沼氣工程物聯網構建及應用分析

導讀：物聯網是繼計算機、互聯網之後，世界信息產(chan) 業(ye) 的第三次浪潮，是互聯網和通信網的拓展應用和網絡延伸。農(nong) 業(ye) 是物聯網應用的重要領域，本文筆者將與(yu) 大家分享物聯網在沼氣工程中的研究與(yu) 應用。

沼氣工程物聯網是將物聯網技術應用在沼氣工程運行、管理的各環節，通過信息感知設備，按照約定協議，把沼氣工程運行過程中的關(guan) 鍵參數、環境要素、智能管控和虛擬物件等與(yu) 互聯網連接起來，進行信息傳(chuan) 遞，將沼氣工程與(yu) 業(ye) 主、操作者、管理部門起來，以實現對沼氣及附屬產(chan) 品生產(chan) 銷售的智能化識別、定位、跟蹤、監控、服務、管理和決(jue) 策的一種網絡。

利用軟件開發技術，結合目前市場成熟的硬件產(chan) 品，開發出了沼氣工程物聯網係統，係統遵循物聯網架構原則，結合沼氣工程特點，分為(wei) 感知層、傳(chuan) 輸層、應用層和展現層。具體(ti) 細化為(wei) 信息采集及傳(chuan) 輸係統、智能化管控係統、視頻監控係統、智能預警係統、數據庫及故障處理係統。

感知層由部署在沼氣工程各工藝單元的傳(chuan) 感器和采集節點組成，通過傳(chuan) 輸網絡將信息傳(chuan) 輸至雲(yun) 平台統一存儲(chu) 管理，係統再將數據加以分析整理來支撐對沼氣工程和設備的管理，同時結合海量大數據庫資源及專(zhuan) 家意見，縮短運行故障處理周期，提高產(chan) 氣率和附加值，獲得顯著的汙水處理效果，提高沼氣工程智能化管控水平。

係統組成

信息采集及傳(chuan) 輸係統

係統在預處理單元采集水量、溫度和物料TS濃度等參數；在厭氧發酵單元采集溫度、壓力，PH值和物料TS濃度等參數並安裝過載報警裝置；在沼氣輸配氣單元采集沼氣成分、流量、貯氣容積和壓力等參數並安裝沼氣泄漏和過載報警裝置；在汙水處理單元安裝COD，BOD，總P和總N等環保指標監測裝置；在沼肥生產(chan) 單元安裝N,P,K和微量元素檢測儀(yi) 器；在沼氣站采集現場溫度、濕度和風速等環境條件。

係統將上述參數轉化成數據信號，通過雙絞線或無線路由節點傳(chuan) 輸至DTU(數據傳(chuan) 輸單元)，DTU將串口數據轉換為(wei) IP數據，再通過GPRS網絡或者3G網絡將IP數據傳(chuan) 輸到後台服務器，管理人員通過手機APP，電腦或LED大屏在線監控、調取數據、統計分析等。

智能化管控係統

設計1個(ge) 或多個(ge) 智能控製櫃，控製櫃內(nei) 使用PLC模板進行邏輯編程，與(yu) 軟件平台結合，使模板具有控製設備的功能。采用手動和自動兩(liang) 種方式對設備進行控製，自動方式包含定時智能控製和智能自動控製兩(liang) 種方式；智能自動控製是設置沼氣工程處理單元的參數閾值，當實時參數超過閾值時，軟件平台將自動開啟或關(guan) 閉相應的設備。通過對設備的控製從(cong) 而實現沼氣工程智能化運行。

視頻監控係統

視頻監控係統主要是對沼氣工程各運行單元和整個(ge) 沼氣站進行視頻圖像監測，一方麵滿足日常監控需要，管理人員可通過視頻圖像對沼氣站安防、處理單元狀態、作業(ye) 規範等進行監管;另一方麵能夠對接遠程指揮係統，管理人員和專(zhuan) 家可實時在線查看沼氣工程的運行情況，為(wei) 專(zhuan) 家谘詢故障處理提供輔助支撐。

智能預警係統

沼氣工程智能預警係統可分為(wei) :運行參數預警、設備預警、操作違規預警和災害天氣預警。係統操作人員可根據專(zhuan) 家指導在係統中設置處理單元的參數預警值，當沼氣工程運行過程中出現參數異常時，可提供多種方式(如短信、廣播等方式)對管理人員或生產(chan) 人員進行告警，並提示生產(chan) 人員進行下一步操作。

數據庫及故障處理係統

建立數據庫，將所收集到的沼氣工程運行數據匯集到係統大數據中心進行統一管理。管理人員可利用係統將沼氣工程按照發酵規模、工藝流程和工程類型等進行分類管理，以文字、統計圖和表格等形式，供第三方係統或人員調用、查閱，為(wei) 生產(chan) 人員、管理人員和專(zhuan) 家提供強有力的數據支持，為(wei) 沼氣工程故障處理提供可靠依據，為(wei) 政府決(jue) 策提供技術支撐。

沼氣工程物聯網的作用

1.為(wei) 創新沼氣項目補貼方式提供技術支撐

為(wei) 保證沼氣工程長期有效運行、充分發揮建設效益，應對沼氣工程終端產(chan) 品(沼氣、沼肥、發電)進行補貼，建立“先建後補”和“終端補貼”機製。沼氣工程物聯網的建設能對沼氣、沼肥和發電進行實時監控和計量統計，能有效防止業(ye) 主弄虛作假，騙取項目資金，為(wei) “先建後補”和“終端補貼”提供技術支撐和補貼依據。

2.提高沼氣工程管控水平和生產(chan) 效率

沼氣工程物聯網對沼氣工程生產(chan) 全程進行在線監測，通過數據庫和專(zhuan) 家谘詢係統可及時發現並解決(jue) 設備問題，排除運行故障，通過智能化管控係統，實現進出料、輸配氣、沼肥生產(chan) 和汙水處理等環節自動化控製，能提高產(chan) 氣量、提升沼肥生產(chan) 質量和汙水處理效果，實現沼氣工程管理科學化、控製自動化、運行智能化，節約勞動成本，降低能耗，提高沼氣工程生產(chan) 效率。

3.保障沼氣工程運行安全

通過沼氣工程物聯網智能預警係統和視頻監控，能對運行參數異常、設備故障、操作違規和災害天氣發出警報，並以短信和廣播等方式通知操作人員和管理人員，如:沼氣站內(nei) 煙霧探測報警、水位超高報警、沼氣泄漏、物料過載報警，無關(guan) 人員誤入、違規操作報警等，能排除人員傷(shang) 亡、工程損壞、起火爆炸等安全隱患，有效保障沼氣工程運行安全。