理应用，辅助企业准确、高效的建立先进的集中运营管控信息化管理体系。
3.3系统应用功能架构
平台的建设以大数据、云计算为基础，协助企业建立村镇污水处理集中化运营管控平台。平台建成后将实现对企业管辖内所有企业村镇污水处理的标准化、集中化、可视化、智能化、移动化管理机制。
本台以智能化的集中生产运营管理为核心，从生产监控、生产运维、统筹调度、数据分析等多个层面，逐步形成涉及远程监视管理、生产运行管理、设备管理、安全生产管理、巡检管理、数据运行分析、数据存储管理、工单管理、出勤管理、移动智能APP应用等多个管理方向的子系统，最后综合多平台的数据发布模式，直接提供PC、智能手机、平板电脑等多平台的数据访问方式，实现了跨平台的实时生产工艺监测、实时视频数据监测、生产管理以及各种丰富的数据查询分析服务，辅助各类管理人员实现运营管理、数据智能分析、综合管理决策等工作。
3.4系统功能说明
1）设备站点整体运维总览
村镇级污水处理设备运营中心对下属设备站点的管理查看，可查看下属设备站点的总览信息，在此与百度地图结合展示集团下属设备站点分布及具体项目位置，并可以实时全方位的查看污水处理设备站点的指标、运行情况，并可以实时查看下属出勤人员的出勤信息以及出勤车辆的信息，清晰明了的查看所有可查看污水处理设备站点的整体运维状况。
2）设备运行监视
设备运行监视解决污水处理设备站点内运行设备的监视查看，可查看单个污水处理设备站点的整体设备运行情况，可以为设备绑定解绑对应的指标项，并可实时的查看对应设备的视频信息，全方位监控设备的运转情况。
3）告警中心
平台支持对每一种故障定义故障代码，配置数据告警规则，并可根据数据分析结果进行告警和预警。当设施内的设备出现异常情况，系统自动产生告警，并以短信方式发送到相关人员手机上，运维人员可以通过微信公众号软件接收告警。平台支持对告警的处理情况和告警原因进行汇总统计，以达到优化控制，减少故障发生的效果。
平台可以定义各类告警产生的规则。告警规则类型包括：水流量异常告警，水质异常告警，动力设备运行告警，水位异常告警，安防告警，断电告警，离线告警，工单处理异常告警等。
4）运维中心
运维中心实现对设施智能运维的各项信息化管理。系统包含运维管理的各项工作，如服务台，工单管理，人员考勤，巡检维护，人工水质检测，问题管理等各项功能，对运维过程中出现的异常进行告警，对告警处理情况进行跟踪。同时形成运维知识库。为保障设施长效运行，站点高效维护提供支持。
5）报表中心
报表中心为整体平台软件的数据分析系统，为平台的各项监控数据，运维数据提供多种统计分析同能。报表中心包含设施监测统计（设施流量，能耗等监测指标统计，设施动力设备统计，多设施对比分析，区域设施监测统计，设施负荷报表，设施能耗报表等等多项统计分析功能。
6）客户端软件
通过客户端软件对物联网设备进行远程监测和控制，以图形化的方式实时展示测点的运行状态，并且能够方便地查询设备运行的历史曲线。同时支持设备的远程控制，为用户进行设备调试和故障分析提供了极大的方便。
4.达到效果
村镇水处理集中运营管控云平台整体分为三大部分：
一、设备站点无人值守控制系统，主要包含：PLC主控模块、电源模块、开关量输入输出模块、现场仪表、监控设备、摄像头、现场安防等辅助设施；
二、生产数据服务中心平台建设，主要包含：数据采集平台、消息通讯中间件、视频数据管理平台、通用数据订阅接口，实现的功能如下：设备站点数据采集与指令下发、数据订阅中转、视频注册与授权管理、设备站点远程控制、现场工艺画面监测、现场视频监测、站点运维巡检管理、关键监测指标订阅、实时数据查询、历史数据查询、历史数据分析等；
三、智能移动终端应用建设，主要包含：实时视频监测、实时数据查询、实时工艺画面监测、历史数据查询、站点运维巡检管理、系统设置。
论文作者:谢胜
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/13
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