夾持式電磁流量計在遠程控制系統(tǒng)功能設計與效果分析
點擊次數(shù)：1854 發(fā)布時間：2021-01-01 13:31:09
【摘 要】 針對農(nóng)村污水治理設施呈現(xiàn)點多、量大、面廣、位置偏遠等特點，運行維護管理難度大。為破解運行維護管理難題，系統(tǒng)將實現(xiàn)夾持式電磁流量計數(shù)據(jù)收集更全面，查詢更快捷，大大提高數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)采集、問題上報、問題處置以及統(tǒng)計決策的效率。
１ 電氣硬件設計選型
根據(jù)農(nóng)村污水處理的特點以及選用的工藝，用于污水處理的設備主要有污水提升泵，回流泵，曝氣風機。鑒于原有的農(nóng)村污水處理設施不能夠根據(jù)水質(zhì)水量自動運行，我們的電氣設計中加入了相應的儀器儀表主要有電量表、設備電流采集器、夾持式電磁流量計、超聲波液位計、PH 計、ORP、溶氧儀、等儀器儀表。并且采用 LS 產(chǎn)電 PLC 與繁易智能遠控平臺相結(jié)合的多方位的控制方式，保證安全、高效、穩(wěn)定運行，控制回路采用施耐德低壓元氣件。
2 數(shù)據(jù)采集與PLC程序編輯
農(nóng)村污水處理遠程控制系統(tǒng)中的繁易云平臺主要通過 Modbus 串行通訊協(xié)議采集儀表數(shù)據(jù)。與 PLC 通訊，Modbus 是一種串行通信協(xié)議，是 Modicon 公司（現(xiàn)在的施耐德電氣 Schneider Electric）于1979年為使用可編程邏輯控制器（PLC）通信而發(fā)表。Modbus 已經(jīng)成為工業(yè)領域通信協(xié)議的業(yè)界標準（De facto），并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設備之間常用的連接方式。我們設計使用 Modbus 通信協(xié)議的主要原因有 ：
①公開發(fā)表并且無版權(quán)要求 ；②易于部署和維護 ；③我們的夾持式電磁流量計及其他儀器儀表和 LS 產(chǎn)電的 PLC 均支持其通訊方式 ；④ Modbus 允許多個 ( 大約240個 ) 設備連接在同一個網(wǎng)絡上進行通信，我們農(nóng)村污水處理中用到的電量表、設備電流采集器、超聲波液位計、PH 計、ORP、溶氧儀、出水夾持式電磁流量計等儀器儀表可同時采集，并且將結(jié)果發(fā)送給計算機。在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）中，Modbus 通常用來連接監(jiān)控計算機和遠程終端控制系統(tǒng)（RTU）。LS 產(chǎn)電 PLC根據(jù)超聲波液位計的水位情況，自動控制污水提升泵提升廢水，根據(jù) ORP 和溶氧儀的數(shù)據(jù)自動控制曝氣風機的運行，自動運行數(shù)據(jù)通過繁易智能遠控平臺實時傳輸。PLC 根據(jù)超聲波液位計的水位自動控制水泵，解決了原有電氣控制中水泵人工啟動，不能根據(jù)水量情況實時運行。根據(jù) ORP 和溶氧儀數(shù)據(jù)控制風機，解決了看管人員不了解水質(zhì)情況盲目24小時不間斷的讓風機曝氣。
3 遠程控制系統(tǒng)功能開發(fā)與畫面設計
（1）通過左側(cè)導航欄，點擊“運營中心”子菜單“運營儀表盤”，顯示“設備總數(shù)”、“在線設備數(shù)”、“報警設備數(shù)”和“離線設備數(shù)”等相關數(shù)據(jù)。通過左側(cè)導航欄，點擊“運營中心”子菜單“地圖監(jiān)控”，顯示所有設施“在線 / 離線”情況，點擊后會顯示相關設備信息，可直接點擊進入“監(jiān)控詳情”。
（2）通過左側(cè)導航欄，點擊“消息中心”子菜單“收件箱”，在此收錄了所有通知信息，包括故障報警、服務工單、軟件更新等信息，點擊信息直接進入相關界面。
