基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

張偉 李維兵

摘 ? 要：文章針對(duì)基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。首先，對(duì)污水處理工藝進(jìn)行了分析;其次，深入探討了污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)的構(gòu)建;最后，對(duì)該系統(tǒng)在實(shí)際生活中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。希望能為我國(guó)污水處理事業(yè)的發(fā)展提供幫助。

關(guān)鍵詞：污水處理;監(jiān)控管理;信息系統(tǒng);處理工藝

近年來，日益嚴(yán)峻的水環(huán)境形勢(shì)逐漸引起了人們對(duì)水污染的重視。傳統(tǒng)的污水處理工藝難以滿足水環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求。面臨如此嚴(yán)峻的水污染問題，人們開始將移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入污水處理監(jiān)控系統(tǒng)中，力求借助移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)出適合當(dāng)前水環(huán)境發(fā)展的污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)?，F(xiàn)階段，基于云平臺(tái)的污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)已相對(duì)成熟，但在實(shí)際應(yīng)用過程中還存在一定的不足，仍然需要不斷地進(jìn)行創(chuàng)新和改革。因此，本文將從促進(jìn)污水處理監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度出發(fā)，圍繞基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

1 ? ?污水處理工藝

現(xiàn)階段城市污水處理已有明確的處理流程，包括一級(jí)處理、一級(jí)強(qiáng)化處理，二級(jí)處理和二級(jí)強(qiáng)化處理。二級(jí)處理以去除溶解的有機(jī)物質(zhì)為主，旨在處理污水中的生物;二級(jí)強(qiáng)化處理以去除碳源污染物為主，旨在脫氮除磷。A2O是污水處理工藝中具有突出優(yōu)勢(shì)的重要工藝，主要以活性污泥法對(duì)污水進(jìn)行處理，通過厭氧處理和好氧菌處理，利用硝化和反硝化反應(yīng)，達(dá)到脫氮除磷以及污水降解的目的?，F(xiàn)階段A2O工藝已得到了一定的創(chuàng)新和改造，形成了微絮凝加A2O工藝，經(jīng)改造后的污水處理工藝脫氮除磷效果更好。污水處理工藝，即污水的生化反應(yīng)過程。在生化反應(yīng)過程中，污水從前置反硝化區(qū)進(jìn)入污水處理工藝系統(tǒng)，且僅有10%左右的污水進(jìn)入反硝化處理裝置，之后再流入?yún)捬醭兀?jīng)過后置反硝化區(qū)再流入好氧池，最終進(jìn)入沉淀池。該種污水處理工藝包含外回流和內(nèi)回流兩種機(jī)制，其中，外回流機(jī)制主要指污泥回流池污水進(jìn)入前置硝化區(qū)，而內(nèi)回流機(jī)制指經(jīng)過好氧池處理的污水回到后置硝化區(qū)。兩種回流機(jī)制污水都需要停留20～30 h，以此達(dá)到去除回流硝化氮的目的。此過程具有有機(jī)物去脫氮除磷的作用，極大程度地保證了厭氧池穩(wěn)定性。另外，該污水處理工藝還包括了藥劑添加這一環(huán)節(jié)，如PAM、乙酸鈉以及絮凝藥劑等化學(xué)物。污水處理工藝流程如圖1所示。

2 ? ?污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 ?系統(tǒng)構(gòu)成

本研究從污水處理運(yùn)行、維護(hù)以及管理角度進(jìn)行了研究，結(jié)合了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及云平臺(tái)技術(shù)構(gòu)建模型，先對(duì)污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)構(gòu)建作如下分析：首先，基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)需要進(jìn)行污水處理數(shù)據(jù)采集，利用智能控制器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并與工業(yè)通信服務(wù)器建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)的信息傳遞，把信息傳達(dá)到遠(yuǎn)程服務(wù)終端，能及時(shí)反饋污水處理監(jiān)控管理信息，實(shí)現(xiàn)污水處理管理信息系統(tǒng)的遠(yuǎn)程維護(hù)目標(biāo)。其次，基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)支持網(wǎng)頁和APP便捷訪問，讓污水處理工程師能實(shí)時(shí)掌握、監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)，在實(shí)現(xiàn)靈活的遠(yuǎn)程監(jiān)控時(shí)，污水處理現(xiàn)場(chǎng)也能根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及時(shí)作出調(diào)整，以此保證污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 ?關(guān)鍵技術(shù)

基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)所運(yùn)用的技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面：首先，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳感器、集控器和軟件的連接，其中，需要利用互聯(lián)網(wǎng)和局部網(wǎng)絡(luò)等通信技術(shù)，幫助污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)建立集遠(yuǎn)程管理控制、信息化和智能化于一體的遠(yuǎn)程終端，利用物聯(lián)感知技術(shù)獲取傳層次污水處理信息。其次，系統(tǒng)根據(jù)此信息進(jìn)行遠(yuǎn)程控制并發(fā)出指令。最后，利用數(shù)據(jù)交換與共享技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)污水處理監(jiān)控管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，以數(shù)據(jù)交換功能建立數(shù)據(jù)交換文件，再與其他控制系統(tǒng)共享、交換數(shù)據(jù)。

2.3 ?系統(tǒng)建設(shè)

2.3.1 ?監(jiān)控管理系統(tǒng)

