PLC远程控制网关之农村污水处理系统

一、 农村污水处理现状

近年来，随着我国农村经济的快速发展，农业产业化、城乡一体化进程的不断加快，农村地区水污染来了，生活垃圾多了，土壤也被污染了……农村正成为继城市之后的污染高发地。农村环境问题已经成为我国生态文明建设与环境保护工作推进过程中亟待解决的问题。

以农村水污染为例，目前我国农村污水处理发展滞后，治理缺口庞大。据统计，当前我国农村水污染物排放量占全国水污染物排放量超过50%，污水处理率在10%-20%之间，大量污水未经处理便直接排放，严重影响了当地饮用水安全和水生态环境。PLC远程控制网关

农村生活污水一般为生活洗刷水、厨房用水或是便池冲洗水。农村生活污水的排放和城市生活用水不一样，因为农村房屋比较分散，污水的排放也很分散，且涉及的面比较广。目前农村生活污水处理的途径主要有以下几种：

1、湿地生活污水处理系统：湿地生活污水处理系统一般分为自然湿地和人工湿地。人工湿地生活污水处理系统把污水投放到长有沼泽植物的地方，通过植物根部和微生物对污水里面的元素加以吸收，用这样的方式净化污水。

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2、土壤净化生活污水处理系统：土壤净化生活污水处理系统是一种天然的降解系统。这种PLC远程控制网关系统使用设备把污水传输到地下近五十米的土壤中，然后污水开始慢慢扩散，土壤表面存在很多的微生物，污水中的污染物会被根部吸收降解。这种系统在前期建设过程中只需要很少的成本，装置处于地下。

3、生物处理生活污水处理系统：生物处理生活污水处理系统分为两类，一种是厌氧生物处理系统，一种是好氧生物处理系统。好氧生物处理系统是比较常用的，就是给污水当中输送氧气培养微生物，这些微生物将会把污水中的有机物降解成无机物。这种方法需要占用的土地面积比较小，且处理速度快。但这种系统需要大量投资，运行成本比较高。而无氧生物处理方法就是采用厌氧生物膜对污水加以过滤，这样就能够得到达标的水。但这种方法也存在优缺点，后期无需维护成本，但是前期投资比较大，而且处理效率低下。

以上方法在一定程度上都能解决农村生活污水治理的问题。但在实际应用中，通常受到建设和运营的成本问题的困扰，使得我国广大的农村环境，污水处理依然采用任排任放的粗放式处理方法，长期以来并没有对农村环境带来良好的改善，也不符合近年来大力提倡的建设美丽乡村的倡议。

二、 农村污水处理难点

我国历来重视水污染防治问题，近年来，取得了很大的成效，水环境质量有所改善，但存在问题依然严峻。主要表现在，城市集中污染源得到了重视和治理，城市内集中建成区水环境得到了一定程度的改善，目前对水体的主要污染由点源污染转变为初期雨水污染、农业面源污染和农村分散式生活污水的污染。

农村水污染物排放量维持高位，占全国水污染物排放量的50%以上，且由于农村生活污水远离城市管网，收集污水管道性价比低，受资金的影响，处理率偏低，目前主要采用分散式污水处理装置处理。

目前，分散式生活污水处理装置大部分采用活性污泥法处理装置，也有部分生物膜法处理装置，总体来说，运行效果不好。除管理不到位等原因外，在技术选择上也存在问题。

一部分农村污水处理的难点是污水量不稳定，一方面原因是，受农村居住分散、地形起伏等因素影响，污水收集系统建设性价比较低，污水难以全部收集到;另一方面原因是，受农村人口外出打工等影响，人口波动性大，节假日人口较多，平时常住人口少，处理装置要适应不同的水量要求，对其抗波动性要求较高。

总结以上内容，农村污水处理存在以下几点难点：

1、污水处理规模小、分散

2、区域差异大

3、水量水质变化大

4、管理水平低

5、资金短缺

三、 新农村建设发展趋势

建设美丽乡村，从污水处理做起。 国家号召乡村振兴，既要富，也要美。当前农村污水治理难题制约了我国新农村建设的进程。因此，近年来国家大力加强了农村生活污水处理的设施建设投入，大力引进了一体化的污水处理设备，用于减少污水对自然环境的影响，对于确保农村水源安全和村民身体健康，以及改善农村人居环境和推进生态文明建设，具有重要而深远的意义。

