在智慧水務(wù)的發(fā)展進(jìn)程中，污水泵站的智能化管理是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。污水泵站內(nèi)的PLC設(shè)備掌控著泵站運(yùn)行的各類關(guān)鍵數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)往往分散且格式多樣，難以直接融入水務(wù)平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一管理和分析。

本文提出一種通過工業(yè)網(wǎng)關(guān)（以御控網(wǎng)關(guān)為例）實(shí)現(xiàn)污水泵站PLC數(shù)據(jù)對接水務(wù)平臺(tái)的方案。該方案借助網(wǎng)關(guān)強(qiáng)大的協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集與解析能力，將PLC中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、高效地傳輸至水務(wù)平臺(tái)，為水務(wù)部門提供全面的泵站運(yùn)行信息，助力實(shí)現(xiàn)污水泵站的智能化運(yùn)維與管理。

一、引言

污水泵站作為城市污水處理系統(tǒng)的重要組成部分，承擔(dān)著收集、提升和輸送污水的重要任務(wù)。泵站內(nèi)的PLC（可編程邏輯控制器）設(shè)備負(fù)責(zé)監(jiān)控和控制泵站的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，如水位、流量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等。然而，傳統(tǒng)的污水泵站管理模式存在數(shù)據(jù)分散、信息孤島等問題，導(dǎo)致水務(wù)部門難以實(shí)時(shí)、全面地掌握泵站運(yùn)行狀況，無法及時(shí)做出科學(xué)決策。

水務(wù)平臺(tái)作為智慧水務(wù)的核心系統(tǒng)，集成了各類水務(wù)設(shè)施的運(yùn)行數(shù)據(jù)和管理功能。將污水泵站的PLC數(shù)據(jù)對接到水務(wù)平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理和分析，為泵站的優(yōu)化運(yùn)行、故障預(yù)警和科學(xué)調(diào)度提供有力支持。

御控工業(yè)網(wǎng)關(guān)作為連接PLC與水務(wù)平臺(tái)的橋梁，具有協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集、邊緣計(jì)算等功能，能夠有效解決不同設(shè)備之間的通信障礙，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的順暢傳輸。

二、污水泵站PLC數(shù)據(jù)特點(diǎn)與對接需求

數(shù)據(jù)特點(diǎn)

多樣性：污水泵站的PLC數(shù)據(jù)涵蓋了水位、流量、壓力、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)（如水泵啟停、閥門開度）等多種類型，數(shù)據(jù)格式和單位各不相同。

實(shí)時(shí)性：部分?jǐn)?shù)據(jù)如水位、流量等需要實(shí)時(shí)監(jiān)測，以便及時(shí)調(diào)整泵站的運(yùn)行參數(shù)，確保污水處理的效率和安全。

可靠性：泵站運(yùn)行數(shù)據(jù)對于泵站的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，數(shù)據(jù)傳輸必須準(zhǔn)確可靠，避免因數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或丟失導(dǎo)致決策失誤。

對接需求

協(xié)議轉(zhuǎn)換：不同品牌和型號(hào)的PLC可能采用不同的通信協(xié)議，如Modbus、Profinet、EtherNet/IP等，御控網(wǎng)關(guān)能夠支持多種協(xié)議，實(shí)現(xiàn)與PLC的無縫對接。

數(shù)據(jù)采集與解析：御控網(wǎng)關(guān)能夠按照預(yù)設(shè)的規(guī)則采集PLC中的數(shù)據(jù)，并對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，將其轉(zhuǎn)換為水務(wù)平臺(tái)能夠識(shí)別的格式。

數(shù)據(jù)傳輸：將解析后的數(shù)據(jù)通過有線（如以太網(wǎng)）或無線（如4G）方式穩(wěn)定、可靠地傳輸至水務(wù)平臺(tái)。

邊緣計(jì)算：在御控網(wǎng)關(guān)端實(shí)現(xiàn)一定的邊緣計(jì)算功能，如數(shù)據(jù)過濾、聚合和簡單分析，減少不必要的數(shù)據(jù)傳輸，提高數(shù)據(jù)處理效率。

