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智慧水务物联网解决方案


一、 需求分析

根据用户使用场景以及功能需求的不同,需求可以分为两个部分,污染监控和智能管理。污染源监控主要是对生产运行中产生的废水处理及排放进行监控,一般由传感器监控、视频监控等组成。智能管理主要污水处理过程中的管理效率,降低管理成本,保证排污处理能力,一般由传感器、工业自动化、云平台、网络传输、APP等组成。

污染源监控需求

智能化管理需求

快速处理设备故障需求

GIS功能需求

实时监控需求

实时数据分析需求

环保业务数据管理功能需求

监测数据管理需求

实时数据管理需求

历史数据管理需求

移动执法需求

综合数据查询需求 

 

二、系统组成

污水处理厂智能化监控系统主要由如下几部分组成:

1、本地自动化系统

本地基础设施

Ø 本地网络传输:机柜、传输网络、有线无线、WIFI、LORA、485线路等

Ø 本地设备仪表:本地设备,仪器、仪表、传感器,监控设施,PLC,电气自动化配套

Ø 本地监控中心:电脑、显示屏、操作台、监控系统

 

2、云管理平台

Ø 通讯网络:包括NB-IoT、GPRS、4G、5G等

Ø 物联网网关:对接PLC或是智能传感器,采集数据并上报到云平台,并将云平台的参数下发给PLC执行,以及通过物联网网关完成远程登录和管理PLC的功能。

Ø 云管理平台硬件:安装承载云管理平台的硬件设备设施,包括服务器、带宽、存储等

Ø 云管理平台软件系统:完整的系统软件

3、终端APP

 

Ø 监控电脑:远程管理所需要的电脑、显示器、网络、机房等

Ø 移动端APP:安装在手机、平板上的APP软件,用于数据查看、远程管理、工单下发、通知接收、紧急处理问题

 

 

三、方案描述

本方案是以物联网平台为核心的污水处理厂运维管理系统,根据污水处理厂需求及项目现状,制定的针对污水处理厂的全自动化控制、远程监控、标准检测等需求的方案。主要包括如下部分:

1. 污水处理厂本地自动化系统

        拓扑

智慧水务云解决方案(图1)

        描述

1. 增加现场的视频监控及本地存储系统

2. 增加现场PLC自动控制系统

3. 增加多个控制柜,在进水口布置一个,加药车间布置一个,出水口布置一个

4. 现场的大部分仪表数据通过PLC的IO模块采集,传递到中控显示操作

5. 智能仪表的检测数据通过Modbus等以通讯的方式采集到PLC系统

6. 中控室布置在现场的办公室内,通过以太网通讯方式传输数据到中控系统

7. 无需采用集中组网模式,可以大幅降低施工及建设成本

8. 在中控系统进行相关检测点数据显示,累计,报警等功能

 

 

2. 云管理平台

        拓扑

智慧水务云解决方案(图2) 

        描述

1. 在出口处放置物联网网关设备,设备通过4G无线传输与云平台连接。

2. 物联网网关通过有线网络和PLC通讯,读取PLC数据,并经过转换后定期上报给云平台。

3. 云平台接收到到网关上传的数据后,存储到数据库中,并将统计和分析结果在页面进行呈现。

4. 管理员通过电脑网络或手机APP登录到云平台,查看污水处理厂设备的实时状态及统计报表。

5. 接收到警告后,管理员通过云平台查看设备状态,下发控制参数,还可以通过调用现场摄像头,查看现场实时情况。

6. 在远程PC端、手机APP端等通过云平台进行相关检测点数据显示、累计、报警等功能。

3. 终端APP

智慧水务云解决方案(图3)

 

设备手机APP主要功能如下

Ø 项目信息展示展示有权限的项目的信息及统计。

Ø 设备扫码功能对网关设备扫码配置,接入云平台。

Ø 设备运行监控对项目上的设备运行情况监控。

Ø 设备远程操作通过云平台对项目设备进行操作。

Ø 远程桌面控制通过云平台,连接到项目电脑的远程桌面。

Ø 在线视频监控查看项目现场的视频。

Ø 设备地图显示项目设备GIS地图显示。

Ø 设备报警推送设备故障报警及统计。

Ø 工单管理功能:工单录入,工单处理,工单流转。

 

三、方案特点

完整的方案分为本地自动化部分和云管理平台部分,特点分别如下:

1. 本地自动化功能及特点

1. 采集进厂流量、出厂流量、出厂压力、设备运行状况、出水水质等信息;远程监测机电设备、配电设备及其它自动化设备的工作情况;可以远程控制各机电设备的启停

2. 采集机电设备、配电设备及其它自动化设备启停状态、运行时间、工作电流、工作电压、电能等电参数。

3. 采集配电室设备的开关状态、总电能等。

4. 监视污水处理厂大门、制水车间、泵房等重要区域的图像。

5. 支持加压泵组控制柜手动控制、自动控制、远程控泵组设备的启停,控制模式可切换。

6. 电流过大、水位过低、压力过高、控制柜保护、配电故障、闲人进入状况发生时,立即上报告警信息。

7. 支持局域网有线通信,支持GPRS、短消息无线通信。

8. 存储、显示、查询污水处理厂监测数据及工作参数。

9. 支持就地、远程测控设备维护。

10. 在线远程监测所辖厂区的工作情况、安防情况,远程控制所辖厂区机电设备、配电设备及其它自动化设备的启停;

