申請日2013.08.28

　　公開(公告)日2014.01.29

　　IPC分類號H04L29/08

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種污水處理廠物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括信息感知模塊、信息傳輸模塊、智能處理模塊和應(yīng)用管理模塊。其中，所述信息感知模塊用于為所述系統(tǒng)的智能處理模塊和應(yīng)用管理模塊提供數(shù)據(jù)支撐;所述信息傳輸模塊用于從所述信息感知模塊獲取信息并傳送到所述智能處理模塊;所述智能處理模塊是所述系統(tǒng)的核心模塊，其用于將從所述信息感知模塊獲取的信息進(jìn)行分析處理，并向所述應(yīng)用管理模塊提供智能支持;所述應(yīng)用管理模塊是所述系統(tǒng)與用戶的接口，其通過利用經(jīng)過所述智能處理模塊分析處理的信息，向用戶提供特定的業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)。通過本發(fā)明的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對污水處理廠的全流程、精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化與數(shù)字化運營管理。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種污水處理廠物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)將 各污水處理廠進(jìn)行連接，其包括依次連接的信息感知模塊、信息傳輸模塊、 智能處理模塊和應(yīng)用管理模塊，其中，

　　信息感知模塊，用于為所述系統(tǒng)的智能處理模塊和應(yīng)用管理模塊提供 數(shù)據(jù)支撐，包括信息采集單元和過程控制指令執(zhí)行單元，所述信息采集單 元采集和獲取系統(tǒng)中的污水處理信息，所述過程控制指令執(zhí)行單元進(jìn)行實 施運行過程中的智能控制;

　　信息傳輸模塊，從所述信息感知模塊獲取信息并將所獲取的信息傳送 到所述智能處理模塊，包括獲取信息的信息獲取單元和傳輸信息的信息傳 輸單元;

　　智能處理模塊，將從所述信息感知模塊獲取的信息進(jìn)行分析處理，并 為所述應(yīng)用管理模塊提供智能支持;

　　應(yīng)用管理模塊，是所述系統(tǒng)與客戶端的接口，通過經(jīng)過所述智能處理 模塊分析處理的信息，向用戶提供相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理廠物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述 信息采集單元通過使用傳感設(shè)備來自動采集和獲取污水處理信息，其中， 所述傳感設(shè)備包括在線監(jiān)測設(shè)備、信息采集設(shè)備、視頻監(jiān)視設(shè)備及過程控 制設(shè)備，所述污水處理信息包括在線監(jiān)控數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、視頻影像 數(shù)據(jù)。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理廠物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述 信息傳輸單元通過VPN網(wǎng)絡(luò)，采用OPC通信協(xié)議或者SOAP通信協(xié)議進(jìn) 行信息傳輸，并采用數(shù)據(jù)壓縮或斷網(wǎng)續(xù)傳傳輸方法。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的污水處理廠物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征 在于，所述智能處理模塊包括數(shù)據(jù)倉庫、模擬分析單元和專家決策單元， 其中，所述數(shù)據(jù)倉庫用于存儲從所述信息感知模塊獲取的各種信息，為所 述應(yīng)用分析模塊提供決策數(shù)據(jù)支持，所述模擬分析單元用于對獲取的各種 污水處理信息進(jìn)行智能分析和處理，所述專家決策單元用于對系統(tǒng)的運行 環(huán)境進(jìn)行識別、診斷、預(yù)報警并提供解決問題的策略和方法。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的污水處理廠物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征 在于，所述應(yīng)用管理模塊包括遠(yuǎn)程監(jiān)控單元、智能控制單元、業(yè)務(wù)管理單 元、績效評估單元和決策支持單元，其中所述遠(yuǎn)程監(jiān)控單元對污水處理廠 運行過程的遠(yuǎn)程同步進(jìn)行實時監(jiān)控，所述智能控制單元對污水處理廠的整 個工藝流程的智能化控制，所述業(yè)務(wù)管理單元對污水處理廠的生產(chǎn)與設(shè)備 業(yè)務(wù)的流程化、標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化與信息化管理，所述績效評估單元對污水 處理廠的運行績效的綜合評估，以及所述決策支持單元為污水處理廠的運 營管理者提供決策輔助。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污水處理廠物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述 遠(yuǎn)程監(jiān)控單元將從所述信息感知模塊獲取的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)集成到云計算 中心污水處理過程動態(tài)模擬畫面中，實時顯示生產(chǎn)運行過程的工藝參數(shù)和 大型設(shè)備運行狀態(tài)信號，查詢運行趨勢曲線與運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)生運行 異常時，發(fā)布預(yù)警和報警通知，并自動調(diào)取相應(yīng)監(jiān)測點視頻影像。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污水處理廠物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述 智能控制單元依據(jù)從所述信息感知模塊獲取的污水處理過程信息，運用全 流程智能控制算法模型，針對污水處理整個工藝流程實施智能控制，實現(xiàn) 污水處理廠的穩(wěn)定運行與節(jié)能降耗。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污水處理廠物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述 業(yè)務(wù)管理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)填報管理、工藝巡檢管理、生產(chǎn)安全管理、設(shè)備資 產(chǎn)管理、設(shè)備巡檢管理、設(shè)備養(yǎng)護(hù)管理和設(shè)備維修管理。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污水處理廠物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述 績效評估單元通過所述信息感知模塊獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行指標(biāo)計算，評估污水 處理廠運行質(zhì)量、運行效率、運行能耗等各項績效表現(xiàn)。