三、基于御控網(wǎng)關(guān)的對接方案架構(gòu)

整體架構(gòu)

本方案采用分層架構(gòu)設(shè)計(jì)，主要由污水泵站PLC設(shè)備層、工業(yè)網(wǎng)關(guān)層和水務(wù)平臺(tái)層組成。

污水泵站PLC設(shè)備層：包含泵站內(nèi)的各類PLC設(shè)備，負(fù)責(zé)采集和控制泵站的運(yùn)行參數(shù)。

御控工業(yè)網(wǎng)關(guān)層：作為核心層，實(shí)現(xiàn)與PLC的通信、數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)解析和邊緣計(jì)算等功能，并將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至水務(wù)平臺(tái)。

水務(wù)平臺(tái)層：接收來自御控網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和展示，為水務(wù)部門提供泵站運(yùn)行監(jiān)控、故障預(yù)警、調(diào)度決策等功能。

四、工業(yè)網(wǎng)關(guān)選型與配置

網(wǎng)關(guān)選型

選擇具備以下特點(diǎn)的工業(yè)網(wǎng)關(guān)：

多協(xié)議支持：支持常見的PLC通信協(xié)議，如Modbus RTU/TCP、Profinet、EtherNet/IP等，能夠兼容不同品牌和型號(hào)的PLC。

高性能處理能力：具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，能夠快速采集、解析和傳輸數(shù)據(jù)，滿足實(shí)時(shí)性要求。

可靠性高：采用工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，具備良好的抗干擾能力和環(huán)境適應(yīng)性，能夠在污水泵站惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。

邊緣計(jì)算功能：支持在網(wǎng)關(guān)端進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾、聚合和簡單分析，減少數(shù)據(jù)傳輸量，提高系統(tǒng)效率。

易于管理和維護(hù)：提供友好的管理界面，方便進(jìn)行網(wǎng)關(guān)的配置、監(jiān)控和維護(hù)。

御控網(wǎng)關(guān)配置

御控網(wǎng)絡(luò)配置：設(shè)置網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，如IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)等，確保御控網(wǎng)關(guān)能夠與水務(wù)平臺(tái)建立穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接。

PLC通信配置：根據(jù)泵站內(nèi)PLC的品牌和型號(hào)，配置相應(yīng)的通信協(xié)議、通信端口、寄存器地址等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)與PLC的通信。

數(shù)據(jù)采集規(guī)則配置：定義需要采集的PLC數(shù)據(jù)點(diǎn)，設(shè)置采集頻率、數(shù)據(jù)格式等規(guī)則，確保采集到所需的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)解析規(guī)則配置：配置數(shù)據(jù)解析規(guī)則，將采集到的二進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為水務(wù)平臺(tái)能夠識(shí)別的十進(jìn)制數(shù)據(jù)，并進(jìn)行單位轉(zhuǎn)換。

五、數(shù)據(jù)采集、解析與上傳流程

數(shù)據(jù)采集

御控工業(yè)網(wǎng)關(guān)按照配置的規(guī)則定期輪詢PLC中的寄存器地址，采集所需的運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)。例如，采集水位傳感器的模擬量數(shù)據(jù)、水泵的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)字量數(shù)據(jù)等。

數(shù)據(jù)解析

采集到的原始數(shù)據(jù)可能存在格式不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)冗余等問題，需要進(jìn)行解析處理。御控網(wǎng)關(guān)根據(jù)預(yù)設(shè)的解析規(guī)則，將二進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)據(jù)，并進(jìn)行單位轉(zhuǎn)換。例如，將水位傳感器的電壓值轉(zhuǎn)換為實(shí)際的水位高度（單位：米）。

邊緣計(jì)算

在御控網(wǎng)關(guān)端進(jìn)行邊緣計(jì)算，對解析后的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。例如，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，去除噪聲數(shù)據(jù)；對數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合計(jì)算，如計(jì)算某一時(shí)段內(nèi)的平均流量等。通過邊緣計(jì)算，減少不必要的數(shù)據(jù)傳輸，提高數(shù)據(jù)傳輸效率和系統(tǒng)響應(yīng)速度。

