一、项目背景
随着新农村建端推进和国家对城镇污水处理的不断重视，以农村小污水站位单位在生活污水治理和需求日趋旺盛，针对农村污水处理的MBBR设备应用也越来越多，设备本身是自动运行的，正常运行时无需认为干预，但是设备运行异常或达到维修状态是就要及时处理，由于设备分散且距离相隔远，经常派人巡检或在每个站点安排一名维护人员监控设备的运行、管理、维护，造成人力和财力的浪费，成本高，随着物联网、大数据、云计算及移动互联网等新技术不断融入污水处理的各个环节，新兴技术和智能工业的不断融合，，结合MBBR污水处理应用云平台和先进的管理理念为污水运营管理提供先进的信息综合管理解决方案，帮助企业从分布式管理到集中式、标准化、精细化管理模式的转变，产生巨大的综合效益
二、解决方案
2.1 系统介绍
系统基于WG581工业智能网关的智能MBBR水处理控制系统，在MBBR水处理现场挂一台WG581工业智能网关，并通过与用于监测现场设备运行状态和现场水质情况的PLC连接，获取MBBR水质检测模块、系统运行参数监测模块等运行状态数据以及水质情况数据，通过网关自带的4G上网功能以物联网MQTT协议上行协议，把数据传到MBBR物联网大数据监控云平台，通过电脑终端和手机终端实时掌握现场运行状况;并在现场设备运行状态和水质情况出现异常，向相关的运维人员发送短信或邮件报警信息，方便运维人员发及时处理异常情况，同时，工作人员通过MBBR物联网大数据监控云平台向WG581工业智能网关发送控制指令，WG581工业智能网关将该控制指令解析成控制参数数据转发给PLC控制现场设备的运行状态，从而降低MBBR水处理控制系统管理成本，并提高MBBR水处理控制系统的运行效率。系统拓扑图如下
2.2系统价值
通过实时检测了解、分析、控制工艺流程中各个环节，积累数据形成数据库，可以后续开发智能处理核心，实现MBBR-MBR耦合系统的自动化和智能化，从而为污水处理工艺系统从简单的数据监测向故障诊断、智能分析等深层次应用转变提供支持。
三、云平台主要功能
1.大屏运维展示
管理控制台是整体运行状况的集中展示平台，提供站点运行分布、关键预警指标、项目统计信息、实时监指标、运营总览、累计处理量、处理达标率、资产状况、考勤状况以及运行状况等重要指标等展示，实现一站式展示，可视化监管等功能，合理的各项指标组合展示模式，让运营管理者全面掌握站点运营情况，也方便对外接待展示以及服务于环保监管，是站点运营领导管理、外部来访参观以及环保局监管的重要展示窗口。
管理控制台界面效果1
管理控制台界面效果2
2.GIS项目分布监测
以地图的方式集中展示所有项目的地理分布情况，系统可对设备运行状态进行自动统计，包括正常运行设备数量、运行超标设备数量等，通过选择不同的数据标签，用户可快速查看状态异常的设备。用户点击任意项目可查看该项目的概况描述，包括项目名称、项目规模、设备型号、进出水量实时数据、出水水质（PH 值、COD、NH3-N 等）、累计流量等。
项目分布GIS图
3.数据展现
设备数据监控通过如下几种TAB切换方式读设备进行监控
设备信息画面监控报警数据历史数据远程控制实时数据 设备数据监控视频监控
3.1实时数据
采集设备的运行数据，如水位、水压、瞬时电流、电压、电量等数据；采集污水的处理过程的数据，如排水量、水质检测值等数据上传到分布式大数据云平台进行实时展现。
3.2画面监控
画面监控主要由云组态控件根据工艺流程快速组态而成，云组态管理模块支持对设备工艺组态的管理，用户可以在系统中上传工艺流程图底图，通过添加数据组件、控制组件的方式，实现设备运行数据的展示和远程控制操作，保存后的流程图可以在实时监控的远程控制模块进行查看和控制操作。系统提供的组件可以满足用户实时数据显示、设备远程启停、设备运行状态显示等需求。
3.2.1电脑端
