板框厢式隔膜压滤机
引言
现阶段，远程监控系统在生产生活中得到推广应用，监控类产品数量不断增加，逐渐渗透到银行、交通、医疗与家具等领域。在物联网不断发展之下，远程监控范围变得更加广阔。在本文研究中，主要是在NB-IOT通信基础上，对压滤机进行状态监控并远程传输，立足于压滤机在污水处过程的状态参数，构建物联网远程监控系统，使多种工作环境需求得到充分满足，达到规范管理、节能降耗的目标。
污水处理现状
从总体来看，我国当前污水处理现状不容乐观，主要体现在以下方面。一是处理厂运行效率较低，以粗放式管理为主，一些进口的老旧设备存在不同程度的损坏，污水处理效率较低。虽然当前已经建成许多污水厂，但因城市自身的处理率较低，政府相关部门对此不够重视，污水处理方面的规划与投资不足，导致水污染治理工程建设受到阻碍；二是部分地区盲目选择处理工艺，未与当地实际情况相结合，过于注重热门工艺的引入，没有做到因地制宜，对水质、水量与用水等方面的考虑不周，导致部分污水处理设备闲置，难以正常投入使用，由此增加建设投资与运营成本；三是处理厂中进水池、沉淀池、格栅以及脱水机房中散发臭气，影响周围生态环境。部分污泥没有及时处置，一些废水使用后也未得到妥善处理，由此造成资源浪费与环境污染。
压滤机物联网监控系统设计
本系统主要包括三个层面，即感知层、网络层与应用层。数据采集模块的作用是对感知层物体编号、识别、采集与反馈等。通用消息中间件与数据管理平台可从感知层中采集数据，对数据信息进行预处理和通信。企业生产调度中间件可在应用层中采集与反馈，使其更加符合污水处理行业需求，由此在物联网的基础上构建远程监控系统。
设计需求
压滤机属于污水处理链条中的关键环节，始终受到社会广泛关注。据调查，截至2019年，我国污水处理能力为575亿吨，年污泥产量为4560万吨。在压滤机运行中，需要技术人员轮流值守，无法及时记录其工作时间与状态，难以实现有效的人机交互。在科技发展之下，用户对该设备提出新的要求，即引入物联网技术，提高该设备的自动化水平，实现远程调试、数据自动采集、远程故障诊断、无人值守与人机交互等功能。对此，在NB-IOT通信监控的压滤机基础上构建远程监控系统，具有低功耗、高覆盖率、低成本等特点，可在多种工作环境下应用。通过该系统的应用，用户可利用电脑网页、手机APP等对压滤机的运行状态与各项参数进行监视。通过物联网技术应用，使设备的技术含量得以提升，更具竞争力。在大数据分析下，用户可随时了解该设备的开机率、工作时长等，从而更加灵活的应对市场需求，促进产品更新换代。
系统构成
该系统主要以在线分析与应用需求研究为目标，利用自动化控制、计算机技术与专业软件构建而成，用于数据采集、分析、处理和存储的独立系统。在本文研究的监控系统中，包括采样模块、传输模块、远程管理模块等，上述部分相互独立又可协同运作，可确保整个系统安全可靠的运行。污水数据采集模块。该模块的作用在于检验污水处理情况，重点对处理流程中污水各物质含量变化进行分析。采集端设有准确可靠的取样系统，采用随机抽查的方式对各取样点数据进行采集和传输，将其输入到智能监控终端中，确保数据精准可靠；无线传输设备。该部件属于监测系统中的重要内容，主要包括局域网、NB-IOT网络等；数据管理中心。该系统主要包含数据接收、报警、数据分析与WEB发布四个子系统，每个子系统之间相互协同运作，共同完成数据接收、处理与发布等工作，属于监控系统的核心所在。监控设备中的四个子系统主要负责对现场数据进行实时采集与接收。在报警子系统中，主要借助移动通讯技术运行，当系统发生异常或者处于危险状态时，该系统便可立即向操作者发出警报；数据分析属于监控系统的核心所在，主要由操作者直接掌控，属于中枢分析单位；WEB发布系统属于该系统与外界之间关联的纽带，同时也是人们获取污水状态相关数据的主渠道，可通过该系统的应用查询污水处理相关信息，使污水处理监控人员及时了解污水处理质量，实时调整压滤机参数以便提高污水处理效率。
硬件设计数据采集中间件
该部分作为部署在感知层中应用，可实现污水处理全面感知目标，对物体进行感知和识别，采集和捕获一些信息。在该中间件中，利用各类总线网络与网络作支撑，将其分散到各地监控站中采集生产数据，并对其集中调度，采用一套公共数据采集平台进行数据管理与存储，为外部应用系统运行提供更多便利。通过该平台的应用，可使以往自控设备分布广、种类多无法统一管理的问题得到解决。在数据采集管理平台中，主要包括应用层、管理层、中间层与底层。其中，应用层包括外部应用系统与统计报表分析，可帮助管理者随时了解数据状态，该平台中还带有许多接口，可为应用系统提供更多山东华宇工学院 周 旭基于NB-IOT压滤机物联网远程监控系统设计数据支持；在管理层中，包括数据采集中介、远程管理、标签管理与数据存储四项内容，以采集中介为核心，通过远程管理与基础采集提高效率，从而节约更多的人力与物力投入；在中间层中，包括GPRS、光纤接入以及ADSL宽带等内容。