污水溢流井盖远程监测系统

目录

一、 前言. 4

二、 污水溢流井盖远程监测系统设计实现. 4

2.1 针对对象. 4

2.2 系统方案设计原则. 5

2.3 系统方案设计原理. 6

2.4 设计实现. 7

2.4.1 井盖外围数据采集. 8

2.4.2 液位状态采集. 9

2.4.3 多功能电机井盖数据采集控制箱. 10

2.4.4 系统设备巡检. 10

2.4.5 监控系统架设. 11

2.5.1数据平台概述. 11

2.5.2现状分析. 11

2.5.3方案概述. 12

2.6设计原则. 13

2.6.1先进性原则. 13

2.6.2安全性原则. 13

2.6.3可靠性原则. 13

2.6.4可扩展性原则. 14

2.6.5开放性原则. 14

2.6.6经济性原则. 14

2.6.7易用性原则. 14

2.7架构设计. 14

2.7.1软件架构. 14

2.7.2分布式大数据处理基础平台. 15

2.7.3 分布式大数据存储结构. 15

2.7.4 络架构. 16

2.8功能设计. 16

2.8.1 设备监控及运维. 17

2.8.1.5维保中心. 20

2.8.1.9 历史数据. 21

2.8.1.10 远程控制. 22

2.8.2 系统管理及配置. 22

2.8.3安卓及苹果APP界面参考. 30

3.1 系统收益. 32

3.2 设备清单（明细表）. 32

三、 结论. 32

一、 前言

污水溢流井盖之前已经实现了无人值守的能力，可以将本地污水溢流井盖数据上传至中控中心，先对污水溢流井盖设备系统进行升级改造，实现更加稳定高效的设备状态监控。

在实施该项目前情况如下：

200个站点，每个站点配置污水溢流监控设备（设备选两种型号，质量需要好一点的），然后污水到达一定水位进行 警，污水到水位把数据传输到他们现有的数据平台中。需要提供方案和 价。污水井，水从下向上涌出，向上涌出有一个岔路管道，管道能溢流出污水，这个项目的目的就是不能让水流入岔路管道，所以要在岔路管道下方安装一个监控设备，检测的是水位，传输的数据只需要一个，就是污水接近监控设备就 警的一个值（随便什么数字表示即可）目前不需要联动， 警后他们会派人来处理。

人员和交通管理成本高。

提高管理效率，及时发现异常，保障优化调度模式，是我们设计 “污水溢流井盖远程监测系统”的目标。

二、 污水溢流井盖远程监测系统设计实现

2.1针对对象

1. 基本工况与工艺流程：

200个站点污水溢流井盖

2. 技术要求：

1. 污水到达一定水位进行 警，污水到水位把数据传输到他们现有的数据平台中，污水井，水从下向上涌出，向上涌出有一个岔路管道，管道能溢流出污水，目的就是不能让水流入岔路管道，所以要在岔路管道下方安装一个监控设备，检测的是水位，传输的数据只需要一个，就是污水接近监控设备就 警的一个值（随便什么数字表示即可）目前不需要联动， 警后他们会派人来处理。便于管理人员远程及时掌握现场情况。

2.2系统方案设计原则

污水溢流井盖远程监测系统整体架构涵盖城乡排污管道中排污的环节，以节能降耗、减员增效和精细管理为根本出发点，是水司实现智慧化运营的重要途径。

数据最终的呈现是在手机APP及PC端平台系统进行统一展示，考虑到现场无有线或者WIFI 络，本方案最终数据的呈现传输采用4G或5G上 的设计方案。4G是目前已经实现各地域大面积覆盖，上 速度较高，本系统数据采集模块较小，所以 络资费较低。

2.3系统方案设计原理

本系统利用4G 络传输汇总各个区分布的井盖数据，设备数据通过“数据采集控制箱”进行采集，控制箱同底层传感器之间通过有线连接的方式采集连接，运行状态信息采用IO点采集，电能数据、液位、阀门开度等模拟量信息采用485或着4-20MA信号数据做采集。数据汇总经过“数据采集控制箱”将数据进行两方面传输，一是传输至本地的中控中心的云平台系统，进行本地数据的设定以及参数展示。二是，经过4G 络传输至企业信息化部门，启用手机APP系统，APP主要具备设备运行状态、电能在线数据值、液位数据值在线查看及设定等等功能。

