一種基于分層后備的污水處理廠工控系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于分層后備的污水處理廠工控系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括：系統(tǒng)調(diào)控組件和由預(yù)存數(shù)據(jù)構(gòu)成的資源數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)調(diào)控組件包括廠域調(diào)控模塊和多個區(qū)域調(diào)控模塊；區(qū)域調(diào)控模塊根據(jù)污水處理廠的不同工藝段進行預(yù)先設(shè)定，系統(tǒng)調(diào)控組件以區(qū)域調(diào)控模塊為主控層級，廠域調(diào)控模塊為后備層級；區(qū)域調(diào)控模塊接收工藝段中設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，并結(jié)合資源數(shù)據(jù)庫的預(yù)存數(shù)據(jù)，控制設(shè)備的工藝運行；廠域調(diào)控模塊接收污水處理廠中所有設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，在后備層級啟用時結(jié)合資源數(shù)據(jù)庫的預(yù)存數(shù)據(jù)，控制設(shè)備的工藝運行。基于分層后備的污水處理廠工控系統(tǒng)，通過分層后備的設(shè)計，能保證在工控系統(tǒng)局部出現(xiàn)故障后，污水處理廠的穩(wěn)定運行，節(jié)約運營成本。約運營成本。約運營成本。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種基于分層后備的污水處理廠工控系統(tǒng)及方法


[0001]本專利技術(shù)涉及污水處理的
，尤其涉及一種基于分層后備的污水處理廠工控系統(tǒng)及方法。

技術(shù)介紹

[0002]當(dāng)前，污水處理廠普遍采用了自動控制系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)根據(jù)相應(yīng)的控制邏輯，保證污水處理廠中各個設(shè)備的穩(wěn)定運行，減少人工干預(yù)和運營成本。
[0003]如專利CN114493237A給出了一種人工智能控制的工業(yè)污水處理監(jiān)控管控系統(tǒng)，包括主控中心，主控中心連接有數(shù)據(jù)采集模塊、監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)庫與反饋模塊，主控中心連接有云端系統(tǒng)，云端系統(tǒng)連接有用戶檢索模塊，且用戶檢索模塊連接在主控中心的端口上，可以將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至云端進行存儲，可以對數(shù)據(jù)管理與安全保護，可以根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，智能推薦污水處理策略。
[0004]如專利CN112506165A給出了污水處理遠程控制智能系統(tǒng)，包括中控室和污水處理系統(tǒng)，中控室與污水處理系統(tǒng)通過以太網(wǎng)技術(shù)搭建域網(wǎng)系統(tǒng)；域網(wǎng)系統(tǒng)包括信息接入模塊和信息輸出模塊；中控室包括控制系統(tǒng)。該方案通過遠程控制智能系統(tǒng)，利用互聯(lián)網(wǎng)將不同地方的污水處理現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息傳輸至中控室，工程師可以在中控室里實時看到每個項目的實時數(shù)據(jù)，而且可以無延時直接調(diào)節(jié)智能系統(tǒng)運行參數(shù)，并且能夠控制每個項目的各種設(shè)備，通過合理使用本污水處理遠程控制智能系統(tǒng)，使污水處理運營工作更高效，而且能夠有效降低事故風(fēng)險。
[0005]但是，以上類似的現(xiàn)有技術(shù)，普遍存在控制系統(tǒng)的規(guī)模龐大，分布的各個控制子站存在故障時，會導(dǎo)致多個設(shè)備的停運。同時，停運后針對故障的判別和處理也存在不夠及時的問題，故障類型的判別較為繁瑣且定位不準確，往往需要人工干預(yù)，增加了整個污水處理廠的運營成本。