现如今在国家的高度重视下，农村污染治理已成为我国环保工作的重中之重。在《水污染防治行动计划》、《全国农村环境综合整治“十三五”规划》以及“一号文件”等政策的下，农村污水治理市场逐步得到释放，农村污水治理将成为水质监测领域的新蓝海。有关机构预测，“十三五”期间，农村污水处理市场空间接近800亿元。

利好政策接踵而至，环境治理逐渐从市政领域转向农村，农村环保市场也迎来了环境监测企业的关注。日前，东方园林接连中标两个农村污水治理工程;铁汉生态也公告称中标农村人居环境综合整治和新农村示范村建设项目，农村环保项目变得炙手可热。

目前，国家正在大力发展农村污水处理，预测到2035年，我国农村污水处理率将达70%，形成2016亿元的市场空间。

随着2018年一系列环保新政的施行，水质监测行业将迎来监管常态化、市场规范化、治理深度化，农村污水治理市场将会进一步得到释放，为水质监测企业打开更大的市场空间。

近年来，各种小型家庭式污水净化槽、各种可移动式只能污水处理器设备、地埋式生物处理系统得以在全国各地推广开来，建立了多处试点方案。

四、 PLC远程控制网关集约化管理方案

新兴引进的农村污水处理系统，但普遍存在一个很严重的问题，即独立工作模式。即便是可以移动式或者生物反应池可更换，但面对广袤分散的农村环境，对于设备工作是否正常、环境是否发生改变、污水处理效果是否符合预期、在后期使用过程中是否可靠运行等等，是否遭受不可控因素破坏等，统统不可控，只能通过大力的人力资源投入来确保设备运行正常。

随着移动通信技术的长足进步，物联网通讯的快速发展，为各行各业带来了根本性的变革。快速组网、数据集约化管理、北斗卫星定位技术、大数据处理等技术已经在各行各业得以广泛应用，使得任何局部的、单一的设备能够借助物联网通讯技术，实现广域的、系统的应用，大大节约设备的后期维护成本，而且可以有效的收集到现场手数据，为未来的策略制定，提供准确的判断依据。

深圳市智联物联技术有限公司所研发设计的智联物联工业网关设备，就是在当前农村污水处理设备应用的大环境下，有针对性的根据实际使用场景的需求，深度定制的一款组网通讯设备。其具有如下典型的应用特点（详见产品规格说明）：

1、专为农村污水处理设备进行的定制化设计方案

2、可根据使用环境的不同，实现PLC远程控制网关远程可编程设计

3、高度集成

4、专属订制，简化装配流程，便于维护

5、工业设计工艺，可适应南北不同区域的温湿度差异化环境

6、系统广域组网、实现设备的远程监控和整体维护

五、 方案总体设计：

1、系统设计思想和原则

本系统通过拥有自主知识产权的软件和硬件以及通讯系统构成，包括智联物联远程云管理平台监控中心、智联物联工业网关无线传输终端、各类传感器和控制器实体构成，通过实时的检测和控制相应地点的农村污水处理成套设备，实现农村污水净化、过滤、处理和排出的目的，还农民绿水青山的家园

2、系统架构

2.1 系统优点概述

1）农村污水处理成套设备监控系统采用*的测控系统方案，由安装在各个采集监控点的远程监控终端（含各种环境传感器 和智联物联工业网关无线通信终端）作为分布式控制节点站，使用4G 无线通信技术对单点数据进行采集和传输。