2.4 设计实现

系统功能

污水到达一定水位进行 警，污水到水位把数据传输到他们现有的数据平台中，污水井，水从下向上涌出，向上涌出有一个岔路管道，管道能溢流出污水，目的就是不能让水流入岔路管道，所以要在岔路管道下方安装一个监控设备，检测的是水位，传输的数据只需要一个，就是污水接近监控设备就 警的一个值（随便什么数字表示即可）目前不需要联动， 警后他们会派人来处理。便于管理人员远程及时掌握现场情况。

采集架构

2.4.1 井盖外围数据采集

现场安装部署带485通讯或4-20ma通讯的仪表，系统将通过相应的通讯以及数据接口将现场的设备实时数据值进行获取。

设备数据采集示意图如图所示：

2.4.2 液位状态采集

通过多功能数据采集箱，采集浮球开关的DI信息点位运行情况。当液位浮球过高或者过低时，系统进行 警。

浮球的工作原理如下图所示：

2.4.3 多功能电机井盖数据采集控制箱

该井盖数据采集控制箱兼具：参数本地自动控制、数据采集、数据分析、数据远传三种功能！可采集Modbus RTU、0-10V、4-20ma、232等数据信号。数据远传支持4G模式传输，用户可自定义IP地址信息！

2.4.4 系统设备巡检

现场系统巡检的目的主要市判断，巡检人员是否按照正常的时间节点来到了现场进行相关设备的巡检操作。

现阶段设计考虑在本套系统的多功能水源井数据采集控制箱面板外加装现场巡检按钮。巡检人员到来之后，点击现场的巡检按钮，此时系统将相关时刻的设备参数数据进行存档保存。方便用户进行后期巡检记录的调取。

2.4.5 监控系统架设

2.5系统功能如下：

2.5.1数据平台概述

通过4G或有线 络连接现场的PLC、变频器及传感器等设备，通过读取现场设备的工作状态、运行参数、 警信息、及现场厂房内的设备及数据，结合企业管理数据以及业务数据，实现对各类工程设备以及和产品相关的人员进行集中 络化管理和维护，并通过对各项数据的分析对比，实现对产品及产线各项工艺、运行参数及管理流程的优化，同时，系统通过WEB方式制作HMI远程监控及操作画面，结合系统优异的数据处理架构最大程度上还原设备现场运行状况，并把需要的参数存储起来生成企业大数据，通过对数据的挖掘建模从而实现设备的智能化运行以及设备的智慧化管理。

数据平台系统概述

2.5.2现状分析

随着设备出货量增多、维护任务的加剧以及设备管理成本上升等方面的难题并结合国家对于智能制造、企业上云、设备上云等方面政策引导，作为企业有必要也必须尽早开发属于自己的大数据平台，具体分析如下：

l 设备/项目众多且分散，设备及项目管理困难，设备维护保养成本居高不下；

l 人员素质参差不齐，工作地点分散，人员管理困难，人员考核数据难以量化；

l 设备维修保养时效性差、效率低，维保过程无法跟踪，维保结果不能及时反馈，维保经验无法及时记录和保存；

l 设备健康状态、运行参数、生产数据无法实时查看，相关数据无法完整记录和保存，不能形成有效数据库和经验，对设备优化、工艺优化、参数优化缺乏有效数据支撑。

l 国家对企业上云、设备上云的政策引导，有必要将企业打造成智能制造示范企业。

2.5.3方案概述

根据用户提供的项目需求以及现场沟通情况，再结合华辰智通的行业经验，给出了“思普云+部分定制化开发”的系统开发方案。

思普云是华辰智通自主开发的工业PaaS平台，该平台从16年发布至今已经为3000多家工业企业提供了设备上云服务，同时完成了25万多台的设备接入工作。思普云为设备提供标准化的实时状态监控、故障告警、工单处理、WEB组态等基础设备运维功能模块，同时提供开放式的软件接口，用户可以对系统进行自由扩展，系统稳定可靠，同时也经过了大规模设备部署以及大规模数据并发测试。具有成熟度高、稳定性好、开发周期短、部署成本低等优势。

GIS地图

实时组态

实时数据

实时视频

思普云功能及界面展示

在思普云基础平台之上结合用户需求，进行部分功能及界面的开发无疑是目前最佳的企业私有云开发及部署方式。

2.6设计原则

2.6.1先进性原则

系统结构设计、系统配置、系统管理方式等方面采用国际上先进同时又是成熟、实用的技术。采用先进的开发技术，提供先进的业务管理手段。

系统采用的联 控制技术以及 络通讯技术均为目前正在蓬勃发展的技术，并具有成熟的应用经验。

2.6.2安全性原则

系统采用多级用户管理模式，保证系统信息的安全。同时面对 络上病毒及黑客的威胁，我公司可提供多种解决方案，通过使用专用硬件防火墙，对 络内计算机，服务器进行保护。还可选择使用专用 络，保证数据在传输过程中的安全。

