一种基于分层后备的污水处理厂工控系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于分层后备的污水处理厂工控系统及方法，系统包括：系统调控组件和由预存数据构成的资源数据库，系统调控组件包括厂域调控模块和多个区域调控模块；区域调控模块根据污水处理厂的不同工艺段进行预先设定，系统调控组件以区域调控模块为主控层级，厂域调控模块为后备层级；区域调控模块接收工艺段中设备的运行数据，并结合资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行；厂域调控模块接收污水处理厂中所有设备的运行数据，在后备层级启用时结合资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行。基于分层后备的污水处理厂工控系统，通过分层后备的设计，能保证在工控系统局部出现故障后，污水处理厂的稳定运行，节约运营成本。约运营成本。约运营成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分层后备的污水处理厂工控系统及方法


[0001]本专利技术涉及污水处理的
，尤其涉及一种基于分层后备的污水处理厂工控系统及方法。

技术介绍

[0002]当前，污水处理厂普遍采用了自动控制系统，自动控制系统根据相应的控制逻辑，保证污水处理厂中各个设备的稳定运行，减少人工干预和运营成本。
[0003]如专利CN114493237A给出了一种人工智能控制的工业污水处理监控管控系统，包括主控中心，主控中心连接有数据采集模块、监控模块、数据库与反馈模块，主控中心连接有云端系统，云端系统连接有用户检索模块，且用户检索模块连接在主控中心的端口上，可以将采集的数据发送至云端进行存储，可以对数据管理与安全保护，可以根据采集的数据，智能推荐污水处理策略。
[0004]如专利CN112506165A给出了污水处理远程控制智能系统，包括中控室和污水处理系统，中控室与污水处理系统通过以太网技术搭建域网系统；域网系统包括信息接入模块和信息输出模块；中控室包括控制系统。该方案通过远程控制智能系统，利用互联网将不同地方的污水处理现场数据信息传输至中控室，工程师可以在中控室里实时看到每个项目的实时数据，而且可以无延时直接调节智能系统运行参数，并且能够控制每个项目的各种设备，通过合理使用本污水处理远程控制智能系统，使污水处理运营工作更高效，而且能够有效降低事故风险。
[0005]但是，以上类似的现有技术，普遍存在控制系统的规模庞大，分布的各个控制子站存在故障时，会导致多个设备的停运。同时，停运后针对故障的判别和处理也存在不够及时的问题，故障类型的判别较为繁琐且定位不准确，往往需要人工干预，增加了整个污水处理厂的运营成本。
[0006]因此，如何对污水处理厂的控制系统进行优化设计，保证工控系统在出现局部故障时，污水处理厂依然稳定运行，以实现低运营成本、低系统故障、少人工干预的污水处理厂自动控制是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供了一种基于分层后备的污水处理厂工控系统及方法，采取自愈控制的逻辑，对系统调控组件的厂域调控和区域调控进行划分和层级设定，分别作为主控和后备层级对污水处理厂的设备进行调控，控制设备的正常工艺运行。基于分层后备的污水处理厂工控系统，通过分层后备的设计，能保证在工控系统局部出现故障后，污水处理系统的稳定运行，节约运营成本。
[0008]第一方面，本专利技术提供一种基于分层后备的污水处理厂工控系统，包括：系统调控组件和由预存数据构成的资源数据库，预存数据为污水处理厂中各个设备的相关工艺参数及相关工艺参数的数值范围，系统调控组件包括厂域调控模块和多个区域调控模块；
[0009]区域调控模块根据污水处理厂的不同工艺段进行预先设定，系统调控组件以区域调控模块为主控层级，厂域调控模块为后备层级；
[0010]每个区域调控模块接收对应的工艺段中所有设备的运行数据，并结合对应设备在资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行；
[0011]厂域调控模块接收污水处理厂中所有设备的运行数据，并为所有区域调控模块的后备层级，在后备层级启用时结合区域调控模块的对应设备在资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行。
[0012]进一步的，工控系统还包括设备调控组件，设备调控组件包括配置在污水处理厂每个设备的端智能控制组件，端智能控制组件向系统调控组件传输对应设备的运行数据，并通过接收系统调控组件的指令控制对应设备的工艺运行。
[0013]进一步的，系统调控组件中的厂域调控模块和每个区域调控模块均包括分析处理单元和工艺插件；
[0014]分析处理单元订阅接收对应设备所配置的端智能控制组件传输的运行数据，并通过读取工艺插件，调用资源数据库中对应设备的预存数据，基于对运行数据和预存数据的分析，给出分析结果并向端智能控制组件传输指令，控制对应设备的工艺运行。
[0015]进一步的，工艺插件为动态链接库文件，动态链接库文件包括配置索引及执行索引；
[0016]读取工艺插件，调用资源数据库中对应设备的预存数据，具体包括：
[0017]分析处理单元解析动态链接库文件，并读取到动态链接库文件中的配置索引，根据配置索引获取链接到的资源数据库中对应设备的预存数据；
[0018]基于对运行数据和预存数据的分析，给出分析结果并向端智能控制组件传输指令，具体包括：
[0019]配置索引获取分析处理单元接收的运行数据，并完成与预存数据的配对比较；
[0020]配置索引将配对比较的结果传输给分析处理单元，分析处理单元将处理信号传递给执行索引；
