遠(yuǎn)程監(jiān)控智能平臺(tái)在水處理工程中的應(yīng)用

席雪潔，張震，柯永文，孫磊，袁心

（天津膜天膜科技股份有限公司膜材料與膜應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300457）

隨著膜技術(shù)的推廣，目前膜法水處理應(yīng)用越來越廣泛，工程項(xiàng)目越來越多，運(yùn)行中出現(xiàn)的問題也日益增加。為了設(shè)備安全穩(wěn)定的運(yùn)行，必須安排多名專職人員對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行24h值班看守。在膜法水處理設(shè)備的運(yùn)行，專職人員要時(shí)刻關(guān)注控制系統(tǒng)的上位機(jī)，并定時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡檢，在發(fā)現(xiàn)問題后，還要及時(shí)與維修人員溝通。這就要求一個(gè)班組需要較多人員在中控室監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行。水廠監(jiān)控室一般無外接網(wǎng)絡(luò)，膜法水處理設(shè)備廠家無法及時(shí)得到運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，無法對(duì)水廠膜系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行預(yù)警。同時(shí)，膜法水處理設(shè)備的操作對(duì)工作人員有較高的專業(yè)要求，但目前社會(huì)人員流動(dòng)較大，對(duì)膜法水處理單元的運(yùn)行、維護(hù)、保養(yǎng)帶來較大的影響[1]。

因此，按照傳統(tǒng)售后模式需要配套大量人力資源，導(dǎo)致成本太高，因此有必要建立遠(yuǎn)程監(jiān)控智能平臺(tái)，做到預(yù)先發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決問題，提高售后服務(wù)質(zhì)量和針對(duì)性，另外膜在不同行業(yè)、不同環(huán)境下性能衰減趨勢(shì)和規(guī)律不同，不同行業(yè)的工程運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)膜的質(zhì)量變化趨勢(shì)的判斷、膜性能設(shè)計(jì)參數(shù)以及膜產(chǎn)品質(zhì)量保證年限具有重要的參考價(jià)值，此外建立數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)不斷提高膜工程設(shè)計(jì)水平具有重要的實(shí)用價(jià)值。

本文將重點(diǎn)介紹天津膜天膜科技股份有限公司（津膜科技）開發(fā)的一種用于水處理運(yùn)行監(jiān)控以及智能分析的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。依托于公司運(yùn)營(yíng)和建設(shè)的項(xiàng)目，該平臺(tái)積累的運(yùn)行數(shù)據(jù)將是改善運(yùn)營(yíng)、延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命以及產(chǎn)品升級(jí)的重要依據(jù)。現(xiàn)階段該平臺(tái)具有的功能有：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)趨勢(shì)對(duì)比、數(shù)據(jù)下載、異常情況報(bào)警以及運(yùn)行策略優(yōu)化。同時(shí)未來還將具備短信報(bào)警提醒、運(yùn)行數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)等功能。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1工作組成及工作原理

膜法水處理設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，包括水廠監(jiān)控系統(tǒng)和膜法水處理設(shè)備，將膜法水處理設(shè)備的運(yùn)行信息、操作信息、報(bào)警信息以及歷史數(shù)據(jù)都匯入到水廠監(jiān)控系統(tǒng)。膜法水處理設(shè)備包括泵、閥門以及儀表，膜法水處理設(shè)備與PLC通信，通過TCP/IP連接到監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控以及操作，監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)鏈接DTU終端模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[2]。DTU模塊通過GPRS通信與云平臺(tái)進(jìn)行通信，將數(shù)據(jù)存入云平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)[3]。用戶通過網(wǎng)頁(yè)或手機(jī)APP訪問云平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)控膜法水處理設(shè)備的運(yùn)行信息、操作信息、報(bào)警信息以及歷史數(shù)據(jù)，用戶通過得到的信息進(jìn)行及時(shí)的操作。

1.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

該系統(tǒng)可以讓用戶通過手機(jī)APP以及網(wǎng)頁(yè)隨時(shí)隨地實(shí)時(shí)監(jiān)控膜法水處理設(shè)備的運(yùn)行信息、操作信息、報(bào)警信息以及歷史數(shù)據(jù)，無需專職運(yùn)行人員在中控室值守。該遠(yuǎn)程監(jiān)控智能平臺(tái)可供多人同時(shí)訪問，并可以引進(jìn)津膜科技廠家對(duì)膜法水處理設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行分析，及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，使膜法水處理設(shè)備的運(yùn)行最優(yōu)化。