　　說明書

　　污水處理廠物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種污水處理廠系統(tǒng)，尤其涉及一種基于系統(tǒng)集成技術(shù)和 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的污水處理廠物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

　　背景技術(shù)

　　污水處理廠作為城市重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，肩負(fù)著對城市污(廢)水的 綜合處理以實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放的責(zé)任。然而，現(xiàn)階段我國污水處理廠普遍存在 著管理分散，不系統(tǒng)、不規(guī)范;沒有建立有效的數(shù)據(jù)監(jiān)管機(jī)制，信息處理 及查詢不方便;監(jiān)控系統(tǒng)只監(jiān)不控，過程控制缺乏先進(jìn)的智能控制算法支 撐;運行異常診斷、事故應(yīng)急分析與生產(chǎn)調(diào)度決策缺少科學(xué)依據(jù);業(yè)務(wù)操 作如巡檢、養(yǎng)護(hù)、維修等缺乏標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程指導(dǎo);績效考核缺乏完善的 評估體系與評估模式等問題。

　　出現(xiàn)上述問題的主要原因在于我國現(xiàn)有污水處理廠管理理念陳舊，管 理方式、方法與管理手段落后。因此，從科學(xué)化與科技化管理理念出發(fā)， 需要一個先進(jìn)的系統(tǒng)將污水處理廠各類信息與作業(yè)流程進(jìn)行整合與互聯(lián)， 實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、可視化、智能化、有效識別和統(tǒng)一管理。

　　近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為構(gòu)建互聯(lián)互通的污水處理廠物 聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of things)是通過各種信息傳感 設(shè)備，如射頻識別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描 器等，按約定的協(xié)議，將所有物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信， 以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián) 網(wǎng)具有“全面感知”、“可靠傳送”與“智能控制”等基本特征，已經(jīng)被廣 泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)園林、醫(yī)療保健、交通運輸、公共安全、環(huán)境保 護(hù)等多個領(lǐng)域。美國、歐洲、日本、韓國等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)十分重視物聯(lián) 網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，中國政府也將物聯(lián)網(wǎng)列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一， 寫入“政府工作報告”。

　　現(xiàn)階段，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在污水處理廠管理中的應(yīng)用還處于初級階段，即 通過在線監(jiān)測儀表和PLC控制系統(tǒng)獲取基礎(chǔ)生產(chǎn)信息，并在局域網(wǎng)范圍內(nèi) 實現(xiàn)對污水處理過程的實時監(jiān)視與控制。但是對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析和利用不 足，不具備高級決策支持功能，也不具備工作流程的信息化管理功能，無 法滿足污水處理行業(yè)未來發(fā)展對信息系統(tǒng)的功能需求。

　　本發(fā)明構(gòu)建的污水處理廠物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的特點在于，系統(tǒng)不僅運用各種 專業(yè)傳感器全面獲取污水處理廠運行管理信息，通過互聯(lián)與共享，統(tǒng)一進(jìn) 行數(shù)據(jù)的分析、處理與應(yīng)用，并且在此基礎(chǔ)上借助系統(tǒng)集成技術(shù)，將數(shù)據(jù) 挖掘、專家診斷、模型模擬等多種先進(jìn)手段應(yīng)用于污水處理廠運營管理過 程，實現(xiàn)污水處理廠的智能控制、標(biāo)準(zhǔn)化管理與科學(xué)決策，能夠有效解決 污水處理廠現(xiàn)存上述問題，提升污水處理廠的運營管理水平。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　簽于以上現(xiàn)有問題，本發(fā)明的目的在于提供一種污水處理廠物聯(lián)網(wǎng)系 統(tǒng)，該系統(tǒng)基于系統(tǒng)集成技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對污水處理廠的全 流程、精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化與數(shù)字化運營管理。

　　為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

　　一種污水處理廠物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，，所述系統(tǒng)是基于互聯(lián)網(wǎng)將各污水處理 廠進(jìn)行連接，其包括依次連接的信息感知模塊、信息傳輸模塊、智能處理 模塊和應(yīng)用管理模塊，其中，