2.6.3可靠性原则

稳定性要求是系统保障能够连续不断稳定的运行。保障7×24小时的稳定运行和服务；整个系统对于突发的异常有完善的恢复机制。

数据采集及传输装置及辅助设备在出厂时均经过严格的可靠性测试。整个系统软件、数据采集 关和关键技术均由我公司自主研发，不会产生诸如系统兼容性、稳定性、质量和售后服务纠纷等问题。

2.6.4可扩展性原则

系统 络预留各种接口与扩展口， 络容量扩展，满足企业发展的需要；要求系统在模块划分和系统架构上，尽可能的提供模块的组装，平台的更换和迁移，软件采用模块化设计，具有充分扩展性，满足可持续发展性，延长系统生命周期。

2.6.5开放性原则

系统设计遵守开放性原则，能够支持多种硬件设备和 络系统。可支持二次开发，以满足多种要求。在开发的过程中基于相关的开放标准和协议进行开发，以提高系统的可维护性和扩展性。

2.6.6经济性原则

系统设计将充分考虑市场经济原则，在产品选用方面，按照可靠适用、适度、适当的原则进行配置，在保证系统安全可靠的前提下，保证系统具有高的性能价格比，充分保证入 业主和投资方的利益。

2.6.7易用性原则

易用性是对系统的可操作性和可管理性的要求。应用界面简洁、直观，尽量减少菜单的层次和不必要的点击过程，使用户在使用时一目了然，便于快速掌握系统操作方法，特别是要符合工作人员的思维方式和工作习惯，方便非计算机专业人员的使用。

2.7架构设计

2.7.1软件架构

系统主要技术路线是采取B/S架构， WEB平台和APP是采取基于SOA架构的企业应用三层架构。通过集成Android ADT安卓客户端开发框架实现快速敏捷开发。

2.7.2分布式大数据处理基础平台

工业实时大数据处理基础平台，基于华辰智通思普云物联 产品框架基础上，运用PhalApi?2.x+Mysql+MongoDB+Redis+Workerman等一系列成熟大数据计算框架针对本次项目构建技术架构，提供系统分布式弹性建设的基础能力。

2.7.3 分布式大数据存储结构

Redis+MySQL+MongoDB技术架构实现了本项目中大数据存储和实时云计算的需求。使用MongoDB切片的水平动态添加，可在不中断平台业务系统的同时保障扩容后的查询速度和云计算效能；依据切片键索引分片，位于各切片独立进行计算，使大数据下的实时分析成为现实。对于高频访问的数据放在了Redis中，有效地降低磁盘I/O，使业务系统响应更为敏捷，满足了高并发下应用服务的高呑吐要求。

2.7.4 络架构

该架构中现场设备及PLC通过以太 或RS485/RS232/RS422串口方式接入HINET智能 关中(或者其他品牌 关)，HINET智能 关依靠自身协议解析以及数据传输功能将解析好的数据通过4G或者有线 络传输至互联 ，进而传输到服务器中，最后通过服务器中部署的数据平台系统，将设备监控监控数据、业务数据以及其他数据发布到监控大屏及各个监控端。

2.8功能设计

该系统主要分为三大块的功能设计：

1、 设备监控及运维

2、 系统管理及配置

3、 安卓及苹果APP

具体功能设计及功能描述如下：

设备监控及运维

系统管理及配置

安卓及苹果APP

2.8.1 设备监控及运维

2.8.1.1 GIS地图

系统总览包括了GIS地图、设备列表、设备总览、实时 警、设备检索。用户打开系统首页能够第一时间知道设备分布、总设备数、在线设备数、故障设备数以及产量信息。通过点击地图上的设备则可以进入设备运行监控页面。

