农村小型污水处理站监控系统总体设计及关键监控技术的研究

汤达宏

摘 要：随着我国环保政策的推行和实施，在全国各地区对农村污水处理装置建设的大力推动下，农村污水处理站的数量增长也是巨大的，但是目前在农村小型污水处理站的监控方面还存在很多问题，监控系统不够完善，不利于相关管理工作的有效实施。这就需要在农村小型污水处理站实际运行的过程中，做好监控系统的总体设计，合理采用先进的关键技术，从根本上提升农村小型污水处理站的监控工作有效性，为后续工作的高效化实施和发展夯实基础。

关键词：农村小型污水处理站;监控系统总体设计;关键监控技术

农村小型污水处理站的监控系统总体设计工作中，应该结合现场设备运作、日常维护和监管监督的特点，做好系统的总体设计工作，积极采用软件与硬件关键监控技术，提升监控系统的运行水平和效果，满足当前的农村小型污水处理站的监控系统运行发展需求，形成良好的监控模式与体系。

一、农村小型污水处理站监控系统总体设计原则

在农村小型污水处理站监控系统总体设计工作中，应该遵循相关的设计原则，确保各方面设计工作的有效实施。首先，应该遵循经济性、安全性、可靠性的设计原则，完善系统的功能，不仅需要具备站内的监控功能，还需要具有一定的业务考核分析评价性能。其次，遵循先进性的原则，保证监控系统的先进性水平，积极采用软件技术完善监控系统的功能，实现数字化管理，解决人手不足的问题，提高工作效率，降低人工成本。使用模块化设计方式与结构化设计的方式，增强系统的扩展性，形成业务关联系性的监管模式。最后，应该遵循可靠性的原则，在设计监控系统期间可以提升整体系统的可靠性，保证系统的良好应用。

二、农村小型污水处理站监控系统总体设计措施

（一）提升处理系统自动化水平

研究农村小型污水处理设施的治理工艺特点和监管目的，需制定现场控制系统的标准化模式以及数据对外交换的方式。应用工业可编程逻辑器，进行一系列的逻辑控制与数据收集，实行现场设备控制从基础的电气运转控制到数字逻辑应用控制的提升，最终达到现场可根据治理工艺的24小时无人值守的自动化控制，同时也可通过应用软件现实远程控制。

（二）数据通信的设计措施

近年来在我国数字化技术、智能化技术快速发展的过程中，农村小型污水处理站中的计算机监控设备相互之间的通信系统开始不断完善，从之前的串口通讯转变成为以太网与现场总线通讯形式，为了确保监控系统中的通信完善性，应该注重对网络内部通信的设计，保证整体的内部通信设计效果。首先，应该注重控制系统和调度中心之间的通信设计，如果相互之间的通信数据较少，就可以使用无线串行的通信设计措施，确保数据信息的良好传输处理。其次，在控制系统本身通信设计的过程中，尽量采用以太网的设计方式，简化整体结构，加快数据信息的传输速度，降低通信成本，在其中高效化应用TCP/IP协议，这样不仅能够提升监控系统通信设计的合理性与可靠性，还能满足当前的监控系统整体运行发展需求。最后，应该重点关注现地控制层方面的通信设计，提升总线的利用率，尽可能缩短总线距离，加快监控信息的收集传输速度，改善通讯系统的运行现状，借助通信技术识别监控系统中的错误信息，便于针对性解决问题[1]。

（三）合理设计网络结构

在监控系统总体设计的过程中，应该合理设计相关的网络结构，保证网络系统的完善性。首先，应重点开展网络拓扑结构的设计工作，设计总线类型、环形类型与星型类型的网络拓扑，利用计算机设备开展拓扑结构的分析工作与对比工作，按照污水处理站的具体状况，筛选最佳的网络拓扑结构，保证各方面工作的有效开展。其次，应该重点选择网络通信介质方式，主要涉及到双绞线形式、无线形式、光缆形式等等，可以结合污水处理站的具体情况选用，确保传输介质的完善性与可靠性，预防出现监控系统的设计问题。

