专利名称：污水处理过程远程监控系统及其实现方法
技术领域：
本发明涉及一种污水处理过程中的监控技术，具体的说是ー种污水处理过程远程监控系统及其实现方法。
背景技术：
随着人们环保意识的增強，近几年国内污水处理行业发展迅猛，无论从建设规模到设备水平都与国际接轨，但是我国污水处理企业普遍信息化程度不高、技术人员缺乏、管理水平低下，直接导致管理层与生产层脱节，生产问题得不到及时处理，同时，由于信息不畅，无法做到现场无人值守，人力成本过高。国内污水处理厂一般都会配备厂级的自动化监控系统，但对于运营多家污水处理企业的大型企业集团，专业的管理人员、エ艺及控制专家无法亲临每个分厂的现场，靠各个 分厂内部不透明的管理无法随时掌握污水处理厂生产运营的情况，生产运营状况同企业的经营管理策略无法紧密结合。污水处理厂常是建市郊比较偏远的地方，生产过程中常伴有噪音、臭味，专业的エ艺及控制技术人员不可能实时驻扎在生产现场，对于生产中可能出现的问题不能进行提早判断、及时解決，生产事故频发也就不足为奇，因此，急需ー种适用于污水处理企业的远程监控系统，将企业内部的信息网与控制网有效地连接起来，实现现场运行数据的实时采集和快速集中，获得现场监控数据，为远程故障诊断技术提供依据。同时，通过远程监控，技术专家无须亲临现场或恶劣的环境就可以监视并控制和现场设备的运行状态及各种參数，方便地利用本地丰富的软硬件资源对远程对象进行高级过程控制，以维护设备的正常运营，从而减少值守工作人员，最終实现远端的无人或少人值守，达到减员增效的目的。而目前能够实现上述功能的污水处理过程远程监控系统尚未见报道。
发明内容
针对现有技术中污水处理过程存在的无法随时掌握污水处理厂生产运营的情況、生产运营状况同企业的经营管理策略无法紧密结合等上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种能够降低污水处理厂特别是ー些大型环保企业集团的维护、管理与运营成本，提高其管理水平的污水处理过程远程监控系统及其实现方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是本发明污水处理过程远程监控实现方法包括以下步骤由现场设备在污水处理厂现场采集实时监控数据；服务器作为OPC客户端读取OPC服务器的实时监控数据；服务器通过SOCKET服务协议将实时监控数据写入企业WEB服务器数据库；企业WEB服务器通过标准http协议发布实时数据，并映射为Internet服务器，使得实时运行数据能够通过Internet被访问；在远程，当监控客户浏览Web服务器时,通过Http协议直接在浏览器中获取数据。所述服务器通过SOCKET服务协议将实时监控数据写入企业WEB服务器数据库为在能够上网的服务器上编写用Socket开发TCP/IP网络上的应用程序，并对其IP地址进行配置，使得企业WEB服务器通过固定IP地址访问服务器的资源。所述企业WEB服务器将各个污水处理厂的数据根据企业需要进行整合并在OPC客户端界面上显示；所述企业WEB服务器选取各个污水处理厂需要的、可对外公布的数据并进行整理、筛选，并在OPC客户端界面上显示。本发明污水处理过程远程监控系统包括现场设备及管理设备，二者通过现场总线进行数据交换，其中现场设备包括现场仪表、执行部件、PLC以及エ业交换机，现场仪表将采集到的现场数据送至PLC，PLC再输出控制信号至执行部件，同时PLC作为OPC服务器经エ业交換机通过现场总线与管理设备中的エ控机及服务器进行数据交互；管理设备包括エ控机、交換机、服务器以及企业WEB服务器，其中エ控机通过交换机与服务器进行通讯连接，服务器作为OPC客户端将数据发布到企业WEB服务器上。由上级部门将反映下属各个污水处理厂的生产情况的企业WEB服务器中的数据统ー规划，发布到互联网。所述现场仪表包括在线溶解氧仪、污泥浓度计、仪表变送器或传感器；所述执行部件包括风机、泵类、阀门；所述管理设备还包括管理机，为I台或多台，通过交换机与服务器相连。本发明具有以下有益效果及优点I.本发明使经营者无论在何地都可以实现对生产、运营情况的时时掌握，把生产运营状况同企业的经营管理策略紧密结合，一旦某个污水处理厂出现了自己无法解决的问题时，技术专家可通过互联网的监控信息，分析故障原因，提出解决问题的方案，将解决方案直接传达给污水处理厂，排除故障，避免了过去那种每个污水处理厂都需要配置ー套技术服务人员的方式，大大的节约人力资源，降低运营成本。