數(shù)據(jù)上傳

經(jīng)過解析和邊緣計(jì)算處理后的數(shù)據(jù)，御控網(wǎng)關(guān)將其按照與水務(wù)平臺(tái)約定的數(shù)據(jù)接口格式進(jìn)行封裝，并通過以太網(wǎng)、4G等通信方式將數(shù)據(jù)上傳至水務(wù)平臺(tái)。在數(shù)據(jù)上傳過程中，采用數(shù)據(jù)加密技術(shù)，保障數(shù)據(jù)的安全性和完整性。

六、水務(wù)平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)

實(shí)時(shí)監(jiān)控

水務(wù)平臺(tái)接收來自御控網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)后，實(shí)時(shí)展示污水泵站的運(yùn)行狀態(tài)，包括水位、流量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息。通過直觀的界面，水務(wù)人員可以隨時(shí)了解泵站的運(yùn)行情況。

故障預(yù)警

基于采集到的數(shù)據(jù)，水務(wù)平臺(tái)設(shè)置故障預(yù)警規(guī)則。當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，如水位過高、設(shè)備運(yùn)行故障等，平臺(tái)及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息，通知相關(guān)人員進(jìn)行處理。預(yù)警方式包括系統(tǒng)彈窗、短信通知、郵件通知等。

數(shù)據(jù)分析與報(bào)表生成

水務(wù)平臺(tái)對采集到的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，生成各類報(bào)表和圖表，如水位變化趨勢圖、流量統(tǒng)計(jì)報(bào)表等。通過數(shù)據(jù)分析，幫助水務(wù)部門了解泵站的運(yùn)行規(guī)律，為泵站的優(yōu)化運(yùn)行和調(diào)度決策提供依據(jù)。

遠(yuǎn)程控制

在授權(quán)的情況下，水務(wù)人員可以通過水務(wù)平臺(tái)對污水泵站的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，如啟動(dòng)或停止水泵、調(diào)整閥門開度等，實(shí)現(xiàn)泵站的遠(yuǎn)程運(yùn)維管理。

七、方案優(yōu)勢與應(yīng)用價(jià)值

方案優(yōu)勢

兼容性強(qiáng)：支持多種品牌和型號(hào)的PLC，能夠適應(yīng)不同污水泵站的設(shè)備環(huán)境。

實(shí)時(shí)性高：通過御控工業(yè)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和上傳，確保水務(wù)平臺(tái)能夠及時(shí)掌握泵站的運(yùn)行情況。

可靠性高：御控工業(yè)網(wǎng)關(guān)具備高可靠性和穩(wěn)定性，能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。

智能化程度高：結(jié)合邊緣計(jì)算和水務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析功能，實(shí)現(xiàn)泵站的智能化運(yùn)維和管理。

應(yīng)用價(jià)值

提高運(yùn)維效率：通過實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障預(yù)警，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理泵站故障，減少停機(jī)時(shí)間，提高運(yùn)維效率。

降低運(yùn)維成本：實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和智能化管理，減少人工巡檢和維護(hù)成本。

提升管理水平：為水務(wù)部門提供全面的泵站運(yùn)行信息，輔助決策制定，提升水務(wù)管理水平。

八、結(jié)論

通過御控工業(yè)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)污水泵站PLC數(shù)據(jù)對接水務(wù)平臺(tái)是一種高效、可行的解決方案。

該方案能夠解決不同品牌和型號(hào)PLC之間的通信障礙，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理和分析，為污水泵站的智能化運(yùn)維和管理提供有力支持。

在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)污水泵站的具體情況和需求，選擇合適的御控工業(yè)網(wǎng)關(guān)型號(hào)，并進(jìn)行合理的配置和集成開發(fā)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。隨著智慧水務(wù)的不斷發(fā)展，基于御控網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)對接方案將在城市污水處理領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。

審核編輯 黃宇