[0021]执行索引根据配对比较的结果，形成修订运行数据的指令，并将指令通过分析处理单元传输给端智能控制组件。
[0022]进一步的，系统调控组件以区域调控模块为主控层级，厂域调控模块为后备层级，具体包括：
[0023]以污水处理厂中的每个设备为衔接点，连接组建包括调控该设备的端智能控制组件、区域调控模块及厂域调控模块的通信局域网；
[0024]区域调控模块及端智能控制组件在通信局域网内均按心跳时间间隔分别广播第一心跳包和可携带控制告警信号的第二心跳包；
[0025]厂域调控模块根据第一心跳包和第二心跳包进行判定分析，并决定是否作为后备层级启动。
[0026]进一步的，结合生存时间T
I
和通信局域网的延迟时间T
D
，计算得出广播第一心跳包和第二心跳包的心跳时间间隔T
S
。
[0027]进一步的，厂域调控模块根据第一心跳包和第二心跳包进行判定分析，并决定是否作为后备层级启动，具体包括：
[0028]分别标定区域调控模块和端智能控制组件广播的第一心跳包和第二心跳包的时刻为T1‑
mark
和T2‑
mark
；
[0029]实时采集厂域调控模块接收第一心跳包和第二心跳包的时刻分别为T1‑
now
和T2‑
now
；
[0030]根据标定和实时采集的时刻分别计算第一心跳包和第二心跳包传输的时间间隔T1‑
i
和T2‑
i
；
[0031]分别比较T1‑
i
和T2‑
i
与阈值时间的关系，并解析第二心跳包，给出判定的系统故障类型，并决定厂域调控模块是否作为后备层级启动；
[0032]若T1‑
i
＜nT
S
，则判定为区域调控模块正常，厂域调控模块不启动；
[0033]若T1‑
i
≥nT
S
且T2‑
i
＜nT
S
，同时，解析出第二心跳包内存在控制告警信号，则判定为区域调控模块故障，厂域调控模块作为后备层级启动，并给出厂域调控模块启动的警示信号；
[0034]若T1‑
i...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分层后备的污水处理厂工控系统，其特征在于，包括：系统调控组件和由预存数据构成的资源数据库，预存数据为污水处理厂中各个设备的相关工艺参数及相关工艺参数的数值范围，系统调控组件包括厂域调控模块和多个区域调控模块；区域调控模块根据污水处理厂的不同工艺段进行预先设定，系统调控组件以区域调控模块为主控层级，厂域调控模块为后备层级；每个区域调控模块接收对应的工艺段中所有设备的运行数据，并结合对应设备在资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行；厂域调控模块接收污水处理厂中所有设备的运行数据，并为所有区域调控模块的后备层级，在后备层级启用时结合区域调控模块的对应设备在资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行。2.如权利要求1所述的基于分层后备的污水处理厂工控系统，其特征在于，工控系统还包括设备调控组件，设备调控组件包括配置在污水处理厂每个设备的端智能控制组件，端智能控制组件向系统调控组件传输对应设备的运行数据，并通过接收系统调控组件的指令控制对应设备的工艺运行。3.如权利要求2所述的基于分层后备的污水处理厂工控系统，其特征在于，系统调控组件中的厂域调控模块和每个区域调控模块均包括分析处理单元和工艺插件；分析处理单元订阅接收对应设备所配置的端智能控制组件传输的运行数据，并通过读取工艺插件，调用资源数据库中对应设备的预存数据，基于对运行数据和预存数据的分析，给出分析结果并向端智能控制组件传输指令，控制对应设备的工艺运行。4.如权利要求3所述的基于分层后备的污水处理厂工控系统，其特征在于，工艺插件为动态链接库文件，动态链接库文件包括配置索引及执行索引；读取工艺插件，调用资源数据库中对应设备的预存数据，具体包括：分析处理单元解析动态链接库文件，并读取到动态链接库文件中的配置索引，根据配置索引获取链接到的资源数据库中对应设备的预存数据；基于对运行数据和预存数据的分析，给出分析结果并向端智能控制组件传输指令，具体包括：配置索引获取分析处理单元接收的运行数据，并完成与预存数据的配对比较；配置索引将配对比较的结果传输给分析处理单元，分析处理单元将处理信号传递给执行索引；执行索引根据配对比较的结果，形成修订运行数据的指令，并将指令通过分析处理单元传输给端智能控制组件。5.如权利要求2所述的基于分层后备的污水处理厂工控系统，其特征在于，系统调控组件以区域调控模块为主控层级，厂域调控模块为后备层级，具体包括：以污水处理厂中的每个设备为衔接点，连接组建包括调控该设备的端智能控制组件、区域调控模块及厂域调控模块的通信局域网；区域调控模块及端智能控制组件在通信局域网内均按心跳时间间隔分别广播第一心跳包和可携带控制告警信号的第二心跳包；厂域调控模块根据第一心跳包和第二心跳包进行判定分析，并决定是否作为后备层级启动。
6.如权利要求5所述的基于分层后备的污水处理厂工控系统，其特征在于，结合生存时间T
I
和通信局域网的延迟时间T
D
，计算得出广播第一心跳包和第二心跳包的心跳时间间隔T
S
。7.如权利要求6所述的基于分层后备的污水处理厂工控系统，其特征在于，厂域调控模块根据第一心跳包和第二心跳包进行判定分析，并决定是否作为后备层级启动，具体包括：分别标定区域调控模块和端智能控制组件广播的第一心跳包和第二心跳包的时刻为T1‑
mark
和T2‑
mark
；实时采集厂域调控模块接收第一心跳包和第二心跳包的时刻分别为T1‑
no...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯锋，张伟，方运川，黄小林，庞洪涛，王桂锋，傅忻，
申请(专利权)人：国投信开水环境投资有限公司，
类型：发明
国别省市：