[0006]因此，如何對污水處理廠的控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，保證工控系統(tǒng)在出現(xiàn)局部故障時，污水處理廠依然穩(wěn)定運行，以實現(xiàn)低運營成本、低系統(tǒng)故障、少人工干預(yù)的污水處理廠自動控制是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0007]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本專利技術(shù)提供了一種基于分層后備的污水處理廠工控系統(tǒng)及方法，采取自愈控制的邏輯，對系統(tǒng)調(diào)控組件的廠域調(diào)控和區(qū)域調(diào)控進行劃分和層級設(shè)定，分別作為主控和后備層級對污水處理廠的設(shè)備進行調(diào)控，控制設(shè)備的正常工藝運行。基于分層后備的污水處理廠工控系統(tǒng)，通過分層后備的設(shè)計，能保證在工控系統(tǒng)局部出現(xiàn)故障后，污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，節(jié)約運營成本。
[0008]第一方面，本專利技術(shù)提供一種基于分層后備的污水處理廠工控系統(tǒng)，包括：系統(tǒng)調(diào)控組件和由預(yù)存數(shù)據(jù)構(gòu)成的資源數(shù)據(jù)庫，預(yù)存數(shù)據(jù)為污水處理廠中各個設(shè)備的相關(guān)工藝參數(shù)及相關(guān)工藝參數(shù)的數(shù)值范圍，系統(tǒng)調(diào)控組件包括廠域調(diào)控模塊和多個區(qū)域調(diào)控模塊；
[0009]區(qū)域調(diào)控模塊根據(jù)污水處理廠的不同工藝段進行預(yù)先設(shè)定，系統(tǒng)調(diào)控組件以區(qū)域調(diào)控模塊為主控層級，廠域調(diào)控模塊為后備層級；
[0010]每個區(qū)域調(diào)控模塊接收對應(yīng)的工藝段中所有設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，并結(jié)合對應(yīng)設(shè)備在資源數(shù)據(jù)庫的預(yù)存數(shù)據(jù)，控制設(shè)備的工藝運行；
[0011]廠域調(diào)控模塊接收污水處理廠中所有設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，并為所有區(qū)域調(diào)控模塊的后備層級，在后備層級啟用時結(jié)合區(qū)域調(diào)控模塊的對應(yīng)設(shè)備在資源數(shù)據(jù)庫的預(yù)存數(shù)據(jù)，控制設(shè)備的工藝運行。
[0012]進一步的，工控系統(tǒng)還包括設(shè)備調(diào)控組件，設(shè)備調(diào)控組件包括配置在污水處理廠每個設(shè)備的端智能控制組件，端智能控制組件向系統(tǒng)調(diào)控組件傳輸對應(yīng)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，并通過接收系統(tǒng)調(diào)控組件的指令控制對應(yīng)設(shè)備的工藝運行。
[0013]進一步的，系統(tǒng)調(diào)控組件中的廠域調(diào)控模塊和每個區(qū)域調(diào)控模塊均包括分析處理單元和工藝插件；
[0014]分析處理單元訂閱接收對應(yīng)設(shè)備所配置的端智能控制組件傳輸?shù)倪\行數(shù)據(jù)，并通過讀取工藝插件，調(diào)用資源數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)設(shè)備的預(yù)存數(shù)據(jù)，基于對運行數(shù)據(jù)和預(yù)存數(shù)據(jù)的分析，給出分析結(jié)果并向端智能控制組件傳輸指令，控制對應(yīng)設(shè)備的工藝運行。
[0015]進一步的，工藝插件為動態(tài)鏈接庫文件，動態(tài)鏈接庫文件包括配置索引及執(zhí)行索引；
[0016]讀取工藝插件，調(diào)用資源數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)設(shè)備的預(yù)存數(shù)據(jù)，具體包括：
[0017]分析處理單元解析動態(tài)鏈接庫文件，并讀取到動態(tài)鏈接庫文件中的配置索引，根據(jù)配置索引獲取鏈接到的資源數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)設(shè)備的預(yù)存數(shù)據(jù)；