11. 在线监测出厂水的浊度、PH值、余氯等水质指标,录入其它水质信息。

12. 生成各种报表及数据曲线。

 

2. 云平台功能及特点

1) 远程管理

Ø 对项目的设备进行远程管理,无需人员到现场,即可查看设备运行状态。

Ø 通过预警、数据报表、大屏等方式,实现全可视化的人性化管理。

Ø 通过云平台可以让每一个设备都可以寻址,每一个装备都可以控制,每一个物件都可以通信。

Ø 远程监控用于对远程的设备进行监控。通过现场的边缘计算网关将现场PLC的数据采集后通过mqtt协议发送到云服务器,然后在服务器上提供Web组态软件可视化。

2) 云组态

Ø 通过云组态实现可视化监视。

Ø 全WEB界面云组态操作,轻松构建属于项目独有的组态管理系统。

Ø 云组态与设备管理结合,发现故障,直接页面点击处理,所见即所得。

3) 远程诊断

Ø 在远程设备出现问题时,通常需要去现场查看设备状态,发现问题,然后进行维修。

Ø 有了远程诊断服务,维修工程师就可以先远程查看设备运行状况,分析故障原因,然后尝试远程修复问题。如果远程无法修复,则准备好相应的配件和工具,派具备维修该故障能力的工程师到现场维修。

4) 远程优化

Ø 由于现场环境和使用水平维护情况不同,因此项目上设备运行效率也不同。其运行效率受工艺参数和工况影响很大。因此,对这些设备,通过采集其数据,进行数据分析,然后进行优化,就可以节能增效。

Ø 分析优化,可以进行,

单个站点的分析和优化

多站点的对比

多个客户的对比

Ø 对于优化结果,可采取如下措施:

根据优化结果,软件自动闭环控制

管理人员根据优化结果人工决策

根据规划周期采取行动

5) 远程维修

Ø 项目设备出现问题从外地调派专业工程师。售后成本高,响应慢,影响运行

Ø 通过远程维修,可以快速准确地解决现场设备的问题。从而提高维修效率和设备运行时间。

Ø 通过云端+现场自动化技术,进行远程操作,减少时间浪费和人力成本。

6) 自动调度

Ø 项目设备发生告警时,自动创建工单通知相应人员进行维修。

Ø 需要更换耗材时,自动与相应人员对接。

Ø 根据CRM的销售发货记录,自动在物联网平台创建对应的设备。

Ø 根据采集上传的数据进行预防性维护,及时通知维修人员进行售后维修。

7) 工单管理

Ø 云平台内置工单系统,为各级用户提供工单管理功能。

Ø 可人工或自动生成工单。

Ø 支持工单业务流程自定义。

Ø 支持工单流转、工单派发、工单回访等功能。

Ø 与知识库无缝对接,实现知识传承,进行知识积累。

8) 知识库

Ø 手动生成、通过工单系统自动生成知识库文档

Ø 分级别、分权限浏览知识库

Ø 知识库使信息和知识有序化,实现组织的协作沟通

Ø 帮助企业实现对客户知识的有效管理

9) 预防性维护

Ø 对于采集的数据进行预防性维护,可以有效的提升设备的使用寿命

Ø 在设备使用寿命即将到期前,或是设备出现故障前,通过技术进行故障预判,提前处理,能有效的减少因故障带来的运营损失。

10) 上下联动

Ø 通过用户、项目、管理者、政府主管部门、运维单位统一接入,实现高效管理

Ø 通过与上游厂商、专家智库、主管部门的联动,实现项目的故障快速处理,采购成本降低,管理透明高效。

11) 产品即服务

Ø 水务云平台可以通过SAAS的方式进行运行,本质上就是Product as a Service产品即服务,把产品当服务销售

Ø 项目用户无需自行建立复杂的管理平台,也无需专业的技术人员进行平台维护,只需支付租金,即可使用最新的技术和产品


方案价值

数字化管理:实现污水处理企业各基础设施、设备等生产要素数据的自动化采集、信息互联和整合计算分析。

数字化服务:通过预测与分析,实现安全,稳定处理污水,可动态调整处理计划,分析处理过程中的运行参数,为生产企业和生产和排污平衡与优化提供决策性依据。

智能化运营:实时监测其运行参数、运行状态、能耗值、报警预警信息等,实现整个污水处理厂区生产流程、服务流程实时动态、精细的管理运作模工。

智能化决策:丰富多样的统计分析,可为领导决策提供支撑,针对污水处理信息进行挖掘与统计分析,实现生产状况、能耗、设备运行情况、水质、环境质量等分析与评价。

无人值守运作:全新的水务云控制系统,较传统用工模式,减少了人员的现场值守,做到无人值守。

运营成本降低:系统运行后,产生最直接的经济价值,用工成本减少,运维成本减少。

 

方案效果


ü SAAS模式降低采购成本

ü 自动预警提升运营能力

ü 自动控制符合工业标准

ü 集中运维降低人力成本

ü 远程操作提升管理效率

ü 设备智能实现全年无休监控

ü 远程实现快速诊断/维修

ü 云组态实现大屏可视监控

ü 智能实现工艺优化/自动调度

ü 预防性维护提高设备利用率

ü 专家库/知识库赋能维修能力

ü 厂商联动降低采购成本

ü 数据报表提供决策支撑依据







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