2.8.1.2实时监控

按照客户/设备查看产品设备运行参数实时数据和实时曲线。

2.8.1.3组态监控

设备组态（工艺流程二维、三维图片背景监控）、设备运行信息监控

2.8.1.4 实时视频

视频实时显示，可单视频显示也可多视频同时显示，可最大化展示，通过萤石云等第三方链接接入

2.8.1.5维保中心

2.8.1.6 历史故障

故障统计、故障详情列表。年故障统计、月故障统计、故障数据按时间查询及导出

2.8.1.7 保养管理

保养统计（未处理、已处理、处理中），保养详情分时段查询、转工单、工单详情查看

2.8.1.8工单管理

工单统计（维修工单、保养工单）、工单处理状态统计、工单查询（进度查询、详情查询、工单修改、工单删除、派单、取消）

2.8.1.9 历史数据

数据筛选，选择特定变量或者变量组合进行查询，按时间检索，历史分数据列表及曲线呈现

2.8.1.10 远程控制

开关量、模拟量的读取及写入，写入验证，通过密码控制写入权限，密码验证通过则允许写入

2.8.2 系统管理及配置

包含系统总览、产品管理、 关管理、组态管理、视频管理、故障管理、保养计划、消息通知、短信管理、空间管理、物联 卡管理、知识分类、系统管理

2.8.2.1系统总览

账户空间使用汇总、短信使用汇总、 关数量统计、设备信息统计、用户统计、组态统计、产线统计、组态统计、视频统计

2.8.2.2 产品管理

新建/修改/删除产品类型、上传产品图片、选择控制器类型并选择对应协议、配置产品相关信息页面需要显示相关信息（客户名称、项目名称、销售订单编码等信息、出厂档案连接地址）、配置产品变量（可excel导入）

2.8.2.3 设备管理

新建/修改/删除设备，设备基本信息录入、客户对应关系选择、 关绑定操作、同步变量表

2.8.2.4 关管理

关信息修改、HINET 关远程配置

2.8.2.5 组态管理

2.8.2.6 视频管理

视频新增/修改/删除以及和设备进行绑定（支持萤石云等第三方视频链接）

2.8.2.7 故障管理

故障名称设置、故障变量选择、故障触发模式选择、故障触发条件设置

2.8.2.8 保养计划

保养计划新增/修改/删除，保养条件触发模式选择，保养条件设定

2.8.2.9 消息通知

包含通知设置：消息类型选择（设备 警及工单处理消息）、消息接收人设置（最多可同时选择5人接收同一个消息）。通知记录：消息推动记录列表及查询

2.8.2.10 短信管理

短信发送记录、短信充值申请、充值记录（该功能可选）

2.8.2.11 空间管理

空间使用情况、空间充值申请、充值记录

2.8.2.12 物联 卡管理

物联 卡的状态、管理、充值

2.8.2.13 知识分类

根据产品预警维修日积月累产生的维修故障常见问题和常见故障解决办法，以供设备工程师和维修人员分享共享。

2.8.2.14系统管理

包含角色管理、用户管理、操作日志、系统设置

2.8.2.215用户管理

用户增加/修改/删除，用户基本信息录入（姓名、邮箱、手机号）

2.8.2.16角色管理

创建角色 分配角色的权限，包括各个功能菜单及子菜单的访问及增删改查权限，包括基于设备的查看访问权限

2.8.2.17操作日志

系统操作记录，操作人员、操作时间、操作地点

2.8.2.18系统设置

系统名称、LOGO，企业信息修改

2.8.3安卓及苹果APP界面参考

GIS 设备列表 设备监控

故障查询及记录 组态

l 实时、在线监测：实时汇集水源井、水泵、液位数据，直观的以数据列表、图形化等形式显示给用户；

l 监测 警：软件可以对任一监测点进行 警值设置，当监测数据超过此预设值时，可自动进行 警并记录该情况。

l 历史数据：查询历史数据信息，并能对这些历史数据进行分析，以列表、柱状图以及曲线的方式显示，能够直观的反映出设备的使用性能情况；

系统主要特点如下

l 系统的接入不改变现场缘由设备的完整性和正常运行，能准确可靠地连续监测、记录被监测设备的状态参数，及时有效地跟踪设备的状态变化，为重要设备检修提供数据支持；

l 系统具有分析、预警功能和多种 警输出接口，既可以通过手机APP监控系统 警，又可接常规 警装置，有利于预防事故的发生；

l 系统的配置可根据被监测设备的重要性、监测装置的投入成本等灵活选择；

3.1系统收益

基于“污水井盖在线监测系统”为企业带来切实的效益，主要体现在以下几个方面：

1. 污水井盖运行数据管理可视化，真正实现对水源井运行信息的综合性掌握；

2. 污水井盖参数数据信息汇总自动化，降低人员劳动强度，提高劳动效率；

3. 缩短了数据分析和统计的时间，及时发现问题，提高了管理人员处理问题的效率；

3.2 设备清单（明细表）

三、 结论

“污水井盖在线监测系统”施工较为简单，用户可轻松进行硬件及软件的部署！本系统现场检测意义显著，真正实现对现场电机的数据的信息化、管理规范化、分析科学化，将设备管理运维工作信息化改进真正落到实处，有利于成为企业产业升级、产业优化的利器，提升设备监测维护水平，有利于推进智能制造建设。