（3）通過左側(cè)導航欄，點擊“設備中心”子菜單“設備監(jiān)控”，可根據(jù)設施所屬地區(qū)或所屬客戶或模板名稱進行索引，找對應設施，進入“畫面監(jiān)控”界面 ；“文字畫面”中指示燈的顏色和文字直觀反應系統(tǒng)和各設備的狀態(tài)。在“自動”模式下設施按照設定程序自動運行，切換至“云控”模式可以通過按鈕實現(xiàn)遠程啟停設備。“設備監(jiān)控”還包括“當前報警”、 “歷史報警”、 “歷史數(shù)據(jù)”、 “視頻監(jiān)控”、 “設備信息”和“設備工單”等模塊，通過大數(shù)據(jù)“云”把所有設施數(shù)據(jù)存儲并供**調(diào)取。“歷史數(shù)據(jù)”模塊中對“夾持式電磁流量計顯示的瞬時流量”、 “夾持式電磁流量計顯示的累積流量”、“電機電流”和“實時電量”數(shù)據(jù)進行云存儲，可以列表或圖表方式讀取設定時間段內(nèi)數(shù)據(jù)，并提供數(shù)據(jù)下載。
（4）通過左側(cè)導航欄，點擊“服務中心”子菜單“工單管理”，能全面了解各設施報修、維保服務情況，通過“查看流程”實現(xiàn)服務過程可追溯性。
（5）根據(jù)存儲于云服務器中的數(shù)據(jù)，設計可供監(jiān)管人員、運維人員可以監(jiān)控，操作的網(wǎng)頁端平臺和手機 APP 客戶端。
4 遠程控制效果分析
①所有的污水設施站點在網(wǎng)頁或 APP 端顯示詳細的定位地址，設備運行狀態(tài)一目了然 ；②故障信息實時顯示，并以文本的形式實時推送，讓維護管理人員*一時間知道故障站點名稱，故障原因，如何解決 ；③運維人員可以**在網(wǎng)頁端或手機 APP 端啟動設備，并根據(jù)流量、設備的運行電流來判斷水泵是否堵塞，風機是否反轉(zhuǎn)等 ；④夾持式電磁流量計工作過程中的實時流量，歷史流量，實時電流以及污水站的用電量等儀器儀表的數(shù)據(jù)可以生成表格，存儲在云服務器中，供監(jiān)管人員和維護管理人員查閱 ；⑤站點的維修、設備的保養(yǎng)可以在平臺中生成維護記錄，方便對污水處理站運行情況的監(jiān)督。
5 結(jié)束語
農(nóng)村污水處理遠程控制系統(tǒng)，監(jiān)管人員和維護管理人員可以通過電腦及手機客戶端實現(xiàn)對設備進行統(tǒng)一的查詢、監(jiān)管、運維管理工作。掌握運行質(zhì)量、提高夾持式電磁流量計的管護及運行效率，通過數(shù)據(jù)分析，對設備的運行時間、出現(xiàn)的故障類型和次數(shù)進行有效分析統(tǒng)計，進一步提高設備養(yǎng)護管理水平，系統(tǒng)又針對性的解決了農(nóng)村污水處理設施點多、量大、面廣、位置偏遠、無人值守、維護人員技術(shù)水平有限、電氣控制方式落后監(jiān)管困難等突出問題。
１ 電氣硬件設計選型
根據(jù)農(nóng)村污水處理的特點以及選用的工藝，用于污水處理的設備主要有污水提升泵，回流泵，曝氣風機。鑒于原有的農(nóng)村污水處理設施不能夠根據(jù)水質(zhì)水量自動運行，我們的電氣設計中加入了相應的儀器儀表主要有電量表、設備電流采集器、夾持式電磁流量計、超聲波液位計、PH 計、ORP、溶氧儀、等儀器儀表。并且采用 LS 產(chǎn)電 PLC 與繁易智能遠控平臺相結(jié)合的多方位的控制方式，保證安全、高效、穩(wěn)定運行，控制回路采用施耐德低壓元氣件。
2 數(shù)據(jù)采集與PLC程序編輯
農(nóng)村污水處理遠程控制系統(tǒng)中的繁易云平臺主要通過 Modbus 串行通訊協(xié)議采集儀表數(shù)據(jù)。與 PLC 通訊，Modbus 是一種串行通信協(xié)議，是 Modicon 公司（現(xiàn)在的施耐德電氣 Schneider Electric）于1979年為使用可編程邏輯控制器（PLC）通信而發(fā)表。Modbus 已經(jīng)成為工業(yè)領域通信協(xié)議的業(yè)界標準（De facto），并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設備之間常用的連接方式。我們設計使用 Modbus 通信協(xié)議的主要原因有 ：