（四）合理设计监控系统结构模式

農村小型污水处理站在设计监控系统的过程中，应该重点关注监控系统结构模式的合理设计，积极借鉴国内外的成功经验，分析典型系统结构，在国家和行业的标准规范、安全要求、管理制度的基础下，运用物联网技术，设计系统。系统逻辑结构由感知层、数据采集层、数据传输层、数据接口层、数据分析层、应用层和展示层构成。首先感知层应以规范先进的标准，结合治理工艺特点，主要的考核指标，将现场控制系统与在线仪器的监测数据信息以及故障报警信息通过规范的工业通信协议进行采集，其次通过无线网或有线网将数据传输到中心服务器。平台通过数据规范接口、各子站数据上报规范接口把现场端的数据保存下来，具备数据补足功能，对因断电、设备故障等因素引起缺数情况，可待恢复正常后进行自动或手工补足数据，以确保数据的完整性。最后通过对设备运转率、水质参数变化、废水处理效率、设备故障率、设备操作信息等数据进行分析，来获得不同类型的设备在不同区域内的使用情况、设备改进或工艺改良后的所产生的实际效果、区域行业动向等大量的有价值的信息。经过分析后的数据可以用作综合展示、报表生成、向其他系统推送等，整个平台实现的功能可以通过PC客户端或移动APP进行应用，为处理站点管理人员提供先进可靠的监管平台，帮助相关管理人员完成各种业务流程。

三、农村小型污水处理站监控系统关键技术

（1）自动化技术

采用自动化技术对设备或生产过程在不需要人工直接干预的情况下，按预期的目标实现测量、操纵等信息处理和过程控制，达到小型污水处理装置的全天候无人值守的自动化运行，降低人力投入。根据处理工艺需求，获取生产状态信息和数据，提供可靠的技术保障。

（2） 物联网技术

物联网技术为污水处理站点设备和传感提供了与数据平台以及其他设备交互的方式，具备安全可靠的信息处理传输能力。采用物联网架构框架标准，实现用户智能化、可视化的管理现场设备，在整合相关物联网技术资源构建监控系统的基础上，结合监控总体系统的设计需求和特点，积极使用物联网技术，形成良好的技术模式和机制，保证技术的良好应用。

（3）云技术

运用云计算技术，建立相应的监控监管运维云服务平台。为管理者提供对现场设备运行情况、运维信息的掌握，可对运维商日常巡检的工作情况，对故障设备的处理情况及异常情况发生后的响应效率等工作进行监督。

（4）大数据分析技术

通过平台数据统计分析及历史数据的存储，可获得每天、周、月、季度和年的站点统计数据，同时可以进行对比分析，为管理者提供全面的项目信息。数据积累后，经行业人工智能和机器学习算法，进行更深层次的设备运行工艺优化、异常预测分析，运维方式改善等数据科学应用。在采用大数据分析技术的过程中，应该结合目前的监控工作标准与要求，制定完善的大数据分析计划和方案，在严格应用大数据技术开展各项数据分析工作的情况下，有效性、实时性、针对性完成监控任务，不断增强监控工作的效果。

结语

农村小型污水处理站监控系统的总体设计较为重要，相关部门在实际的设计工作中应该归纳总结丰富的经验，合理开展各个系统的设计工作，提升整体监控系统的运行水平。在此期间还应该积极采用软件关键技术、抗干扰关键技术与防雷关键技术，提升监控系统运行水平，保证监控系统的良好运行和发展，便于针对性监控污水处理站的实际情况，提升整体监控系统的运行效果。

参考文献：

[1]穆杨.PLC控制及远程监控在中小型生活污水处理站中的应用[J].建筑工程技术与设计，2018，35（12）：337-344.

[2]王慧娟.PLC控制及远程监控在中小型生活污水处理站中的应用[J].农技服务，2017，34（7）：157-167.

[3]谭健，郭明爱.分散式污水处理站远程监控系统的研究与设计[J].山西建筑，2019，45（2）：257-258.

[4]于艳霞.智能化仪表在污水处理中的应用[J].数字化用户，2017，23（43）：80-99.

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