物联网技术在自动化污水处理系统中的应用

　　摘要： 本文从理论分析及实验验证的视角分析了物联网技术在污水处理行业中的应用，并结合水项目设计、实施、组织的成功经验，进一步扩展了自动化污水处理技术系统，保证了其经济性、可靠性、可扩展性。

　　Abstract： This article analyzes the application of the Internet of Things in wastewater treatment industry from the theoretical analysis and experimental verification perspective， further extends the automated wastewater treatment technology system combined with the successful test of the design， implementation and organization of water project， to ensure its economy， reliability and scalability.

　　关键词： 自动化；远程监控；物联网；处理系统；层分布式结构

　　Key words： automation；remote monitoring；the Internet of Things；treatment system；tier distributed architecture

　　中图分类号：TH165+.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）01-0048-02

　　0 引言

　　物联网做为一个新兴的技术层面，正在迅速改变社会的日常生活，同样在工业自动化领域，物联网也正带来和影响着深层次的变革。工业自动化工程往往处在地域偏僻、环境恶劣以及基础设施不理想的地方，而且具有分散地域广、自动化程度参差不齐等特点，难以进行集中管理。工程现场情况错综复杂，如何准确及时地获取现场设备运作情况并下达控制指令，对于生产安全、成本控制、高效协作有着深远的影响。以污水处理厂为例，厂区一般选址较偏僻，面积大，结构复杂，安全等级要求非常高。但是日常维护很多情况下还是采用轮巡检查策略，由值班人员定时到现场查看。这种模式浪费人力且故障规避率低。将物联网应用于污水处理厂之后，各个系统运行参数、状态在中控室一目了然，而且可以调取现场摄像头视频进行检查确认，做到了快速反应、精确定位、及时报警。

　　1 系统构成

　　1.1 网络搭建 污水处理厂在进行污水处理时，采用分层分布式结构网络控制，即SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，对现场的设备进行监控，实现了数据采集、设备控制、参数调节、设定及故障报警等各项功能。该控制系统共分为现地控制层（分控站）、主控级（中控室）、云端控制（便携人机设备）。

　　1.2 硬件设计 中央控制室的监控管理系统对全厂进行自动控制，它通过工业以太网与各现场控制的PCL站进行连接。两套工作站互为热冗余配备，故障时互为备用。中控制室设立了电动投影屏幕和投影仪，显示全厂工艺流程图及设备运行状态；每个分控站配置一套智能控制柜。柜内包括可编程序控制器、HMI、冗余光纤交换机、通信扩展接口和附件等。根据污水处理厂的处理工艺及设备特点，技术人员在进行现场安排与系统布置时，应根据实际需求设置多个PLC现场子站。现场子站的控制系统是可编程序控制器PLC，人机界面选用工控触摸屏。在控制柜内配置了远程通信从站模块。远程通信模块通过二层隧道协议来实现数据传输，如PPTP和L2TP协议。根据现场实际情况，在没有配置有线以太网络的站点还增配了4G模块，4G模块通过电信手机卡接入互联网。移动设备的远程监控终端采用远程监控系统搭建物联网络。远程监控终端主要作用在于数据采集、情报监控以及控制中枢指令的下达。平板电脑、智能手机、便携式笔记本在安装监控软件后实现对污水厂物联网络的无缝连接。