2 系統(tǒng)功能介紹

2.1 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控

設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控主要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，對(duì)于各個(gè)項(xiàng)目已接入的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如實(shí)時(shí)展示進(jìn)出水水質(zhì)（濁度/SS/COD/氨氮等）、泵房液位、進(jìn)產(chǎn)水壓力、產(chǎn)水流量等工藝參數(shù)，并且能夠?qū)?shí)時(shí)數(shù)據(jù)的超標(biāo)和設(shè)備故障進(jìn)行報(bào)警展示。本系統(tǒng)采用基于web網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這種監(jiān)控方式的最大優(yōu)點(diǎn)是便捷性和開放性，使用戶可以在有網(wǎng)絡(luò)的地方即可實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)控(見圖1)。

圖1 遠(yuǎn)程監(jiān)控智能平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控界面

2.2 數(shù)據(jù)趨勢(shì)對(duì)比

該系統(tǒng)可有針對(duì)性的采集數(shù)據(jù)，生成歷史曲線，用戶可以查詢一段時(shí)間內(nèi)的參數(shù)變化趨勢(shì)，進(jìn)行對(duì)比分析，輔助分析生產(chǎn)過程的工藝問題。為了對(duì)各個(gè)項(xiàng)目膜系統(tǒng)的使用情況進(jìn)行更加科學(xué)的分析，該系統(tǒng)在選擇所要考察的參數(shù)時(shí)，可以選擇同時(shí)間的兩參數(shù)對(duì)比、同時(shí)間的多參數(shù)對(duì)比以及不同時(shí)間同參數(shù)的對(duì)比。

2.2.1 同時(shí)間兩參數(shù)對(duì)比

為了反應(yīng)某工程中某兩個(gè)參數(shù)的關(guān)聯(lián)性，該系統(tǒng)可進(jìn)行同一項(xiàng)目?jī)蓞?shù)的對(duì)比。如圖2所示：圖中兩條曲線為，考察某項(xiàng)目某時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)水流量和跨膜壓差，隨時(shí)間的變化，同一項(xiàng)目中兩機(jī)臺(tái)的跨膜壓差對(duì)比情況，可選其中兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，充分考察某時(shí)段該項(xiàng)目運(yùn)行情況。

同時(shí)，可對(duì)不同項(xiàng)目的某個(gè)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，例如，津膜科技SMF技術(shù)同時(shí)用在了A項(xiàng)目與B項(xiàng)目中，可在該遠(yuǎn)程監(jiān)控智能平臺(tái)中選擇某一時(shí)間段對(duì)兩項(xiàng)目的跨膜壓差（產(chǎn)水流量、濁度、進(jìn)水溫度等參數(shù)）進(jìn)行對(duì)比分析，考察同一技術(shù)在不同項(xiàng)目中運(yùn)行情況，總結(jié)該技術(shù)最佳應(yīng)用工藝條件，為以后工程運(yùn)行提供參考。

2.2.2 同時(shí)間多參數(shù)對(duì)比

圖2 遠(yuǎn)程監(jiān)控智能平臺(tái)同時(shí)間兩參數(shù)對(duì)比曲線

該平臺(tái)還可以反應(yīng)某工程在某一時(shí)間段內(nèi)不同參數(shù)的對(duì)比情況。例如，某工程的水處理工藝采用了津膜科技的MBR技術(shù)，該工程共有16個(gè)膜池，可同時(shí)選取某時(shí)間段內(nèi)這16個(gè)（任意其中1～16個(gè)）膜池的累計(jì)產(chǎn)水量（產(chǎn)水流量、跨膜壓差等參數(shù)）進(jìn)行對(duì)比分析，考察同一時(shí)間段內(nèi)，不同膜池/機(jī)臺(tái)的運(yùn)行情況，可在某一機(jī)組出現(xiàn)問題時(shí)有其他機(jī)臺(tái)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，從而總結(jié)產(chǎn)生問題的原因，及時(shí)提出解決方案，為工程的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