每个处理现场污水处理工艺不同，因此通过采集的实时数据以动画形式展现，虚拟仿真污水处理工艺。实时展现各个设备的运行状态、实时数据、故障信息等。整个污水处理流程通过实时数据驱动工艺流程仿真。通过数据监控，通过工业智能网关远程修改PLC程序，及时调整工业流程。
云组态编辑后台
云组态监控画
3.2.2手机端
通过手机微信小程序可以随时随地监控设备和项目运行情况，查看实时数据，故障报警，历史曲线查询，运维工单等
3.3报警数据
设备在运行中发生故障时，通过工业智能网关将故障信息上传到分布式大数据组态云平台平台，为用户推送最新的报警信息以及报警历史记录。通过对告警信息的数据诊断、判定故障，及时排除设备故障恢复运行。报警类型主要有设备故障报警、数据超标报警、运行负荷报警、维养到期预警、运行状态异常报警等，具体的报警类型可结合项目具体需求和硬件基础进行调整。
3.4历史数据
通过出水量、水质、能源消耗的历史数据智能分析，不断的持续改进工艺流程，降低能源消耗，提高污水处理设备的效率，降低运维成本。主要有列表方式、曲线、饼状图等形式展现数据的变化。
3.5运维控制
运维控制主要客户提供远程控制的功能，信息内容包括：变量名称、变量类型、当前值和写入值，通过监控平台对各个污水处理装置实现远程的启动与停止、故障的监测。远程设定设备的运行模式，自动与手动模式的切换。
3.6视频监控
污水处理工艺基本都处于农田偏远的地方，通过视频监控查看设备的状况。如果过没有有线网络的情况下，通过工业智能网关以4G上网的模式进行按时间间隔进行抓拍。并设定视频移动告警的区域范围。视频监控目前支持海康威视的萤石云接入。可以单屏、双屏、四屏显示。
4.运营维护
运维管理功能模块的开发旨在对故障报警和巡检维护进行统一管理，并生成工单，保留历史记录便于管理，确保负责巡检及考核的工作人员实时、准确、完整、规范地提交相关内容，并能够针对提交的内容进行自动统计与分析。
1）告警管理
运维人员登录移动客户端之后，会自动提醒他负责站点下的告警情况，处理完成之后可以关闭告警信息。
2）巡检维护
巡检维护人员可以在手机端查看设备基础信息，可查询快到维保日期的设备，并可以接受维保提醒信息。并通过上传图片或者现场的特有的装置到云平台，登记维保开始、结束以及维保情况。
3）工单管理
运维人员可以查询和接受、转发需要处理的各项事务，事务根据流程经过相关责任人，处理各环节进行记录，反馈处理情况并可综合查询事务执行情况。
4）认领工单
运维人员可以通过平台认领尚未处理的就近工单，可以排解客户困难，又可以增加收入。
5.数据分析
通过数据报表针对设备的运行状态、水质、能源、故障原因等进行统计分析，瞬时电流、电压的趋势分析。根据用户的需求，做出不同的数据建模，通过曲线分析、报表生成和模型数据建立实现对设备的数据分析和统计
6.设备管理
对项目进行配置管理。系统满足对项目的基础信息进行查询、新增、编辑、删除以及查看详情操作。项目的基础信息包括了现场设备序列号、设备名称、PLC型号、设备参数、设备变量、站点信息、运行状态等，对项目编号和项目名称做了唯一性约束。
7.网关管理
对项目现场的工业网关设备型号、关联站点信息、在线状态等以及网关应用分发，网关远程诊断，网关远程配置等网关远程下发控制。
8.远程设备维护
采用设备远程维护快线，可以在任何有网络的地方根据权限对设备进行远程维护（远程诊断、远程维护、远程上下载程序），同时根据维护的情况进行系统登记。
9.系统管理
系统管理包括用户管理、角色管理、权限管理功能。用户可配置有使用权限的用户，可对用户信息进行在线维护，并能为不同角色的用户配置相应的功能权限。对分布在各地的机器设备进行运营维护、设备管理、精细管理。
四、现场采集和控制清单
现有或可增加的在线仪表
| | 设备位置
| 仪表名称
| 数量
| AI:4-20mA
| DI
