钡铼案例 污水处理远程监控系统的应用介绍

背景

这几年以来，随着国家对环保方面的重视，各地纷纷建立了自己的污水处理站。如何才能保护水资源让其循环利用达到节能减排，是目前急需解决的，正是污水处理项目对水资源的改善以及人民生活水平的提高有着重大的意义。

污水处理是一个复杂的过程，需要经过多个步骤和使用各种设备来处理污水，以保证其达到排放标准。这个过程中需要对各种设备进行监控和管理，以确保其正常运行，同时保护工人免受污染物、病原体或有害化学物质的伤害。

然而，传统的工业控制系统通常采用专用的硬件、软件和通信协议，这些系统之间难以实现互联互通，这给污水处理过程的自动化监控和管理带来了困难。因此，随着工业数字化发展，物联网、数字化逐渐联系越来越紧密，人们开始将这些技术应用到工业控制领域，以实现设备的互联互通和智能化管理。

钡铼一直是国内外污水处理项目中数控产品的重要供应商，由于客户站点中的设备数量和种类众多，支持的通讯协议也各不相同，为了采集设备的数据，钡铼最新研发的产品采用“多转一”或“多转多”的方式，支持OPC UA、MQTT、MODBUS等协议，这有助于实现项目数字化，智能化，而且降低物联网系统建设的工程和维护成本，并增强从现场到云端的数据安全性。

什么是OPC UA？

OPC是工业自动化领域的开放标准，基于微软的OLE、COM和DCOM技术，旨在消除自动化软件和硬件平台之间的互操作障碍。然而，OPC依赖于Windows系统，存在跨平台使用限制，需要复杂的DCOM配置，且通讯稳定性、安全性和远距离通讯能力有待提高。为了解决这些问题，OPC基金会开发了新一代OPC技术——OPC UA，实现了不同系统和不同协议设备之间的相互通信。因此，为了方便区分，上一代OPC技术称为OPC Classic，新一代的称为OPC UA。

OPC UA基于OPC基金会提供的新一代技术，提供安全，可靠和独立于厂商的，实现原始数据和预处理的信息从制造层级到生产计划或ERP层级的传输。通过OPC UA，所有需要的信息在任何时间，任何地点对每个授权的应用，每个授权的人员都可用。这种功能独立于制造厂商的原始应用，编程语言和操作系统。OPC UA采用互联网标准使用的安全技术，满足了完整性、机密性、可用性等三大安全需求。实现了使用数字签名的数据确认和严密的消息加密，使FA与IT安全互连。

需求

在污水处理厂实施远程监控环境和设备运行的系统必须面临环境挑战，因为污水处理厂的许多处理单元位于广阔的室外，这给部署数据采集和传输带来了困难。所以，不仅需要无线远程控制功能，同时还应具有信号强、覆盖广的特点，以保证数据传输的可靠性。最关键的端到云部分，该公司希望用最少的硬件来收集和上传水泵站数据配置。同时，控制单元和其他设备可能使用不同的通信协议，需要统一，以简化数据共享。

还有，由于系统柜内的空间有限，产品必须紧凑且易于安装，并在泵站的恶劣环境中提供必要的设备保护。

为了这个难题，钡铼为污水处理站提供一个污水处理站控制系统解决方案，中央控制室的工控设备为工控机，现场站分散部署大量PLC和支持OPC UA的分布式I/O模块。

系统组成

1. 钡铼支持OPC UA的分布式I/O模块BL206pro
2. PLC
3. 钡铼边缘计算工控机BL304

总体框架由工控机与PLC来对系统进行自动化的控制。PLC的可靠性与稳定性都是十分高的，而且它的抗干扰能力比较强，能很好地满足现场控制的需求，只是缺少一个数据分析处理的大脑；如果是工控机来控制，虽然有了方便性与灵活性，但是又没有了PLC的优点。将两者有机结合起来，可以做到优势互补。

这个系统的结构是上、下位机主从式的，各部分的功能分别是：

下位机：主控PLC，它与分布式I/O模块连接，I/O模块通过I/O口来采集现场污水处理设备的数据，来实现本地报警、状态判定与分站控制的功能。也就是说采用BL206Pro做PLC的扩展I/O模块，具有很好的通用性集成到各自的远程站点。

上位机：采用工控机，与PLC完美协同，将各个远程站点的数据（包括流量、水质、溶解氧、液位等）显示在平台上面，可满足实时显示现场设备运行状态并且远程点控设备，方便现场人员整体操控；功能包括状态显示、故障记录、时间日期、负荷记录、系统设置、参数设置、模式选择、报表统计以及实时数据显示等。此外，上位机连接着HMI、打印机等输入输出设备，有十分友好直观的操作界面。

下图是我们一个用户的实际应用案例系统框架图

系统优势

实时监测

工作人员实时在线了解污水处理站现场的设备运行状态、仪器仪表检测数据等重要参数，然后根据屏幕上显示的异常情况做出应对调整.