2）监控中心与个采集点之间的双向通讯采用无线公用数据网（4G）通讯。

3）系统采用4G无线通信技术，网络内任一节点发生故障不会影响系统运行。

4）系统设备设计具备内部存储功能，和存多条数据。

5）工控标准(如 Modbus 等)通信的接口，可为二次开发、产品升级开放接口。

2.2 地埋式垃圾站处理系统结构图

1）设备组成：

农村污水处理成套设备含（污水收集—污水处理—清水排放）三个系统构成 。

2）智能控制系统组成：

水质传感器、水泵、气泵、风机远程控制开关；GPS定位模块；智联物联PLC远程控制网关无线传输、采集和控制智能终端构成。

3）智能控制系统组网图如下所示：

功能简介：智联物联工业网关设备可直接控制水泵、气泵、风机等污水处理系统控制设备的启停，可根据实际应用场景所需要的运转模式，来实现远程编程。设备可直接接入传感器采集器，直接采集净化后的水质是否达标。最重要的一点，智联物联工业网关可以直接接受卫星定位信号，并且通过GPRS / NB-IoT / 4G等移动网络，接入互联网平台，将设备运行状况数据、采集数据及卫星定位数据直接推送到后台服务器进行处理，后台可根据数据进行分析，确定设备工作是否正常、故障点以及所处的地理位置信息。极大的减少了后期维护成本。并可以形成长期的数据跟踪，为以后的策略改进提供有力支撑。

1、主动问询功能：监控中心可以主动问询每个检测点的工作状态数据

2、报警功能：通信中断、未按时开关等情况出现时，监控中心有报警显示

3、显示功能：电子地图上显示每个检测点的位置状态及其它重要信息

4、数据存储功能：现场监控设备和服务器上的数据库中存储历史记录

5、数据查询功能：监控中心可以查询任意时间段每个检测点的信息

6、曲线报表功能：可以生成环境检测参数的时间的分析曲线和报表

7、远程维护功能：监控设备中的采集和通信模块具备远程参数设置和维护功能

8、拓展功能：系统可自由增减监控设备的数量；监控设备可以扩展其它功能

3、智联物联PLC远程控制网关规格说明

详见《智联物联工业网关技术规格书》

4、深圳市智联物联云、管、端解决方案

深圳市智联物联科技有限公司，为行业提供各类工业数据采集接入、4G/5G移动传输、数据存储分类和推送、以及行业应用后台定制的一体化解决方案。借助移动通讯的手段，为传统行业赋能快速物联网组网。

智联物联设备云平台介绍

智联物联设备云平台监控中心软件是一套智能监控和管理软件， 它集通讯、 信息管理和业务应用为一体。

监控软件采用模块化结构， 用户可根据实际需求和财力、 物力逐步投入， 灵活配置。应用于智能垃圾站检测系统的云平台监控中心具备以下功能。

运行态势监控

1、全景地图显示设备分布，直观掌控项目部署与运行状态

2、管理路由器运行信息，包括在线状态、IP、端口、流量、网络模式、信号强度等

3、精确的运行统计，对路由器接入系统、登录、活跃、流量等各种运行数据保存统计

4、支持GPS定位、基站辅助定位、WiFi混合定位等多种定位方式

5、支持高德地图坐标系，提供对外转换功能，方便用户项目部署

远程控制

1、支持远程重启设备，支持定时重启

2、支持设备远程升级，TCP/UDP/FTP多种升级模式，满足不同企业网络状况

3、支持远程抓包与抓包文件上传、查看分析，可设置流量异常自动抓包

4、支持设备外接继电器远程开启或关闭

统计报表

1、流量报表，支持按月、按天、按小时统计查看，可精确区分sim卡和网络模式流量

2、网络信号强度报表

3、在线率、在线时长报表

4、设备上线下线记录报表

5、报表支持导出为Excel格式

安全与权限控制

1、支持只读用户与操作员、超级管理员多种用户类型

2、支持按终端目录权限设置，每个用户只能看到权限分配范围内的设备

3、密码等敏感字段加密存储

4、可支持ssl加密传输

PLC远程控制网关

深圳市智联物联科技有限公司是一家致力于提供工业级无线网络通讯产品和解决方案的物联网企业，智联物联科技集产品研发、生产、销售、技术服务及定制化开发于一体。公司成立以来，为各行各业提供基于移动通信M2M系列产品和解决方案；工业路由器，4G无线路由器，5G工业路由器，PLC远程控制网关

遍及智能电力、智能交通、智能消防、智能家居、智慧水利、智慧医疗、快递柜、充电桩、自助终端、公共安全、安防通信、工业监测、环境保护、环境监测、路灯照明、花卉栽培、车载Wifi等多个领域。

智联物联拥有一支专业的工业网络通讯产品研发团队，由具有丰富的电子产品开发经验的电子工程师、软件工程师和丰富的系统应用经验的网络工程师组成，以工业产品的开发流程和标准，采用的技术，不断创新，追求，开发出一系列稳定、可靠的工业通讯产品，获得了多项发明和。

