第2期王文珍．基于物联网的污水处理智能监控系统
基于物联网的污水处理智能监控系统
王文珍
(中南民族大学电子与信息工程学院，武汉430074)
摘要针对我国污水处理厂运行效率低、缺乏有效监管及运行模式粗放等现状，设计了基于物联网的
污水处理智能监控系统。该系统从感知层、网络层和应用层3个层面进行构建。提出污水处理智能监控
系统方案，详细探讨了监控系统的主要内容和各项关键技术。可为污水处理厂的运行和管理提供完善
的数字化解决方案，污水处理能力和效率均可得到明显提升。
关键词监控系统物联网污水处理
中图分类号THl65+．2文献标识码B文章编号1000．3932(2013)02．0247旬3
随着城市的发展，城市排水系统(包括污水
厂和污水管网)的覆盖规模迅速扩张。我国水处
理厂具有数量多且分散、水量小、水质差别大、投
资薄弱且资源分散、管理技术人员水平相对落后
以及缺少专业人员的指导等特点…。为此，笔者
提出基于物联网的污水处理自动控制系统，对区
域若干污水处理厂的进、产、排3个主要环节实行
物联网式的集中控制。实现对污水处理企业生产
过程的实时控制与精细化管理，达到规范管理、节
能降耗、减员增效的目的。
1技术方案
基于物联网的污水处理自动控制系统，从感
知层、网络层和应用层3个层面进行构建旧1，通用
数据采集中间件模块，负责实现对感知层的物体
进行编号、物体识别及信息采集与反馈等功能。
通用消息通信中间件和基础数据管理平台，负责
对从感知层获取的数据进行通信和预处理。企业
生产优化调度与控制管理中间件，在应用层，通过
前面收集、反馈的数据信息结合污水处理行业的
需求，最终形成基于物联网的污水处理企业智能
化管理解决方案。
2自控系统
2．1通用数据采集中间件
该中间件作为部署在物联网感知层的应用，
是实现污水处理行业物联网应用全面感知的基
础，重点解决感知和识别物体的问题，并采集、捕
获信息。该中间件以各种总线网络和计算机网络
作支撑，把分散在各地的监控站自动化系统的复
杂的生产数据采集、迁移并集中于调度端(或监
控中心)，使用一套公共的数据采集管理平台对
数据进行存储、维护和管理，并提供给外部应用系
统使用。通过该平台解决了长期困扰给、排水行
业的下属厂站分布面广、各厂站使用自控设备及
组态软件品牌繁多、无法进行统一规范管理的难
题‘31。数据采集管理平台功能框架如图l所示。
r。一
应用层I
管理层
中间层
底层厂
【．．．．一
图1数据采集管理平台功能框架
系统底层为自控系统或者与之对应的组态软
件，它们是实时数据的基础所在，采集平台可以直
接从自控系统上获取数据，当条件不具备时，也可
以从与之对应的组态软件(如WinCC、RSView)上
获取数据；中间层由硬件层和网络层组成，硬件层
主要由功能强大的协议转换器组成，它可以将各
种总线协议及ModbusRTu协议等转换成支持以
太网的OPCServer、ModbusTCP协议等，网络层
收稿日期：2012册旬5
基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目
(CZQl2002)
厂L厂L
万方数据
248化工自动化及仪表第40卷
主要是由ADsL宽带、光纤接入、GPRS、GSM以及
CDMA等提供网络接人；管理层以数据采集中间
件为核心，通过网络层采集基础数据，设备远程管
理功能可以实现对采集设备的远程管理和维护，
节省人力、物力，数据标签管理功能实现对采集变
量的管理；在应用层，平台可以提供简要的统计报
表，帮助系统管理员随时掌握数据情况，平台还支
持多种接口，为外部应用系统提供数据支持。平
台系统架构如图2所示。
2．2数据通信消息中间件
数据通信消息中间件主要将来自感知的各类
信息通过基础承载网络传输到应用层。在污水处
理企业，通常采用不规则的星形网络拓扑结构
(图3)。比如以厂为中心，星形发散到下面的泵
站，或以大区服务器为中心发散到下面的多个污
水处理厂等。
也ⅡnH
随接使用
()PC协议
组态软件工作站自控系统PI。c
图2平台系统架构
若支持
1℃P协议
一声一孑一
一酸￡等、一一一数据军务八／数据茹务器…数据幂务器一一
一一④1l／◇◇一
数据采集数据采集数据采集数据采集数据采集数据采集数据采集数据采集数据采集
一I：作站11I：作站12工作站1，v1：作站2l】：作站22：【：作站2，vr作站31．[作站32工作站3／v
图3网络拓扑结构
2．3企业生产优化调度与控制管理中间件
企业生产优化调度与控制管理中间件是污水
处理行业物联网架构应用层的参考实现。集中管
理厂站生产数据，实时显示运行工艺，设备运行状
况一目了然，运行日报、综合统计分析报表自动生
成，设备养护流程、设备维修计划自动化管理，年
度计划完成情况和能耗分析随手可得。该中间件
将专家经验和计算机技术完美结合，实现水泵机
组联编优化调度、曝汽池节能控制；同时利用人工