[0018]基于對運行數(shù)據(jù)和預(yù)存數(shù)據(jù)的分析，給出分析結(jié)果并向端智能控制組件傳輸指令，具體包括：
[0019]配置索引獲取分析處理單元接收的運行數(shù)據(jù)，并完成與預(yù)存數(shù)據(jù)的配對比較；
[0020]配置索引將配對比較的結(jié)果傳輸給分析處理單元，分析處理單元將處理信號傳遞給執(zhí)行索引；
[0021]執(zhí)行索引根據(jù)配對比較的結(jié)果，形成修訂運行數(shù)據(jù)的指令，并將指令通過分析處理單元傳輸給端智能控制組件。
[0022]進一步的，系統(tǒng)調(diào)控組件以區(qū)域調(diào)控模塊為主控層級，廠域調(diào)控模塊為后備層級，具體包括：
[0023]以污水處理廠中的每個設(shè)備為銜接點，連接組建包括調(diào)控該設(shè)備的端智能控制組件、區(qū)域調(diào)控模塊及廠域調(diào)控模塊的通信局域網(wǎng)；
[0024]區(qū)域調(diào)控模塊及端智能控制組件在通信局域網(wǎng)內(nèi)均按心跳時間間隔分別廣播第一心跳包和可攜帶控制告警信號的第二心跳包；
[0025]廠域調(diào)控模塊根據(jù)第一心跳包和第二心跳包進行判定分析，并決定是否作為后備層級啟動。
[0026]進一步的，結(jié)合生存時間T
I
和通信局域網(wǎng)的延遲時間T
D
，計算得出廣播第一心跳包和第二心跳包的心跳時間間隔T
S
。
[0027]進一步的，廠域調(diào)控模塊根據(jù)第一心跳包和第二心跳包進行判定分析，并決定是否作為后備層級啟動，具體包括：
[0028]分別標定區(qū)域調(diào)控模塊和端智能控制組件廣播的第一心跳包和第二心跳包的時刻為T1?
mark
和T2?
mark
；
[0029]實時采集廠域調(diào)控模塊接收第一心跳包和第二心跳包的時刻分別為T1?
now
和T2?
now
；
[0030]根據(jù)標定和實時采集的時刻分別計算第一心跳包和第二心跳包傳輸?shù)臅r間間隔T1?
i
和T2?
i
；
[0031]分別比較T1?
i
和T2?
i
與閾值時間的關(guān)系，并解析第二心跳包，給出判定的系統(tǒng)故障類型，并決定廠域調(diào)控模塊是否作為后備層級啟動；
[0032]若T1?
i
＜nT
S
，則判定為區(qū)域調(diào)控模塊正常，廠域調(diào)控模塊不啟動；
[0033]若T1?
i
≥nT
S
且T2?
i
＜nT
S
，同時，解析出第二心跳包內(nèi)存在控制告警信號，則判定為區(qū)域調(diào)控模塊故障，廠域調(diào)控模塊作為后備層級啟動，并給出廠域調(diào)控模塊啟動的警示信號；
[0034]若T1?
i...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于分層后備的污水處理廠工控系統(tǒng)，其特征在于，包括：系統(tǒng)調(diào)控組件和由預(yù)存數(shù)據(jù)構(gòu)成的資源數(shù)據(jù)庫，預(yù)存數(shù)據(jù)為污水處理廠中各個設(shè)備的相關(guān)工藝參數(shù)及相關(guān)工藝參數(shù)的數(shù)值范圍，系統(tǒng)調(diào)控組件包括廠域調(diào)控模塊和多個區(qū)域調(diào)控模塊；區(qū)域調(diào)控模塊根據(jù)污水處理廠的不同工藝段進行預(yù)先設(shè)定，系統(tǒng)調(diào)控組件以區(qū)域調(diào)控模塊為主控層級，廠域調(diào)控模塊為后備層級；每個區(qū)域調(diào)控模塊接收對應(yīng)的工藝段中所有設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，并結(jié)合對應(yīng)設(shè)備在資源數(shù)據(jù)庫的預(yù)存數(shù)據(jù)，控制設(shè)備的工藝運行；廠域調(diào)控模塊接收污水處理廠中所有設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，并為所有區(qū)域調(diào)控模塊的后備層級，在后備層級啟用時結(jié)合區(qū)域調(diào)控模塊的對應(yīng)設(shè)備在資源數(shù)據(jù)庫的預(yù)存數(shù)據(jù)，控制設(shè)備的工藝運行。2.