企业文化：智联物联以专业的团队、优质的产品、完善的服务得到客户的信任和认可。

智联物联价值观：专业合作、诚信立业、创新兴业、客户满意。

一、工业级设计

1.采用高性能工业级32位处理器

采用无线解决方案高通芯片，处理速度快，功耗小，发热量低，兼容性强，更加稳定，能满足一年365天7*24小时长时间稳定运行不掉线。

2.采用高性能工业级通信模块

采用华为等高质量的通信模块，接收能力强，信号稳定，传输更快。

操作系统

采用OpenWRT一个高度模块化、高度自动化的嵌入式Linux系统，让设备更加稳定，拥有128Mb超大Flash、1G超大内存，可以支持个性化定制开发的需求。

优质的PCB线路板，采用工业级元器件

公司产品线路板采用高品质材质，高标准生产，4层板工艺，产品元器件采用性能稳定的工业级元器件，全部机器自动化实现贴片生产，保证了产品的稳定可靠。

电源采用宽电压设计

支持DC5V-36V，内置电源反相保护和过压过流保护，承受瞬间电压电流过高的冲击。

以太网采用千兆网口，内置电磁防护

以太网接口内置1.5KV电磁隔离保护，千兆网口，传输速度更快。

抗力强

外壳采用加厚金属外壳，屏蔽电磁干扰，设备防护等级IP34，适合在环境恶劣的工业环境下使用。

二、功能强大

1.多模多卡，负载均衡

扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。

支持网络制式

支持国内三大运营商2G、3G、4G网络制式，或者支持欧洲，或者支持东南亚，或者支持非洲，或者支持拉美等国家的2G、3G、4G网络制式。

支持有线无线备份

WAN口和LAN口可弹性切换，支持WAN口有线和无线备份，有线优先、无线备份。

串口传输

支持同时串口232/485串口传输。

支持APN/VPDN专网卡，支持多种VPN

支持APN/VPDN专网卡使用，同时支持PPTP、L2TP、Ipsec、OpenVPN、GRE等多种VPN。

强大的 WIFI功能

具备WIFI功能，可隐藏SSID，同时支持3路WiFi，最多可支持15个信道，可同时接入50个设备，WIFI支持802.11b/g/n,支持WIFI AP、AP Client，中继器，中继桥接和WDS等多种工作模式，支持802.11ac，即5.8g（可选）。

支持IP穿透功能

可实现主机IP为路由器获取的IP地址，相当于主机直接插卡拨号上网获取基站IP。

支持VLAN虚拟局域网划分

通过VLAN的划分，增强局域网的安全性，VLAN技术，能将不同地点、不同网络、不同用户组合在一起，形成一个虚拟的网络环境。

支持QOS，带宽限速

支持不同网口带宽限速，IP限速，总带宽限速。

支持DHCP，DDNS，防火墙，NAT，以及DMZ主机等功能

支持ICMP，TCP，UDP，Telnet，FTP，HTTP，HTTPS等网络协议

支持定时重启、手机短信控制上下线

可选支持portal广告，短信认证，微信认证，GPS/北斗定位功能（可选）

支持M2M云平台管理，和WEB监控

设备数据监控、流量限制功能、资源推送、统计报表、远程设备管理（远程重启，WiFi开关），远程参数修改，流量限制，gps定位追踪轨迹。

三、稳定可靠

1.支持硬件WDT看门狗，提供防掉线机制，确保数据终端永远在线。

2.支持ICMP检测，流量检测，及时发现网络异常自动重启设备，保证系统长期使用稳定可靠。

3.工业级设计，金属外壳，抗干扰、防辐射，湿度95%无凝结，耐高温耐低温，零下30度至高温75度也可以正常工作。

4.产品通过*，欧洲CE认证等多种认证

操作简单，方便易用

1.上网简单，推杆式用户卡接口，插入手机卡/物联网卡/专网卡，上电后即可联网使用网口和WIFI。

2.支持软硬件恢复出厂设置，可软件清除参数，可硬件RST一键恢复出厂设置。

3.产品快速使用说明书，WEB菜单式页面，可以快速设置使用设备。

4.诊断工具：日志下载查看，远程日志记录，ping检测，路由追踪，方便检测设备信息。