图I为发明污水处理过程远程监控系统结构拓扑图；图2为发明数据传输流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。实施例I本发明污水处理过程远程监控系统包括现场设备及管理设备，二者通过现场总线进行数据交换，其中现场设备包括现场仪表、执行部件、PLC以及エ业交换机，现场仪表将采集到的现场数据送至PLC，PLC再输出控制信号至执行部件，同时PLC作为OPC服务器经エ业交换机通过现场总线与管理设备中的エ控机及服务器进行数据交互；管理设备包括エ控机、交換机、服务器、管理机以及企业WEB服务器，其中管理机通过交换机与服务器进行通 讯，服务器作为OPC客户端将数据发布到企业WEB服务器上，由上级部门将下属各个污水处理厂的生产情况统ー规划，发布到互联网。辽宁某污水处理厂在未使用本技术前实施的是厂级的监控，相关人员只有到污水处理厂现场才能了解到此污水处理厂的实时监控数据和实际运转情況。
图I给出了ー种污水处理远程监控系统，其中包括若干现场设备(风机、泵类、阀门等)、仪表(在线溶解氧仪、污泥浓度计)、仪表变送器或传感器、NCS4000控制系统及相应的数据采集模块；现场的泵类、鼓风机、电磁阀等开关信号，曝气池溶解氧浓度等模拟信号，由一次仪表传感器或变送器监测出来并转换为电信号，传输到NCS4000控制站内。管理设备为一台エ业控制计算机及一台服务器，没有另配管理机，エ控机设置在现场控制站，服务器设置在中央控制室。エ业控制计算机作为上位机，通过以太网交换机与下位机通讯。上位机组态软件采用“ Most View”监控软件，该软件完全支持OPC (OLE forProcess Control,用于过程控制的OLE ;OLE Object Linking and Embedding,对象连接与嵌入，简称OLE技木)标准，可提供OPC数据服务器的快速开发工具。设于中央控制室中的上位机可以显示整个厂区的模拟画面，监控生产过程，包括显示控制过程画面及实时数据，显示系统总体框图，绘制重要參数的变化趋势，显示设备的工作状态，历史数据的统计分析和存储，提供决策參考。除了具有以上功能外，还可对污水处理厂数据采集及控制自动化系统的控制參数进行设置；完成数据采集及控制自动化系统的组态；进行在线、离线编程及设定參数的修改。
OPC客户端中央控制室的服务器通过现场总线将OPC服务器上(NCS4000)的实时数据存入本地的SQL SERVER数据库中。中央控制室的服务器开通拨号上网服务，并在其编写用Socket开发TCP/IP网络上的应用程序，并对其IP进行配置，使得远程的企业级的WEB服务器就可以通过固定IP访问它的资源。之后，企业级的WEB服务器上的定制客户端程序通过固定的IP地址上网读取实时数据，并进ー步形成OPC数据源，存入本地的SQL SERVER数据库。在企业级的WEB服务器上利用Most View标准OPC客户端，开发远程监控程序的界面，然后通过WEB应用程序把数据库中的实时数据发布到WEB页面。相关人员可以通过电脑上网、手机上网等方式，输入配置好的http网址，即可实时监控污水处理厂的运行状况。如图2所示，本发明污水处理过程远程监控实现方法包括以下步骤由现场设备在污水处理厂现场采集实时监控数据；服务器作为OPC客户端读取OPC服务器的实时监控数据；服务器通过SOCKET服务协议将实时监控数据写入企业WEB服务器数据库；企业WEB服务器通过标准http协议发布实时数据，并映射为Internet服务器，使得实时运行数据能够通过Internet被访问；在远程，当监控客户浏览Web服务器吋，通过Http协议直接在浏览器中获取数据。所述服务器通过SOCKET服务协议将实时监控数据写入企业WEB服务器数据库为在能够上网的服务器上编写用Socket开发TCP/IP网络上的应用程序，并对其IP地址进行配置，使得企业WEB服务器通过固定IP地址访问服务器的资源。所述企业WEB服务器将各个污水处理厂的数据根据企业需要进行整合，整合的内容包括各种进出水数据指标、关键设备运行状态等，并利用Most View标准OPC客户端，将整合的内容囊括到待开发的远程监控程序的界面。实施例2广州某生活污水处理厂为了提升企业自动化水平，响应环保部门能实时联网监控的要求，实施了本污水处理远程监控技木。