　　信息感知模塊，用于為所述系統(tǒng)的智能處理模塊和應(yīng)用管理模塊提供 數(shù)據(jù)支撐，包括信息采集單元和過程控制指令執(zhí)行單元，所述信息采集單 元采集和獲取系統(tǒng)中的污水處理信息，所述過程控制指令執(zhí)行單元進(jìn)行實 施運行過程中的智能控制;

　　信息傳輸模塊，從所述信息感知模塊獲取信息并將所獲取的信息傳送 到所述智能處理模塊，包括獲取信息的信息獲取單元和傳輸信息的信息傳 輸單元;

　　智能處理模塊，將從所述信息感知模塊獲取的信息進(jìn)行分析處理，并 為所述應(yīng)用管理模塊提供智能支持;

　　應(yīng)用管理模塊，是所述系統(tǒng)與客戶端的接口，通過經(jīng)過所述智能處理 模塊分析處理的信息，向用戶提供相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)。

　　所述信息采集單元通過使用傳感設(shè)備來自動采集和獲取污水處理信 息，其中，所述傳感設(shè)備包括在線監(jiān)測設(shè)備、信息采集設(shè)備、視頻監(jiān)視設(shè) 備及過程控制設(shè)備，所述污水處理信息包括在線監(jiān)控數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、 視頻影像數(shù)據(jù)。

　　所述信息傳輸單元通過VPN網(wǎng)絡(luò)，采用OPC通信協(xié)議或者SOAP通 信協(xié)議進(jìn)行信息傳輸，并采用數(shù)據(jù)壓縮或斷網(wǎng)續(xù)傳傳輸方法。

　　所述智能處理模塊包括數(shù)據(jù)倉庫、模擬分析單元和專家決策單元，其 中，所述數(shù)據(jù)倉庫用于存儲從所述信息感知模塊獲取的各種信息，為所述 應(yīng)用分析模塊提供決策數(shù)據(jù)支持，所述模擬分析單元用于對獲取的各種污 水處理信息進(jìn)行智能分析和處理，所述專家決策單元用于對系統(tǒng)的運行環(huán) 境進(jìn)行識別、診斷、預(yù)報警并提供解決問題的策略和方法。

　　所述應(yīng)用管理模塊包括遠(yuǎn)程監(jiān)控單元、智能控制單元、業(yè)務(wù)管理單元、 績效評估單元和決策支持單元，其中所述遠(yuǎn)程監(jiān)控單元對污水處理廠運行 過程的遠(yuǎn)程同步進(jìn)行實時監(jiān)控，所述智能控制單元對污水處理廠的整個工 藝流程的智能化控制，所述業(yè)務(wù)管理單元污水處理廠的生產(chǎn)與設(shè)備業(yè)務(wù)的 流程化、標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化與信息化管理，所述績效評估單元對污水處理廠 的運行績效的綜合評估，以及所述決策支持單元為污水處理廠的運營管理 者提供決策輔助。

　　所述遠(yuǎn)程監(jiān)控單元將從所述信息感知模塊獲取的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)集成 到云計算中心污水處理過程動態(tài)模擬畫面中，實時顯示生產(chǎn)運行過程的工 藝參數(shù)和大型設(shè)備運行狀態(tài)信號，查詢運行趨勢曲線與運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，當(dāng) 發(fā)生運行異常時，發(fā)布預(yù)警和報警通知，并自動調(diào)取相應(yīng)監(jiān)測點視頻影像。

　　所述智能控制單元依據(jù)從所述信息感知模塊獲取的污水處理過程信 息，運用全流程智能控制算法模型，針對污水處理整個工藝流程實施智能 控制，實現(xiàn)污水處理廠的穩(wěn)定運行與節(jié)能降耗。

　　所述業(yè)務(wù)管理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)填報管理、工藝巡檢管理、生產(chǎn)安全管理、 設(shè)備資產(chǎn)管理、設(shè)備巡檢管理、設(shè)備養(yǎng)護(hù)管理和設(shè)備維修管理。

　　所述績效評估單元通過所述信息感知模塊獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行指標(biāo)計算， 評估污水處理廠運行質(zhì)量、運行效率、運行能耗等各項績效表現(xiàn)。

　　通過本發(fā)明的污水處理廠物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，能夠?qū)⒀芯繀^(qū)域內(nèi)各種設(shè)備采 集的污水處理廠運行管理信息，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，通過以太網(wǎng)、無線網(wǎng)、 移動網(wǎng)等互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息互通與資源共享，并在安全保障機(jī)制下，通過 云計算中心平臺，提供遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能控制、狀態(tài)預(yù)警、業(yè)務(wù)管理、績效 評估、決策支持等綜合性管理與服務(wù)功能，實現(xiàn)對污水處理廠的全流程、 精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化與數(shù)字化運營管理。與相關(guān)行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相比，本發(fā)明應(yīng)用 于污水處理廠運營管理這一特定領(lǐng)域，其在服務(wù)對象、感知內(nèi)容和對感知 信息的利用方面均進(jìn)行了更深層次的探索。