让工业物联网来做脏活:自动化污水处理

随着全球城市人口持续增长，水污染和缺水对社区、企业和政府来说越来越重要。污水管理是保持水源清洁和提高再生水处理效率的关键。

污水系统监测几乎影响到处理厂的各个方面。对于许多工厂，监测是在本地使用主机和可编程逻辑控制器(plc)。在这种设置中，监测只能在现场进行，因此传统系统受到劳动力成本和数据可用性的限制。

现场必须有多名操作人员24x7x365在场，以满足安全要求。独立的内部数据监控不仅需要昂贵的硬件，还失去了大数据处理的许多优势，比如其他工厂共享的历史。由工业物联网(IIoT)实现的未来监控系统已经证明在性能、可靠性和可负担性方面具有优势。

提高酒吧

目前大多数污水处理系统处理的是复杂的非线性过程。由于需要监控超过一千种不同的设备，额外的复杂性来自于两者之间的转换模拟和数字信号．此外，由于成本、容量和安全要求越来越高，远程监控已成为污水处理厂的近期需求。一个最佳的系统必须有效地处理和存储大量的实时数据，管理数字和模拟信号，并支持网络连接。

的优势介绍

ICIOT设备的巨大投资已经提供了在安装的基地价格和服务水平竞争的产品。云处理通常更便宜，并且比现场服务器更少的停机时间更便宜。商业云系统高度调整为大数据处理，并且能够在系统或工厂之间共享数据，例如日志。

物联网传感器成本相对较低，可以从新系统组件或一个组件的多次测量获得额外读数。可以对同一组件上的多个传感器的冗余值进行比较，以提高系统读数的准确性，提高安全性和可靠性。

支持远程自动、远程手动或现场控制访问，为操作人员提供灵活性，以更快地响应报警。当出现危机时，团队已经将所有关键的系统信息保存在一个易于共享的集中式云数据库中。

plc与IIoT的好处

有许多方法可以使污水处理设施实现自动化和工业物联网。即使在工业物联网的世界里，使用plc也能带来一些独特的好处。

• 使用简单的编程稳定，可靠的控制。虽然某些当前系统依赖于单个主机，但使用Ioiot的控制通过消除单点故障来提高可靠性和性能。
• 能源效率，为整个工厂带来成本和电力节约。通过工业物联网控制和全系统优化，可以进一步降低能耗。
• 低调，紧凑的尺寸，尽量减少对现有基础设施的干扰。对于已经在一定程度上使用了plc的工厂，转换为具有工业物联网功能的监测系统将进一步简化。

PLC可以从传感器读取数据，并根据当前和目标水平启动响应和调整。操作人员可以设置公差和所需的水平，但系统可以迅速自动进行更改。这通过启用更快的响应时间和减少人为错误来提高性能和效率。应用plc自动协调各种污水处理系统的示例如图1所示。

在中国的表现

研究人员已经开始在中国的污水处理厂部署和测试工业物联网技术。一个特定的案例研究替换了传统的监控系统，使用PLC和主机，通过微信Applet使用具有低成本STM32处理器和IOT连接的主机。该研究的工厂寻求将每日20,000吨的治疗能力大幅增加至5万吨。

为了建立可靠性，研究人员为每个传感器配备了独立的备用电源和冗余Wi-Fi网络，以避免服务中断。为了冗余，还在特定组件上安装了多个传感器。每个用户都有唯一的现场和远程访问权限，以维护安全。通过系统的各种故障测试记录了全面的系统日志，以审查对变化条件的自动响应。

他们的云服务提供商的可扩展性仍然存在问题;然而，在这个简单的概念验证中，研究人员将花费数千美元的处理器现代化为100美元以下的微型计算机，实现了对污水处理系统的远程监控，并利用云计算来满足新的容量需求。

效率在印度

世界经济论坛指出了这一点改进印度的废水处理程序和管理是减少污染和补充农业用水需求的一个关键目标。这激发了进一步研究自动化和优化废水处理，这在最近的另一项研究中得到了证实案例研究．

在这种情况下，应用plc控制每个处理步骤:初处理、一次澄清、曝气、二次澄清和三级处理。这些过程去除物理杂质，如油和油脂，以及生物杂质。工业物联网支持的传感器跟踪各种状态指标，包括污泥体积、氯水平和pH水平，以调节和优化端到端废水处理过程，最大限度地提高可重复使用水量。

通过工业物联网(IIoT)实现传感器、plc和操作员之间的通信，该系统实现了实际过程的成功自动化。在这项研究中，研究人员成功地回收了98%以上的废水，使其安全用于农业。

展望未来

工业物联网为许多新的应用程序带来了云计算的力量，同时提高了支付能力、可靠性、性能和安全性。工业物联网在污水处理厂的早期试点取得了成功，但随着这些技术在数据量和用户数量方面继续扩大，仍有增长空间。与行业趋势在美国，许多工业处理厂可以期待工业物联网投资在短期和长期内显示出价值。