基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)建設(shè)，首先，應(yīng)該從管網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)理及動(dòng)態(tài)更新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)入手，通過管網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)理及動(dòng)態(tài)更新系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的管理及分析，批量導(dǎo)入污水處理工程建設(shè)提交的成果數(shù)據(jù)以及各管線數(shù)據(jù)和污水處理基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)，并針對(duì)導(dǎo)入的數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性、一致性檢查，最終生成管線數(shù)據(jù)庫(kù)，從而滿足監(jiān)控管理系統(tǒng)對(duì)制圖、管理的數(shù)據(jù)處理需求。其次，要建立管網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立客戶端訪問使用的系統(tǒng)，便于管線管理單位存儲(chǔ)以及管理地下管線，從而發(fā)揮管線單位數(shù)據(jù)更新、備份、處理以及分析的功能。再次，應(yīng)該建立管線綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，利用B/S訪問Web，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)及分析，并根據(jù)服務(wù)需求隨時(shí)調(diào)取地下管線信息共享服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)。最后，應(yīng)該建立以管網(wǎng)信息共享為核心的服務(wù)平臺(tái)，借助基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)把應(yīng)用服務(wù)作為目標(biāo)，滿足城市各類用戶的基本需求，從而在較大程度上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)用的個(gè)性化發(fā)展[1]。此外，污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)的建設(shè)，還應(yīng)該加入三維管網(wǎng)展示子系統(tǒng)和井蓋監(jiān)控管理系統(tǒng)，幫助掌握、分析污水管網(wǎng)分布情況，減少馬路陷進(jìn)對(duì)井蓋管理人員的危害。

2.3.2 ?污水處理終端監(jiān)控系統(tǒng)

污水處理終端監(jiān)控系統(tǒng)主要包含了污水處理池水位檢測(cè)系統(tǒng)、微動(dòng)力污水處理設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和視頻在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其中，污水處理水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作用在于隨時(shí)監(jiān)控污水處理池的工作情況，對(duì)水位超出污水處理池容量發(fā)出預(yù)警，方便了相關(guān)部門及時(shí)處理。微動(dòng)力污水處理設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主要發(fā)揮實(shí)時(shí)監(jiān)控終端數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的功能，在污水水量達(dá)到參數(shù)值時(shí)，將污水放入處理池，若污水水量未超過參數(shù)，則自動(dòng)把污水暫時(shí)存儲(chǔ)到調(diào)節(jié)池，且在設(shè)備運(yùn)行電流電壓發(fā)生異常時(shí)發(fā)出警報(bào)，極大程度地提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要位于污水處理池進(jìn)出口，能實(shí)時(shí)監(jiān)控污水處理池進(jìn)出口水質(zhì)情況，從而保證經(jīng)處理的污水能達(dá)到國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 ?數(shù)據(jù)采集與處理

在構(gòu)建基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)的時(shí)候，數(shù)據(jù)采集與處理環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)極其重要。為滿足污水處理遠(yuǎn)程監(jiān)控管理需求，數(shù)據(jù)采集與處理設(shè)計(jì)內(nèi)容主要分為以下幾個(gè)方面：首先，提取管網(wǎng)數(shù)據(jù)坐標(biāo)，結(jié)合管線圖上的提取管線點(diǎn)坐標(biāo)以及點(diǎn)號(hào)信息，為管線測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并以管線材質(zhì)、管徑等信息建立屬性準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。其次，管線數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建，應(yīng)該對(duì)經(jīng)過管網(wǎng)數(shù)據(jù)所提取的坐標(biāo)進(jìn)行整理，而管線數(shù)據(jù)庫(kù)能利用測(cè)量和屬性庫(kù)，把提取的管線坐標(biāo)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)，從而建立專門的項(xiàng)目管線數(shù)據(jù)庫(kù)。最后，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)應(yīng)該對(duì)管線數(shù)據(jù)進(jìn)行成圖處理，讓經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)能形成污水處理管線矢量圖[2]。

3 ? ?實(shí)際應(yīng)用

基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)，能將大量的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)作為污水處理系統(tǒng)運(yùn)行中的邏輯判斷標(biāo)準(zhǔn)，打破了傳統(tǒng)污水處理控制系統(tǒng)硬件限制，并解決了過去污水處理工藝數(shù)據(jù)得不到保存的問題。當(dāng)前基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的污水處理系統(tǒng)，能把污水處理工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，為系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)調(diào)整和系統(tǒng)預(yù)測(cè)診斷提供參考，保存在互聯(lián)網(wǎng)終端的數(shù)據(jù)，能被服務(wù)器按指示直徑而進(jìn)行分析和處理，如應(yīng)用程序接口（Application Programming Interface，API）接口在系統(tǒng)中使用第三方軟件處理數(shù)據(jù)，并使用徑向基網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)污水處理周期數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能根據(jù)污水處理周期預(yù)測(cè)值進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，將預(yù)測(cè)值與污水實(shí)際監(jiān)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，獲得污水流量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，從而方便系統(tǒng)及時(shí)調(diào)整污水處理相關(guān)參數(shù)，提高污水處理系統(tǒng)穩(wěn)定性[3]。此外，還能結(jié)合專家系統(tǒng)、多元回歸方程對(duì)污水處理數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，利用預(yù)測(cè)參數(shù)加強(qiáng)污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)建設(shè)，從而提高污水處理效益。

4 ? ?結(jié)語

由此看來，基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)建設(shè)具有重要意義，應(yīng)該結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷完善污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)，充分了解云平臺(tái)對(duì)污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)構(gòu)建的作用及意義，深入挖掘污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出高效、穩(wěn)定的污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)。

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