农村生活污水处理设备远程监控系统设计与实现_金兴伟.pdf
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1、农村生活污水处理设备远程监控系统设计与实现金兴伟,石存秀,王典(湖北工业职业技术学院 机电工程学院,湖北 十堰 442000)摘要:根据农村生活污水处理工艺,设计了基于自动化技术和物联网技术相融合的远程控制系统,实现了污水处理设备的远程控制、监测和维护,有效解决了农村生活污水治理运行管理效率低、运行维护成本高的问题,为农村生活污水控制和监管研究提供了参考。关键词:农村生活污水处理;自动控制;物联网;远程监控中图分类号:X703;TP23文献标识码:A文章编号:2095-8153(2023)01-0077-03收稿日期:2023-01-15基金项目:2022 年湖北工业职业技术学院科研项目“乡村
2、振兴背景下农村生活污水处理设备远程控制系统设计”(2022KY06)。作者简介:金兴伟(1982),男,湖北工业职业技术学院机电工程学院副教授,研究方向:机电控制;石存秀(1981),女,湖北工业职业技术学院机电工程学院讲师,研究方向:机械创新设计;王典(1983),男,湖北工业职业技术学院机电工程学院助教,研究方向:机电控制。农村生活污水治理是实施乡村振兴战略规划的重要任务,也是农村人居环境整治和农业农村污染治理的重要内容。“十三五”以来,国家相关部门陆续制定出台了一系列农村生活污水治理的政策标准、规范指南及技术手册,从标准制定、规划编制、技术支撑等方面快速推进农村生活污水治理工作1。十堰地
3、区作为南水北调核心水源区,各个村庄都建起了成套标准化的一体化污水处理站,在农村生活污水处理方面也取得了显著成效。然而,污水治理工作不仅是兴建污水处理设施,还要着力提高已建设施的运行管理水平和设备运行效率。目前农村生活污水治理方面还存在以下痛点:第一,污水处理站点数量多、区域面积大、位置分散,不便于管理员进行快速有效的监控管理。而传统方式采用人工现场点检、人脑记忆和纸质录入的方式进行监管和巡查,耗费时间较长、人力成本高、效率低下2。第二,设备出现故障时,不能主动报警,不能及时监测设备运行状况,自动化程度不高,无法有效配置设备资源,使得设备维护巡检不及时、不到位,导致一些站点设备出现间歇运行现象。
4、尤其在偏远山区,设施停运现象则更为普遍。这对农村污水治理效果造成了很大影响。第三,农村地区缺乏运营和维护技术人员,使得运维成本居高不下,重建设轻运营现象普遍存在3。结合农村生活污水处理工艺,采用自动化技术和物联网技术相融合的远程控制系统,可有效解决农村污水治理过程中痛点问题。1农村生活污水处理工艺流程及设备组成11 工艺流程农村生活污水主要包括厕所用水、厨房用水、洗涤用水、洗澡用水等,通过图 1 流程进行收集和处理4。图 1生活污水处理工艺流程12 设备组成一体化污水处理系统主要包括动力设备和监控772023 年 2 月湖北工业职业技术学院学报Feb,2023第 36 卷第 1 期Journa
5、l of Hubei Industrial PolytechnicVol36 No1设备两大类,其中动力设备有调节池提升泵、加药计量泵、配水池提升泵和排泥泵;监控设备有可编程控制器(PLC)、触摸屏、边缘计算网关、调节池高低液位传感器开关和配水池高低液位传感器开关。2系统整体设计21 整体架构该农村生活污水处理设备远程监控系统整体架构如图 2 所示。现场污水处理设备由 PLC 进行控制与信号采集,PLC 通过交换机和触摸屏连接。触摸屏作为上位机对 PLC 进行监控,可通过触摸屏发出控制指令,同时也可以对 PLC 采集的现场信号进行显示和报警处理。交换机通过网线和 EG20 边缘计算网关连接。即
6、使在偏远的山区,插有 2G 或4G 流量卡的 EG20 网关也可将现场设备数据通过EMCP 物联网云平台在联网的显示终端进行展示,实现远程监测;反之,联网的显示终端也可通过EG20 网关同现场的触摸屏和 PLC 联网,实现对现场设备的远程控制。图 2系统整体架构22 动力设备电气控制主电路4 现场动力设备电气控制主电路如图 3 所示。图 3动力设备电气控制主电路23 PLC 控制系统设计5 根据生活污水处理工艺流程和控制要求,PLC控制顺序功能图如图 4 所示。图 4PLC 控制顺序功能图24 基于 EG20 边缘计算网关的远程控制实现EG20 边缘计算网关是用于 EMCP 物联网云平台连接现
7、场设备所用的网关,支持 4G/2G 网络,且搭载了高性能工业级处理器,具有高性价比,小尺寸,强适应性的特点。作为“设备管家”的 EG20,可以实现对现场设备的高速数据采集,实时监控设备状态,及时报警,并支持断点续传、快速部署等应用,配合 EMCP 物联网云平台的云组态、大数据运营中心,移动端监控报警,数据分析等专业功能,帮助用户快速实现物联网构建和应用6。(1)远程下载 MCGS 触摸屏监控画面的实现第一步,将 EG20 网关连接到 EMCP 物联网云平台。第二步,通过电脑终端上安装的蓝蜂虚拟网络工具进行通讯配置,配置网关 IP 地址,配置远端MCGS 触摸屏 IP 地址,自动生成本地虚拟网卡
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