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沼气工程+智能物联网构建及应用分析

文章来源:沼能环境 人气:发表时间:2020-02-27 作者:易工

导读:物联网是继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮,是互联网和通信网的拓展应用和网络延伸。农业是物联网应用的重要领域,本文笔者将与大家分享物联网在沼气工程中的研究与应用。

沼气工程物联网是将物联网技术应用在沼气工程运行、管理的各环节,通过信息感知设备,按照约定协议,把沼气工程运行过程中的关键参数、环境要素、智能管控和虚拟物件等与互联网连接起来,进行信息传递,将沼气工程与业主、操作者、管理部门起来,以实现对沼气及附属产品生产销售的智能化识别、定位、跟踪、监控、服务、管理和决策的一种网络。

利用软件开发技术,结合目前市场成熟的硬件产品,开发出了沼气工程物联网系统,系统遵循物联网架构原则,结合沼气工程特点,分为感知层、传输层、应用层和展现层。具体细化为信息采集及传输系统、智能化管控系统、视频监控系统、智能预警系统、数据库及故障处理系统。

感知层由部署在沼气工程各工艺单元的传感器和采集节点组成,通过传输网络将信息传输至云平台统一存储管理,系统再将数据加以分析整理来支撑对沼气工程和设备的管理,同时结合海量大数据库资源及专家意见,缩短运行故障处理周期,提高产气率和附加值,获得显著的污水处理效果,提高沼气工程智能化管控水平。

系统组成

信息采集及传输系统

系统在预处理单元采集水量、温度和物料TS浓度等参数;在厌氧发酵单元采集温度、压力,PH值和物料TS浓度等参数并安装过载报警装置;在沼气输配气单元采集沼气成分、流量、贮气容积和压力等参数并安装沼气泄漏和过载报警装置;在污水处理单元安装COD,BOD,总P和总N等环保指标监测装置;在沼肥生产单元安装N,P,K和微量元素检测仪器;在沼气站采集现场温度、湿度和风速等环境条件。

系统将上述参数转化成数据信号,通过双绞线或无线路由节点传输至DTU(数据传输单元),DTU将串口数据转换为IP数据,再通过GPRS网络或者3G网络将IP数据传输到后台服务器,管理人员通过手机APP,电脑或LED大屏在线监控、调取数据、统计分析等。

智能化管控系统

设计1个或多个智能控制柜,控制柜内使用PLC模板进行逻辑编程,与软件平台结合,使模板具有控制设备的功能。采用手动和自动两种方式对设备进行控制,自动方式包含定时智能控制和智能自动控制两种方式;智能自动控制是设置沼气工程处理单元的参数阈值,当实时参数超过阈值时,软件平台将自动开启或关闭相应的设备。通过对设备的控制从而实现沼气工程智能化运行。

视频监控系统

视频监控系统主要是对沼气工程各运行单元和整个沼气站进行视频图像监测,一方面满足日常监控需要,管理人员可通过视频图像对沼气站安防、处理单元状态、作业规范等进行监管;另一方面能够对接远程指挥系统,管理人员和专家可实时在线查看沼气工程的运行情况,为专家咨询故障处理提供辅助支撑。

智能预警系统

沼气工程智能预警系统可分为:运行参数预警、设备预警、操作违规预警和灾害天气预警。系统操作人员可根据专家指导在系统中设置处理单元的参数预警值,当沼气工程运行过程中出现参数异常时,可提供多种方式(如短信、广播等方式)对管理人员或生产人员进行告警,并提示生产人员进行下一步操作。

数据库及故障处理系统

建立数据库,将所收集到的沼气工程运行数据汇集到系统大数据中心进行统一管理。管理人员可利用系统将沼气工程按照发酵规模、工艺流程和工程类型等进行分类管理,以文字、统计图和表格等形式,供第三方系统或人员调用、查阅,为生产人员、管理人员和专家提供强有力的数据支持,为沼气工程故障处理提供可靠依据,为政府决策提供技术支撑。

沼气工程物联网的作用

1.为创新沼气项目补贴方式提供技术支撑

为保证沼气工程长期有效运行、充分发挥建设效益,应对沼气工程终端产品(沼气、沼肥、发电)进行补贴,建立“先建后补”和“终端补贴”机制。沼气工程物联网的建设能对沼气、沼肥和发电进行实时监控和计量统计,能有效防止业主弄虚作假,骗取项目资金,为“先建后补”和“终端补贴”提供技术支撑和补贴依据。

2.提高沼气工程管控水平和生产效率

沼气工程物联网对沼气工程生产全程进行在线监测,通过数据库和专家咨询系统可及时发现并解决设备问题,排除运行故障,通过智能化管控系统,实现进出料、输配气、沼肥生产和污水处理等环节自动化控制,能提高产气量、提升沼肥生产质量和污水处理效果,实现沼气工程管理科学化、控制自动化、运行智能化,节约劳动成本,降低能耗,提高沼气工程生产效率。

3.保障沼气工程运行安全

通过沼气工程物联网智能预警系统和视频监控,能对运行参数异常、设备故障、操作违规和灾害天气发出警报,并以短信和广播等方式通知操作人员和管理人员,如:沼气站内烟雾探测报警、水位超高报警、沼气泄漏、物料过载报警,无关人员误入、违规操作报警等,能排除人员伤亡、工程损坏、起火爆炸等安全隐患,有效保障沼气工程运行安全。


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