| 备注
| 调节池
| 流量计
| 1
| 1
| | | | | COD
| 1
| 1
| | | | | 氨氮
| 1
| 1
| | | | | PH
| 1
| 1
| 1
| | | | 液位计
| 1
| 1
| 1
| 目前浮球
| 清水池
| 流量计
| 1
| 1
| | | | | COD
| 1
| 1
| | | | | 氨氮
| 1
| 1
| | | | | PH
| 1
| 1
| 1
| | | | 液位计
| 1
| 1
| 1
| 目前浮球
| A池
| 溶解氧
| 1
| 1
| | | | | 总氮
| 1
| 1
| | | MBBR池
| 溶解氧
| 1
| 1
| | | | | 氨氮
| 1
| 1
| | | 曝气风机
| 风压力
| 1
| 1
| | 利用率不高
| | | 风流量
| 1
| 1
| | | 混凝池
| ph
| 1
| 1
| 1
| | 絮凝池
| | | | | | 初沉池
| | | | | | 沉淀池1
| | | | | | 沉淀池2
| | | | | | 反应池
| | | | | | PAM加药系统
| | | | | | PAC加药系统
| | | | | | 碳源加药系统
| | | | | | 碱加药系统
| | | | | | 碳酸钠加药系统
| | | | | | 数量总计
| | 17
| 15
| 5
| |
现有或增加的用电设备
| 设备位置
| 设备名称
| 设备数量
| DI点数
| | 备注
| | | | | 启停状态
| 故障状态
| 启停控制
| | 调节池
| 污水提升泵
| 2
| 2
| 2
| 2
| | 清水池
| 排水泵
| 2
| 2
| 2
| 2
| | A池
| 潜水搅拌机
| 1
| 1
| 1
| 1
| | MBBR池
| 硝化液回流泵
| 1
| 1
| 1
| 1
| | 曝气风机
| 风机
| 2
| 2
| 2
| 2
| | 混凝池
| 搅拌机
| 1
| 1
| 1
| 1
| | 絮凝池
| 搅拌机
| 1
| 1
| 1
| 1
| | 初沉池
| 排泥泵
| 1
| 1
| 1
| 1
| | 沉淀池1
| 污泥回流泵
| 1
| 1
| 1
| 1
| | 沉淀池2
| 排泥泵
| 1
| 1
| 1
| 1
| | PAM加药系统
| 搅拌器
| 1
| 1
| 1
| 1
| | | | 计量泵
| 2
| 2
| 2
| 2
| | PAC加药系统
| 搅拌器
| 1
| 1
| 1
| 1
| | | | 计量泵
| 2
| 2
| 2
| 2
| | 碳源投加装置
| 搅拌器
| 1
| 1
| 1
| 1
| | | | 计量泵
| 2
| 2
| 2
| 2
| | 污泥脱水
| 污泥脱水机
| 0
| 0
| 0
| 0
| 人工手动
| | | 螺杆泵
| 1
| 1
| 1
| 1
| | 小计
| | 23
| 23
| 23
| 23
| | 总计数量
| | | 69
| | |
五、MBBR物联网大数据监控系统报价清单
名称
| 型号
| 数量
| 价格
| 技术参数
| 工业智能网关
| WG581-LL07-MQTT-485
| 1
| | 一个网口，一个RS485串口，支持4G全网通上网一个现场配置一个，
| 施耐德PLC
| | 1
| | | 物联网云平台
| 1
| | |
其中云平台：公有云：是免费，每台网关每年拥有12G的平台流量，私有云：映射到客户的域名上，具有独立的域名，使用客户的**和商标，部署到客户自主购买的主机上，客户自主运营管理、网关不限量支持
|
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