2.2.3 不同時(shí)間同參數(shù)的對(duì)比

該平臺(tái)還可以反應(yīng)某工程各參數(shù)在不同時(shí)間段的對(duì)比情況。如圖3所示，可選擇某工程2016年和2017年兩個(gè)時(shí)間段的產(chǎn)水濁度（產(chǎn)水流量、跨膜壓差、溫度等參數(shù)）進(jìn)行對(duì)比考察，從而對(duì)膜組件的運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)一步總結(jié)運(yùn)行環(huán)境對(duì)膜組件的影響，對(duì)延長(zhǎng)膜壽命，保證工程穩(wěn)定運(yùn)行有重要意義。

圖3 遠(yuǎn)程監(jiān)控智能平臺(tái)不同時(shí)間同參數(shù)對(duì)比曲線

2.3 數(shù)據(jù)下載

本平臺(tái)采用先進(jìn)的報(bào)表生成導(dǎo)出機(jī)制，可一鍵導(dǎo)出為EXCEL，可形成多廠站數(shù)據(jù)匯總、多sheet頁(yè)分類的報(bào)表；具有強(qiáng)大的報(bào)表生成、在線查看、下載控制機(jī)制，保證報(bào)表數(shù)據(jù)的安全。

2.4 異常情況報(bào)警

設(shè)備及生產(chǎn)故障預(yù)警模塊主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)警、實(shí)時(shí)超標(biāo)預(yù)警、報(bào)警信息查詢等功能；設(shè)備故障預(yù)警是通過數(shù)據(jù)挖掘，分析出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)曲線及設(shè)備故障趨勢(shì)模型，分析出設(shè)備需要更換及需要維護(hù)的時(shí)間；實(shí)時(shí)超標(biāo)預(yù)警實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的超限及異常情況進(jìn)行報(bào)警提示。

2.5 運(yùn)行分析及優(yōu)化

津膜科技遠(yuǎn)程監(jiān)控智能平臺(tái)以數(shù)據(jù)為依托，以控制為導(dǎo)向，憑借現(xiàn)有監(jiān)控項(xiàng)目，為公司的決策提供支持，以專業(yè)人員對(duì)項(xiàng)目的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，以期達(dá)到項(xiàng)目的最優(yōu)化運(yùn)行。在該平臺(tái)中，信息共享范圍廣、信息查詢時(shí)效高，各級(jí)人員可從不同角度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析,各指標(biāo)的運(yùn)行趨勢(shì)一目了然，取代了以往繁重的文檔記錄及紙質(zhì)表單的數(shù)據(jù)管理，節(jié)約了運(yùn)行成本,實(shí)現(xiàn)了專業(yè)人員對(duì)工程的實(shí)時(shí)跟蹤與遠(yuǎn)程指導(dǎo)，使得售后服務(wù)更有針對(duì)性、能有效地解決客戶在運(yùn)行使用過程中遇到的各種專業(yè)問題。同時(shí)，膜廠家專業(yè)人員的定期深入對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)某一工程或某一產(chǎn)品的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)與專業(yè)分析，為產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)與提高提供了數(shù)據(jù)支撐。

3 結(jié)論

大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)到來，數(shù)據(jù)的積累也將是重中之重，通過數(shù)據(jù)的分析，可以更好的服務(wù)工程運(yùn)行，為產(chǎn)品壽命的延長(zhǎng)及優(yōu)化提供依據(jù)。目前津膜科技遠(yuǎn)程監(jiān)控智能平臺(tái)已在鋼鐵、石化、印染、市政污水等領(lǐng)域的多個(gè)項(xiàng)目中得到應(yīng)用，取得了很好的效果，滿足了業(yè)主及我公司跟蹤并提升膜產(chǎn)品品質(zhì)的需求。

津膜科技也將這一技術(shù)融入到售后服務(wù)平臺(tái)來提高整體的售后服務(wù)水平，為客戶提供更為及時(shí)和更為貼心的服務(wù)，為項(xiàng)目?jī)?yōu)質(zhì)穩(wěn)定的運(yùn)行保駕護(hù)航，為水處理行業(yè)的運(yùn)行管理帶來新的機(jī)遇，推動(dòng)公司向智慧型水務(wù)邁進(jìn)。

[1]王靜,張雨山.超濾膜和微濾膜在污(廢)水處理中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].工業(yè)水處理,2001(03)4-7.

[2]黃輝.PLC技術(shù)在水廠的應(yīng)用[J].水利工程,2011,117：213-214.

[3]賈華,任勝義,馬和平.GPRS在銅廠供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究和設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化技術(shù)及應(yīng)用,2011,30(2)：32-35.