①公開發(fā)表并且無版權(quán)要求 ；②易于部署和維護 ；③我們的夾持式電磁流量計及其他儀器儀表和 LS 產(chǎn)電的 PLC 均支持其通訊方式 ；④ Modbus 允許多個 ( 大約240個 ) 設備連接在同一個網(wǎng)絡上進行通信，我們農(nóng)村污水處理中用到的電量表、設備電流采集器、超聲波液位計、PH 計、ORP、溶氧儀、出水夾持式電磁流量計等儀器儀表可同時采集，并且將結(jié)果發(fā)送給計算機。在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）中，Modbus 通常用來連接監(jiān)控計算機和遠程終端控制系統(tǒng)（RTU）。LS 產(chǎn)電 PLC根據(jù)超聲波液位計的水位情況，自動控制污水提升泵提升廢水，根據(jù) ORP 和溶氧儀的數(shù)據(jù)自動控制曝氣風機的運行，自動運行數(shù)據(jù)通過繁易智能遠控平臺實時傳輸。PLC 根據(jù)超聲波液位計的水位自動控制水泵，解決了原有電氣控制中水泵人工啟動，不能根據(jù)水量情況實時運行。根據(jù) ORP 和溶氧儀數(shù)據(jù)控制風機，解決了看管人員不了解水質(zhì)情況盲目24小時不間斷的讓風機曝氣。
3 遠程控制系統(tǒng)功能開發(fā)與畫面設計
（1）通過左側(cè)導航欄，點擊“運營中心”子菜單“運營儀表盤”，顯示“設備總數(shù)”、“在線設備數(shù)”、“報警設備數(shù)”和“離線設備數(shù)”等相關數(shù)據(jù)。通過左側(cè)導航欄，點擊“運營中心”子菜單“地圖監(jiān)控”，顯示所有設施“在線 / 離線”情況，點擊后會顯示相關設備信息，可直接點擊進入“監(jiān)控詳情”。
（2）通過左側(cè)導航欄，點擊“消息中心”子菜單“收件箱”，在此收錄了所有通知信息，包括故障報警、服務工單、軟件更新等信息，點擊信息直接進入相關界面。
（3）通過左側(cè)導航欄，點擊“設備中心”子菜單“設備監(jiān)控”，可根據(jù)設施所屬地區(qū)或所屬客戶或模板名稱進行索引，找對應設施，進入“畫面監(jiān)控”界面 ；“文字畫面”中指示燈的顏色和文字直觀反應系統(tǒng)和各設備的狀態(tài)。在“自動”模式下設施按照設定程序自動運行，切換至“云控”模式可以通過按鈕實現(xiàn)遠程啟停設備。“設備監(jiān)控”還包括“當前報警”、 “歷史報警”、 “歷史數(shù)據(jù)”、 “視頻監(jiān)控”、 “設備信息”和“設備工單”等模塊，通過大數(shù)據(jù)“云”把所有設施數(shù)據(jù)存儲并供**調(diào)取。“歷史數(shù)據(jù)”模塊中對“夾持式電磁流量計顯示的瞬時流量”、 “夾持式電磁流量計顯示的累積流量”、“電機電流”和“實時電量”數(shù)據(jù)進行云存儲，可以列表或圖表方式讀取設定時間段內(nèi)數(shù)據(jù)，并提供數(shù)據(jù)下載。
（4）通過左側(cè)導航欄，點擊“服務中心”子菜單“工單管理”，能全面了解各設施報修、維保服務情況，通過“查看流程”實現(xiàn)服務過程可追溯性。
（5）根據(jù)存儲于云服務器中的數(shù)據(jù)，設計可供監(jiān)管人員、運維人員可以監(jiān)控，操作的網(wǎng)頁端平臺和手機 APP 客戶端。
4 遠程控制效果分析
①所有的污水設施站點在網(wǎng)頁或 APP 端顯示詳細的定位地址，設備運行狀態(tài)一目了然 ；②故障信息實時顯示，并以文本的形式實時推送，讓維護管理人員*一時間知道故障站點名稱，故障原因，如何解決 ；③運維人員可以**在網(wǎng)頁端或手機 APP 端啟動設備，并根據(jù)流量、設備的運行電流來判斷水泵是否堵塞，風機是否反轉(zhuǎn)等 ；④夾持式電磁流量計工作過程中的實時流量，歷史流量，實時電流以及污水站的用電量等儀器儀表的數(shù)據(jù)可以生成表格，存儲在云服務器中，供監(jiān)管人員和維護管理人員查閱 ；⑤站點的維修、設備的保養(yǎng)可以在平臺中生成維護記錄，方便對污水處理站運行情況的監(jiān)督。
5 結(jié)束語
農(nóng)村污水處理遠程控制系統(tǒng)，監(jiān)管人員和維護管理人員可以通過電腦及手機客戶端實現(xiàn)對設備進行統(tǒng)一的查詢、監(jiān)管、運維管理工作。掌握運行質(zhì)量、提高夾持式電磁流量計的管護及運行效率，通過數(shù)據(jù)分析，對設備的運行時間、出現(xiàn)的故障類型和次數(shù)進行有效分析統(tǒng)計，進一步提高設備養(yǎng)護管理水平，系統(tǒng)又針對性的解決了農(nóng)村污水處理設施點多、量大、面廣、位置偏遠、無人值守、維護人員技術(shù)水平有限、電氣控制方式落后監(jiān)管困難等突出問題。