硬件层中包含协议转换器，可将总线协议转变为TCP协议；网络层中包括光纤接入与网络接入等；底层属于自控系统，采集平台可直接从该系统中获取数据，如若条件不允许，也可从与之相对的组态软件中获取信息。数据通信中介：该部分的作用在于将感知信息经过基础承载网络传递到应用层中。在污水处理企业中，一般采用不规则的星形网络拓扑结构。例如，以厂为核心，将星形发散到下方的设备之中，也可以围绕着区域服务器，将其发散到下方的众多污水处理厂之中。生产调度与管控件：该部分主要是在系统应用层中实现。对厂站中的生产数据进行集中管理，将运行工艺充分体现出来，使设备运行状态更加清楚直观。对运行日报进行采集后自动生成综合报表，针对设备养护、维修等进行自动化管理，使年度计划与能耗分析均可触手可得。该部件是计算机技术与专家推断的综合产物，可对曝气池、水泵机组、压滤机等进行优化调度。同时，还可在人工智能的辅助下，对污水厂进行精细管理与控制，为管理者科学决策提供更多数据参考，为规范化管理与节能降耗等提供强有力的技术支持。
软件开发
该系统主要借助物联网，对用户服务系统软件进行开发。IONIC作为代码库，主要用于混合手机应用开发，支持电脑与手机双端运行。在该软件中利用MQQT协议对服务器信息进行收发，主要流程为：首先，连接服务器，将用户端与服务端连网后，用户端将CONNECT报文传送到服务端。在这一连接中，用户端只可发送一次报文，服务端需要将用户端发送第二个报文，将其作为协议违规处理，并将用户端的连接断开。在有效载荷中含有一个或者多个编码字段，如用户端唯一标识符，Will消息、Will主题、用户名与密码等等。除标识符意外，剩余字段均可自由选择，标志位对报头字段的可变性具有决定作用；然后，发布信息。PUBLISH控制报文在用户端与服务端之间相互传递；最后，订阅主题。用户端可向服务端发送报文，以此构建一个或者多个订阅，每位用户注册后可关注一个或者多个主题。为了将应用信息传递给相应的用户，服务端可将报文传递到用户端。该报文制定最大QOS等级，服务端可以此为依据将相应的信息传递给与之匹配的用户端。通过上述软硬件的开发与构建，可在NB-IOT通讯压滤机基础上利用物联技术构建科学的监控与服务系统，使设备数据采集更加精准可靠，缩短故障设备维修时间，提高设备利用效率，为企业谋取更多利益。
压滤机物联网监控系统功能实现
数据接收功能实现该模块作为监控系统中的重要内容，主要负责现场数据实时监测与接收。将收到的数据进行过滤和对比之后，剔除噪声数据。现场反控是指通过调整采集方案的方式，启动现场设施，利用参数对系统与设备进行反向控制。由于现场中的仪表类型不尽相同，所监测的数值与识别功能也有所区别，可对不同监测站的连接情况与运行情况综合分析，并将收到的信息存储到后台，起到数据保护与备份的作用。
数据分析功能实现
（1）将水体污染编号实时显示出来、原始信息查询、误差调整、有效数据审核与预报数据录入。
（2）对现场样本数据进行采集和记录，与自动监测数据对比后备份；针对异常数据进行分析，通过短信向指定对象实时分布报警信息。
（3）制作各类数据汇总报表、统计报表，并上传到指定位置。
（4）自定义监测采集方案，对现场自动采集器进行科学操作与维护；将现场设施与维护记录权限合理分配。（5）WEB用户注册认证、访客信息统计与权限设置等等。
报警功能
实现该模块在应用过程中，可借助通讯技术将警报信息传送到操作者的监测通信设备中，确保整体系统顺畅稳定，使操作者能够实时掌握系统的运行情况，并在异常情况下及时采取解决措施。
WEB发布功能
实现该模块作为系统与外界衔接的桥梁与纽带，可为广大用户监测污水状态提供接口，使市民都可实时了解城市水体质量，真实体现企业污水排放程度，引起企业的重视，并加大监督指导力度。该模块应用中发布的内容包括两项，一是当前水体状态与历史记录查询，提供更多水体质量监测报告，用户可借助该系统查询备份与修改；二是对系统中各项数据情况进行监测，并对监测结果与报告进行综合分析。
结语
综上所述，本文立足于当前污水处理现状，以NB-IOT通讯的压滤机为例，利用物联技术构建科学的监控与服务系统，对该系统的设计需求、系统构成、软硬件的开发与构建等进行分析，可在NB-IOT通讯的压滤机远程监控基础上，使设备数据采集更加精准可靠，充分实现数据接收功能、数据分析功能、报警功能以及WEB发布功能，由此缩短故障设备维修时间，提高设备利用效率。同时，在物联网技术应用下，借助污水自控系统对处理环节中的进、产、排三项工序进行远程监控，对下属泵站的压滤机与污水厂的水量、水质与设备状态等信息进行整合，使污水生产和处理均得到实时控制与精细管理。
