申请日2013.08.28
公开(公告)日2014.01.29
IPC分类号H04L29/08
摘要
本发明公开了一种污水处理厂物联网系统，其特征在于，所述系统包括信息感知模块、信息传输模块、智能处理模块和应用管理模块。其中，所述信息感知模块用于为所述系统的智能处理模块和应用管理模块提供数据支撑;所述信息传输模块用于从所述信息感知模块获取信息并传送到所述智能处理模块;所述智能处理模块是所述系统的核心模块，其用于将从所述信息感知模块获取的信息进行分析处理，并向所述应用管理模块提供智能支持;所述应用管理模块是所述系统与用户的接口，其通过利用经过所述智能处理模块分析处理的信息，向用户提供特定的业务应用服务。通过本发明的系统，能够实现对污水处理厂的全流程、精细化、标准化与数字化运营管理。
权利要求书
1.一种污水处理厂物联网系统，其特征在于，所述系统基于互联网将 各污水处理厂进行连接，其包括依次连接的信息感知模块、信息传输模块、 智能处理模块和应用管理模块，其中，
信息感知模块，用于为所述系统的智能处理模块和应用管理模块提供 数据支撑，包括信息采集单元和过程控制指令执行单元，所述信息采集单 元采集和获取系统中的污水处理信息，所述过程控制指令执行单元进行实 施运行过程中的智能控制;
信息传输模块，从所述信息感知模块获取信息并将所获取的信息传送 到所述智能处理模块，包括获取信息的信息获取单元和传输信息的信息传 输单元;
智能处理模块，将从所述信息感知模块获取的信息进行分析处理，并 为所述应用管理模块提供智能支持;
应用管理模块，是所述系统与客户端的接口，通过经过所述智能处理 模块分析处理的信息，向用户提供相应的业务应用服务。
2.根据权利要求1所述的污水处理厂物联网系统，其特征在于，所述 信息采集单元通过使用传感设备来自动采集和获取污水处理信息，其中， 所述传感设备包括在线监测设备、信息采集设备、视频监视设备及过程控 制设备，所述污水处理信息包括在线监控数据、基础业务数据、视频影像 数据。
3.根据权利要求1所述的污水处理厂物联网系统，其特征在于，所述 信息传输单元通过VPN网络，采用OPC通信协议或者SOAP通信协议进 行信息传输，并采用数据压缩或断网续传传输方法。
4.根据权利要求1至3任一项所述的污水处理厂物联网系统，其特征 在于，所述智能处理模块包括数据仓库、模拟分析单元和专家决策单元， 其中，所述数据仓库用于存储从所述信息感知模块获取的各种信息，为所 述应用分析模块提供决策数据支持，所述模拟分析单元用于对获取的各种 污水处理信息进行智能分析和处理，所述专家决策单元用于对系统的运行 环境进行识别、诊断、预报警并提供解决问题的策略和方法。
5.根据权利要求1至3任一项所述的污水处理厂物联网系统，其特征 在于，所述应用管理模块包括远程监控单元、智能控制单元、业务管理单 元、绩效评估单元和决策支持单元，其中所述远程监控单元对污水处理厂 运行过程的远程同步进行实时监控，所述智能控制单元对污水处理厂的整 个工艺流程的智能化控制，所述业务管理单元对污水处理厂的生产与设备 业务的流程化、标准化、精细化与信息化管理，所述绩效评估单元对污水 处理厂的运行绩效的综合评估，以及所述决策支持单元为污水处理厂的运 营管理者提供决策辅助。
6.根据权利要求5所述的污水处理厂物联网系统，其特征在于，所述 远程监控单元将从所述信息感知模块获取的在线监测数据集成到云计算 中心污水处理过程动态模拟画面中，实时显示生产运行过程的工艺参数和 大型设备运行状态信号，查询运行趋势曲线与运行统计数据，当发生运行 异常时，发布预警和报警通知，并自动调取相应监测点视频影像。
7.根据权利要求5所述的污水处理厂物联网系统，其特征在于，所述 智能控制单元依据从所述信息感知模块获取的污水处理过程信息，运用全 流程智能控制算法模型，针对污水处理整个工艺流程实施智能控制，实现 污水处理厂的稳定运行与节能降耗。
8.根据权利要求5所述的污水处理厂物联网系统，其特征在于，所述 业务管理单元进行数据填报管理、工艺巡检管理、生产安全管理、设备资 产管理、设备巡检管理、设备养护管理和设备维修管理。
9.根据权利要求5所述的污水处理厂物联网系统，其特征在于，所述 绩效评估单元通过所述信息感知模块获取的数据进行指标计算，评估污水 处理厂运行质量、运行效率、运行能耗等各项绩效表现。
说明书
污水处理厂物联网系统
技术领域
本发明涉及一种污水处理厂系统，尤其涉及一种基于系统集成技术和 互联网技术的污水处理厂物联网系统。
背景技术
污水处理厂作为城市重要基础设施之一，肩负着对城市污(废)水的 综合处理以实现达标排放的责任。然而，现阶段我国污水处理厂普遍存在 着管理分散，不系统、不规范;没有建立有效的数据监管机制，信息处理 及查询不方便;监控系统只监不控，过程控制缺乏先进的智能控制算法支 撑;运行异常诊断、事故应急分析与生产调度决策缺少科学依据;业务操 作如巡检、养护、维修等缺乏标准化作业流程指导;绩效考核缺乏完善的 评估体系与评估模式等问题。
出现上述问题的主要原因在于我国现有污水处理厂管理理念陈旧，管 理方式、方法与管理手段落后。因此，从科学化与科技化管理理念出发， 需要一个先进的系统将污水处理厂各类信息与作业流程进行整合与互联， 实现标准化、可视化、智能化、有效识别和统一管理。