自动控制方式为PLC程序控制，采用西门子PLC300系列CPU315-2DP及数据采集模块。自动控制能够实现顺控、逻辑控制、联动和连锁，以及信号传输、报警和数据采集等。PLC机架上安装ー块Profibus-DP通信模块CP与Profibus-DP现场总线连接。PLC作为Profibus-DP现场总线的从站,通过总线与上位机通信。具有Profibus-DP网络通讯接ロ的PLC，可作为Profibus-DP现场总线的主站，与控制现场的远程分布式智能I/O模块相连，实现与现场设备和传感器通信。上位机为一台エ业控制计算机、一台服务器、一台管理机，上位机监控软件采用WINCC组态软件，监控软件能够实现动态流程画面显示、动态数据显示、主要模拟量的趋势曲线、各种报表、控制调节功能、报警、安全功能、数据管理及处理功能。OPC客户端中央控制室的服务器通过以太网交换机将OPC服务器上(PLC300)的实时数据读入，并进一歩形成OPC数据源，存入本地的SQLSERVER数据库。同时将中央控制室的服务器作为WEB服务器，并在其上开发远程监控程序的界面，然后通过WEB应用程序把数据库中的实时数据发布到WEB页面，这样，企业管理者或者监管部门就可以在有条件上网 的地方直接了解到污水处理厂运行状况。
权利要求
1.一种污水处理过程远程监控实现方法，其特征在于包括以下步骤 由现场设备在污水处理厂现场采集实时监控数据； 服务器作为OPC客户端读取OPC服务器的实时监控数据； 服务器通过SOCKET服务协议将实时监控数据写入企业WEB服务器数据库； 企业WEB服务器通过标准http协议发布实时数据，并映射为Internet服务器，使得实时运行数据能够通过Internet被访问； 在远程，当监控客户浏览Web服务器时，通过Http协议直接在浏览器中获取数据。
2.按权利要求I所述的污水处理过程远程监控实现方法，其特征在于所述服务器通过SOCKET服务协议将实时监控数据写入企业WEB服务器数据库为在能够上网的服务器上编写用Socket开发TCP/IP网络上的应用程序，并对其IP地址进行配置，使得企业WEB服务器通过固定IP地址访问服务器的资源。
3.按权利要求I所述的污水处理过程远程监控实现方法，其特征在于所述企业WEB服务器将各个污水处理厂的数据根据企业需要进行整合并在OPC客户端界面上显示。
按权利要求I所述的污水处理过程远程监控实现方法，其特征在于所述企业WEB服务器选取各个污水处理厂需要的、可对外公布的数据并进行整理、筛选，并在OPC客户端界面上显示。
4.一种污水处理过程远程监控系统，其特征在于包括现场设备及管理设备，二者通过现场总线进行数据交换，其中现场设备包括现场仪表、执行部件、PLC以及工业交换机，现场仪表将采集到的现场数据送至PLC，PLC再输出控制信号至执行部件，同时PLC作为OPC服务器经工业交换机通过现场总线与管理设备中的工控机及服务器进行数据交互；管理设备包括工控机、交换机、服务器以及企业WEB服务器，其中工控机通过交换机与服务器进行通讯连接，服务器作为OPC客户端将数据发布到企业WEB服务器上。
5.按权利要求4所述的污水处理过程远程监控实现方法，其特征在于由上级部门将反映下属各个污水处理厂的生产情况的企业WEB服务器中的数据统一规划，发布到互联网。
6.按权利要求4所述的污水处理过程远程监控实现方法，其特征在于所述现场仪表包括在线溶解氧仪、污泥浓度计、仪表变送器或传感器。
7.按权利要求4所述的污水处理过程远程监控实现方法，其特征在于所述执行部件包括风机、泵类、阀门。
8.按权利要求4所述的污水处理过程远程监控实现方法，其特征在于所述管理设备还包括管理机，为I台或多台，通过交换机与服务器相连。
全文摘要
本发明涉及一种污水处理过程远程监控系统及其实现方法，方法为采集实时监控数据并写入企业WEB服务器数据库；企业WEB服务器通过标准http协议发布实时数据，并映射为Internet服务器；当客户浏览Web服务器时，直接在浏览器中获取数据；监控系统包括现场设备及管理设备，现场设备中的现场仪表将采集到的现场数据送至PLC用以控制执行部件，同时PLC经工业交换机与工控机及服务器进行数据交互；管理设备中的工控机通过交换机与服务器进行通讯连接，服务器作为OPC客户端将数据发布到企业WEB服务器上。本发明使经营者无论在何地都可以实现对生产、运营情况的时时掌握，避免了过去那种每个污水处理厂都需要配置一套技术服务人员的方式，大大的节约人力资源，降低运营成本。
文档编号G05B19/418GK102681497SQ20111006163
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者于广平, 于海斌, 孙阳, 李军, 滕琳琳, 王宏, 王景扬, 苑明哲 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所, 沈阳中科博微自动化技术有限公司, 海城渤海环境工程有限公司