智能和数据挖掘实现污水处理厂精细化管理和最
优化控制，为不同层面的运行管理者提供了丰富
的决策支持信息，为辅助分析决策奠定良好的基
万方数据
第2期王文珍．基于物联网的污水处理智能监控系统249
础，为污水处理企业规范管理、节能降耗、减员增
效和精细化管理提供强大的技术支持H一。
3结束语
基于物联网的污水处理自动控制系统对污水
处理的进、产、排3个主要环节进行监控，将下属
提升泵站和污水处理厂的水量、水位、水质以及设
备状态等信息通过物联网进行收集、整合，对3个
环节的生产数据进行分析、处理，实现对污水处理
生产过程的实时控制与精细化管理。对企业的规
范管理、节能降耗、减员增效有一定的借鉴价值。
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Inte¨igentM0nitOringSystemfOrWastewaterTreatment
BasedOnInternetOfThingS
WANGWen．zhen
(co如鲈0，E如cIronb口以坳册口如nE昭i聊eri增，s0山^一QntrⅡZ‰而e瑙渺知r^k渤，ldm协，wk^Ⅱ，l430074，吼讯口)
AbstractConsideringlowemciency，insumcientsupenrisionandextensiveoperation，anintelligentmonitoring
systemwhichbasedontheintemetofthingsandconsistingofsensinglayer，network1ayerandapplicationlayer
wasdesignedforthew鹬tewatertreatment；andthecontentsandkeytechniquesconcemedwerediscussedso
astoprovideaperfbctdigitalsolu￡iontotheoperationandmanagementjnwastewatertreatmentandtoimproVe
bothabilityandemciencyofwastewatertreatment．
KeywordsinteUigentmonitoringsystem，intemetofthings，wastewatertreatment
(上接第243页)
这种方式，计算机可以实现对每个试品继电器以
及每个开关触点数据的采集分析，实现实时控制。
表1系统数据包格式
5结束语
基于MsP430F149和cc2530的无线测控单
元，在继电器电寿命检测中的应用，不仅支持无线
传输，并且拥有建设成本低、抗干扰强及易扩展等
优点，是构建继电器电寿命检测无线网络的可行
选择。
ReIay’SEIeCtriCaILIfeTestBaSedOnWireIesS
TranSmiSSiOnTeChnOIOgy
DUTai．han91，WUZhel，WANGJin．weil，JIAKe-jinl，LIULong—f色i1，LIUZhi—gan92
(1．胁妊№i口eM睁矿乳ch，lozogy，n4彬，l300130，珊iM；
2．肋，r耐wt^nZD即e却me眦compn凡，，Limi抛d，k，h咖粥06500l，C舶m)
AbStraCtInordertoachievewirelessdatatransmissioninrelay’selectricallifetestandtoreducetesting
cost，theMSP430F149MCUwhichworkingtogetherwithCC2530wirelessmdiof托quencychipwasusedtode。
velopawirelesstransmissionsystem．ThesystemcandetectreIayparametersli王【econtactVoltageatreaItime
andcanjudgeandcontroltestingsequenceinthetest．
KeywordsreIay，electriclifetest，wirelesstraⅡsmission，MSP430F149chip，CC2530，ZigBeemodule
万方数据
基于物联网的污水处理智能监控系统
作者：王文珍，WANGWen-zhen
作者单位：中南民族大学电子与信息工程学院,武汉,430074
刊名：化工自动化及仪表
英文刊名：ControlandInstrumentsinChemicalIndustry
年，卷(期)：2013,40(2)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hgzdhjyb201302028.aspx
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