近年来，物联网技术的发展和应用，为构建互联互通的污水处理厂物 联网系统奠定了基础。物联网(The Internet of things)是通过各种信息传感 设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描 器等，按约定的协议，将所有物品与互联网相连接，进行信息交换和通信， 以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联 网具有“全面感知”、“可靠传送”与“智能控制”等基本特征，已经被广 泛应用于工业生产、农业园林、医疗保健、交通运输、公共安全、环境保 护等多个领域。美国、欧洲、日本、韩国等发达国家和地区十分重视物联 网技术的发展，中国政府也将物联网列为国家五大新兴战略性产业之一， 写入“政府工作报告”。
现阶段，物联网技术在污水处理厂管理中的应用还处于初级阶段，即 通过在线监测仪表和PLC控制系统获取基础生产信息，并在局域网范围内 实现对污水处理过程的实时监视与控制。但是对生产数据的分析和利用不 足，不具备高级决策支持功能，也不具备工作流程的信息化管理功能，无 法满足污水处理行业未来发展对信息系统的功能需求。
本发明构建的污水处理厂物联网系统的特点在于，系统不仅运用各种 专业传感器全面获取污水处理厂运行管理信息，通过互联与共享，统一进 行数据的分析、处理与应用，并且在此基础上借助系统集成技术，将数据 挖掘、专家诊断、模型模拟等多种先进手段应用于污水处理厂运营管理过 程，实现污水处理厂的智能控制、标准化管理与科学决策，能够有效解决 污水处理厂现存上述问题，提升污水处理厂的运营管理水平。
发明内容
签于以上现有问题，本发明的目的在于提供一种污水处理厂物联网系 统，该系统基于系统集成技术和互联网技术，能够实现对污水处理厂的全 流程、精细化、标准化与数字化运营管理。
为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种污水处理厂物联网系统，，所述系统是基于互联网将各污水处理 厂进行连接，其包括依次连接的信息感知模块、信息传输模块、智能处理 模块和应用管理模块，其中，
信息感知模块，用于为所述系统的智能处理模块和应用管理模块提供 数据支撑，包括信息采集单元和过程控制指令执行单元，所述信息采集单 元采集和获取系统中的污水处理信息，所述过程控制指令执行单元进行实 施运行过程中的智能控制;
信息传输模块，从所述信息感知模块获取信息并将所获取的信息传送 到所述智能处理模块，包括获取信息的信息获取单元和传输信息的信息传 输单元;
智能处理模块，将从所述信息感知模块获取的信息进行分析处理，并 为所述应用管理模块提供智能支持;
应用管理模块，是所述系统与客户端的接口，通过经过所述智能处理 模块分析处理的信息，向用户提供相应的业务应用服务。
所述信息采集单元通过使用传感设备来自动采集和获取污水处理信 息，其中，所述传感设备包括在线监测设备、信息采集设备、视频监视设 备及过程控制设备，所述污水处理信息包括在线监控数据、基础业务数据、 视频影像数据。
所述信息传输单元通过VPN网络，采用OPC通信协议或者SOAP通 信协议进行信息传输，并采用数据压缩或断网续传传输方法。
所述智能处理模块包括数据仓库、模拟分析单元和专家决策单元，其 中，所述数据仓库用于存储从所述信息感知模块获取的各种信息，为所述 应用分析模块提供决策数据支持，所述模拟分析单元用于对获取的各种污 水处理信息进行智能分析和处理，所述专家决策单元用于对系统的运行环 境进行识别、诊断、预报警并提供解决问题的策略和方法。
所述应用管理模块包括远程监控单元、智能控制单元、业务管理单元、 绩效评估单元和决策支持单元，其中所述远程监控单元对污水处理厂运行 过程的远程同步进行实时监控，所述智能控制单元对污水处理厂的整个工 艺流程的智能化控制，所述业务管理单元污水处理厂的生产与设备业务的 流程化、标准化、精细化与信息化管理，所述绩效评估单元对污水处理厂 的运行绩效的综合评估，以及所述决策支持单元为污水处理厂的运营管理 者提供决策辅助。
所述远程监控单元将从所述信息感知模块获取的在线监测数据集成 到云计算中心污水处理过程动态模拟画面中，实时显示生产运行过程的工 艺参数和大型设备运行状态信号，查询运行趋势曲线与运行统计数据，当 发生运行异常时，发布预警和报警通知，并自动调取相应监测点视频影像。
所述智能控制单元依据从所述信息感知模块获取的污水处理过程信 息，运用全流程智能控制算法模型，针对污水处理整个工艺流程实施智能 控制，实现污水处理厂的稳定运行与节能降耗。
所述业务管理单元进行数据填报管理、工艺巡检管理、生产安全管理、 设备资产管理、设备巡检管理、设备养护管理和设备维修管理。
所述绩效评估单元通过所述信息感知模块获取的数据进行指标计算， 评估污水处理厂运行质量、运行效率、运行能耗等各项绩效表现。
通过本发明的污水处理厂物联网系统，能够将研究区域内各种设备采 集的污水处理厂运行管理信息，经标准化处理后，通过以太网、无线网、 移动网等互联网络实现信息互通与资源共享，并在安全保障机制下，通过 云计算中心平台，提供远程监控、智能控制、状态预警、业务管理、绩效 评估、决策支持等综合性管理与服务功能，实现对污水处理厂的全流程、 精细化、标准化与数字化运营管理。与相关行业物联网相比，本发明应用 于污水处理厂运营管理这一特定领域，其在服务对象、感知内容和对感知 信息的利用方面均进行了更深层次的探索。