设备控制

通过实时控制可以实现水质监测，泵机打开等操作，即使用户不在现场也可以远程操控设备。

报警监测

如果设备出现故障，工控机会按照事先制定的预案启动故障报警功能并对故障进行初次处理，主要采用显示报警声音、画面方式提示污水处理站工作人员对故障进行处理。用户可以提前设备好设备报警和关闭的条件，达到设定的限度时，就会通过短信、APP、微信等方式通知用户及时进行处理。报警&事件显示，包括液位限制警告、添加剂警告、电机故障、温度报警、通讯故障等。

数据分析

工控机支持各个监测系统数据历史和报警历史和报警记录的储存，用户可以自己搜索某一时间段的异常，查看原因。

视频监控功能

工控机支持视频监控功能，支持海康威视等摄像头接入，并在手机端、电脑端随时随地查看现场情况。

定制化服务

如果现有功能无法满足你的需求，钡铼技术可以针对用户的需求提供定制化服务。

系统的效益

①可以使得不同地方的资源得到充分的利用，减少出差的次数。异地的专家可以直接通过云平台获得监控的数据，分析处理，进行远程调试。

②远程监控系统数据采集，可以实现数据实时采集，获得现场实时数据进行监控，可以为后续的维修提供数据保障。

③管理人员使用远程监控系统，不用自己到恶劣的环境现场进行监控，可以远程对数据进行设备调控，修复故障。

总结

钡铼污水处理站产品不仅对于设备及运行数据可以精准、实时采集，同时支持断点续传保证稳定、高效通讯，通过远程系统状态监测，可对处理站海量数据进行远程监测与分析，并通过工控机在线查看站点监控动态画面，及时掌握现场设备的运行状态&实时调度管理，真正展示了如何借助物联网技术监测分散的孤岛式处理站信息并将其上传云端，通过预防性保养和维护，做到防患于未然，省时、省力降本增效。

钡铼技术可根据用户需求，制定核心元器件品牌。如果大家还对钡铼产品有什么问题，或者配备的产品有什么问题可以拨打，我们将8小时内给您提供解决方案。

钡铼技术提供各种工业物联网解决方案。支持私有化定制部署。研发多种物联网硬件产品，用户可自行选择硬件接入，拥有更多自主权。

本期产品介绍

钡铼工控机

强烈推荐——BL304

? 最高可提供4路RS485/RS232，1路CAN口，2路网口，2路DI口，2路PWM口输出以及2路USB 接口，1路电源输入接口、1路HDMI视频显示接口。

? 支持多种工业通信协议Modbus、MQTT、OPC?UA、Profinet、EtherCAT、Ethernet/IP、BACnet/IP等；?

? 可运行Linux、Ubuntu、Debian、Android等OS，兼容Node-Red、QT、Python、C++等应用程序，支持MySQL、InfluxDB、SQLite等数据库。

?小巧的尺寸，DIN35导轨安装，让嵌入式ARM控制器BL304具有广泛的应用场景。

? 可支持4G/有线/无线上网功能；

? 支持芯片过热保护，过热自动降频或重启；

钡铼分布式I/O模块

强烈推荐——BL200

? 最大可接入32个 I/O?模块；

? 支持多种工业通信协议Modbus、MQTT、OPC?UA、Profinet、EtherCAT、Ethernet/IP、BACnet/IP等；?

? 支持接入阿里云、华为云、AWS云、Thingsboard、Ignition等；

??内置可编程逻辑控制、边缘计算；

? 现场侧和系统侧以及总线侧三者彼此电气隔离；

? 支持2?x?RJ45接口，集成交换机功能，可以建立线路拓扑，节约交换机或集线器；

插拔式设计，让接线变得更容易，并可方便地插接。分散式的结构设计更符合人机工程学，使其操作更容易。该系统的所有部件都是机械稳定的，适用于比较恶劣的工业环境，并具有IP20防护等级，用于可靠的电气连接。

通过以太网连接的菊花链拓扑，以便于安装减少对额外交换机的需求。无需协议网关，从而最大限度地降低部署和维护成本。还具有无与伦比的数据安全性，包括 OPC UA 标准提供的加密和证书登录。