如權(quán)利要求1所述的基于分層后備的污水處理廠工控系統(tǒng)，其特征在于，工控系統(tǒng)還包括設(shè)備調(diào)控組件，設(shè)備調(diào)控組件包括配置在污水處理廠每個設(shè)備的端智能控制組件，端智能控制組件向系統(tǒng)調(diào)控組件傳輸對應(yīng)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，并通過接收系統(tǒng)調(diào)控組件的指令控制對應(yīng)設(shè)備的工藝運行。3.如權(quán)利要求2所述的基于分層后備的污水處理廠工控系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)調(diào)控組件中的廠域調(diào)控模塊和每個區(qū)域調(diào)控模塊均包括分析處理單元和工藝插件；分析處理單元訂閱接收對應(yīng)設(shè)備所配置的端智能控制組件傳輸?shù)倪\行數(shù)據(jù)，并通過讀取工藝插件，調(diào)用資源數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)設(shè)備的預(yù)存數(shù)據(jù)，基于對運行數(shù)據(jù)和預(yù)存數(shù)據(jù)的分析，給出分析結(jié)果并向端智能控制組件傳輸指令，控制對應(yīng)設(shè)備的工藝運行。4.如權(quán)利要求3所述的基于分層后備的污水處理廠工控系統(tǒng)，其特征在于，工藝插件為動態(tài)鏈接庫文件，動態(tài)鏈接庫文件包括配置索引及執(zhí)行索引；讀取工藝插件，調(diào)用資源數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)設(shè)備的預(yù)存數(shù)據(jù)，具體包括：分析處理單元解析動態(tài)鏈接庫文件，并讀取到動態(tài)鏈接庫文件中的配置索引，根據(jù)配置索引獲取鏈接到的資源數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)設(shè)備的預(yù)存數(shù)據(jù)；基于對運行數(shù)據(jù)和預(yù)存數(shù)據(jù)的分析，給出分析結(jié)果并向端智能控制組件傳輸指令，具體包括：配置索引獲取分析處理單元接收的運行數(shù)據(jù)，并完成與預(yù)存數(shù)據(jù)的配對比較；配置索引將配對比較的結(jié)果傳輸給分析處理單元，分析處理單元將處理信號傳遞給執(zhí)行索引；執(zhí)行索引根據(jù)配對比較的結(jié)果，形成修訂運行數(shù)據(jù)的指令，并將指令通過分析處理單元傳輸給端智能控制組件。5.如權(quán)利要求2所述的基于分層后備的污水處理廠工控系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)調(diào)控組件以區(qū)域調(diào)控模塊為主控層級，廠域調(diào)控模塊為后備層級，具體包括：以污水處理廠中的每個設(shè)備為銜接點，連接組建包括調(diào)控該設(shè)備的端智能控制組件、區(qū)域調(diào)控模塊及廠域調(diào)控模塊的通信局域網(wǎng)；區(qū)域調(diào)控模塊及端智能控制組件在通信局域網(wǎng)內(nèi)均按心跳時間間隔分別廣播第一心跳包和可攜帶控制告警信號的第二心跳包；廠域調(diào)控模塊根據(jù)第一心跳包和第二心跳包進行判定分析，并決定是否作為后備層級啟動。
6.如權(quán)利要求5所述的基于分層后備的污水處理廠工控系統(tǒng)，其特征在于，結(jié)合生存時間T
I
和通信局域網(wǎng)的延遲時間T
D
，計算得出廣播第一心跳包和第二心跳包的心跳時間間隔T
S
。7.如權(quán)利要求6所述的基于分層后備的污水處理廠工控系統(tǒng)，其特征在于，廠域調(diào)控模塊根據(jù)第一心跳包和第二心跳包進行判定分析，并決定是否作為后備層級啟動，具體包括：分別標定區(qū)域調(diào)控模塊和端智能控制組件廣播的第一心跳包和第二心跳包的時刻為T1?
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和T2?
mark
；實時采集廠域調(diào)控模塊接收第一心跳包和第二心跳包的時刻分別為T1?
no...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：侯鋒，張偉，方運川，黃小林，龐洪濤，王桂鋒，傅忻，
申請(專利權(quán))人：國投信開水環(huán)境投資有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：