導(dǎo)讀：物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，是互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)的拓展應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)延伸。農(nóng)業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要領(lǐng)域，本文筆者將與大家分享物聯(lián)網(wǎng)在沼氣工程中的研究與應(yīng)用。

沼氣工程物聯(lián)網(wǎng)是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在沼氣工程運(yùn)行、管理的各環(huán)節(jié)，通過信息感知設(shè)備，按照約定協(xié)議，把沼氣工程運(yùn)行過程中的關(guān)鍵參數(shù)、環(huán)境要素、智能管控和虛擬物件等與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息傳遞，將沼氣工程與業(yè)主、操作者、管理部門起來，以實(shí)現(xiàn)對(duì)沼氣及附屬產(chǎn)品生產(chǎn)銷售的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控、服務(wù)、管理和決策的一種網(wǎng)絡(luò)。

利用軟件開發(fā)技術(shù)，結(jié)合目前市場成熟的硬件產(chǎn)品，開發(fā)出了沼氣工程物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，系統(tǒng)遵循物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)原則，結(jié)合沼氣工程特點(diǎn)，分為感知層、傳輸層、應(yīng)用層和展現(xiàn)層。具體細(xì)化為信息采集及傳輸系統(tǒng)、智能化管控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智能預(yù)警系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫及故障處理系統(tǒng)。

感知層由部署在沼氣工程各工藝單元的傳感器和采集節(jié)點(diǎn)組成，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)將信息傳輸至云平臺(tái)統(tǒng)一存儲(chǔ)管理，系統(tǒng)再將數(shù)據(jù)加以分析整理來支撐對(duì)沼氣工程和設(shè)備的管理，同時(shí)結(jié)合海量大數(shù)據(jù)庫資源及專家意見，縮短運(yùn)行故障處理周期，提高產(chǎn)氣率和附加值，獲得顯著的污水處理效果，提高沼氣工程智能化管控水平。

系統(tǒng)組成

信息采集及傳輸系統(tǒng)

系統(tǒng)在預(yù)處理單元采集水量、溫度和物料TS濃度等參數(shù)；在厭氧發(fā)酵單元采集溫度、壓力，PH值和物料TS濃度等參數(shù)并安裝過載報(bào)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(shù)并安裝沼氣泄漏和過載報(bào)警裝置；在污水處理單元安裝COD，BOD，總P和總N等環(huán)保指標(biāo)監(jiān)測裝置；在沼肥生產(chǎn)單元安裝N,P,K和微量元素檢測儀器；在沼氣站采集現(xiàn)場溫度、濕度和風(fēng)速等環(huán)境條件。

系統(tǒng)將上述參數(shù)轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)信號(hào)，通過雙絞線或無線路由節(jié)點(diǎn)傳輸至DTU(數(shù)據(jù)傳輸單元)，DTU將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)，再通過GPRS網(wǎng)絡(luò)或者3G網(wǎng)絡(luò)將IP數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)服務(wù)器，管理人員通過手機(jī)APP，電腦或LED大屏在線監(jiān)控、調(diào)取數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析等。

智能化管控系統(tǒng)

設(shè)計(jì)1個(gè)或多個(gè)智能控制柜，控制柜內(nèi)使用PLC模板進(jìn)行邏輯編程，與軟件平臺(tái)結(jié)合，使模板具有控制設(shè)備的功能。采用手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，自動(dòng)方式包含定時(shí)智能控制和智能自動(dòng)控制兩種方式；智能自動(dòng)控制是設(shè)置沼氣工程處理單元的參數(shù)閾值，當(dāng)實(shí)時(shí)參數(shù)超過閾值時(shí)，軟件平臺(tái)將自動(dòng)開啟或關(guān)閉相應(yīng)的設(shè)備。通過對(duì)設(shè)備的控制從而實(shí)現(xiàn)沼氣工程智能化運(yùn)行。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)沼氣工程各運(yùn)行單元和整個(gè)沼氣站進(jìn)行視頻圖像監(jiān)測，一方面滿足日常監(jiān)控需要，管理人員可通過視頻圖像對(duì)沼氣站安防、處理單元狀態(tài)、作業(yè)規(guī)范等進(jìn)行監(jiān)管;另一方面能夠?qū)舆h(yuǎn)程指揮系統(tǒng)，管理人員和專家可實(shí)時(shí)在線查看沼氣工程的運(yùn)行情況，為專家咨詢故障處理提供輔助支撐。

智能預(yù)警系統(tǒng)

沼氣工程智能預(yù)警系統(tǒng)可分為:運(yùn)行參數(shù)預(yù)警、設(shè)備預(yù)警、操作違規(guī)預(yù)警和災(zāi)害天氣預(yù)警。系統(tǒng)操作人員可根據(jù)專家指導(dǎo)在系統(tǒng)中設(shè)置處理單元的參數(shù)預(yù)警值，當(dāng)沼氣工程運(yùn)行過程中出現(xiàn)參數(shù)異常時(shí)，可提供多種方式(如短信、廣播等方式)對(duì)管理人員或生產(chǎn)人員進(jìn)行告警，并提示生產(chǎn)人員進(jìn)行下一步操作。

數(shù)據(jù)庫及故障處理系統(tǒng)

建立數(shù)據(jù)庫，將所收集到的沼氣工程運(yùn)行數(shù)據(jù)匯集到系統(tǒng)大數(shù)據(jù)中心進(jìn)行統(tǒng)一管理。管理人員可利用系統(tǒng)將沼氣工程按照發(fā)酵規(guī)模、工藝流程和工程類型等進(jìn)行分類管理，以文字、統(tǒng)計(jì)圖和表格等形式，供第三方系統(tǒng)或人員調(diào)用、查閱，為生產(chǎn)人員、管理人員和專家提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持，為沼氣工程故障處理提供可靠依據(jù)，為政府決策提供技術(shù)支撐。

沼氣工程物聯(lián)網(wǎng)的作用

1.為創(chuàng)新沼氣項(xiàng)目補(bǔ)貼方式提供技術(shù)支撐

為保證沼氣工程長期有效運(yùn)行、充分發(fā)揮建設(shè)效益，應(yīng)對(duì)沼氣工程終端產(chǎn)品(沼氣、沼肥、發(fā)電)進(jìn)行補(bǔ)貼，建立“先建后補(bǔ)”和“終端補(bǔ)貼”機(jī)制。沼氣工程物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)能對(duì)沼氣、沼肥和發(fā)電進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和計(jì)量統(tǒng)計(jì)，能有效防止業(yè)主弄虛作假，騙取項(xiàng)目資金，為“先建后補(bǔ)”和“終端補(bǔ)貼”提供技術(shù)支撐和補(bǔ)貼依據(jù)。

2.提高沼氣工程管控水平和生產(chǎn)效率

沼氣工程物聯(lián)網(wǎng)對(duì)沼氣工程生產(chǎn)全程進(jìn)行在線監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)庫和專家咨詢系統(tǒng)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備問題，排除運(yùn)行故障，通過智能化管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出料、輸配氣、沼肥生產(chǎn)和污水處理等環(huán)節(jié)自動(dòng)化控制，能提高產(chǎn)氣量、提升沼肥生產(chǎn)質(zhì)量和污水處理效果，實(shí)現(xiàn)沼氣工程管理科學(xué)化、控制自動(dòng)化、運(yùn)行智能化，節(jié)約勞動(dòng)成本，降低能耗，提高沼氣工程生產(chǎn)效率。

3.保障沼氣工程運(yùn)行安全

通過沼氣工程物聯(lián)網(wǎng)智能預(yù)警系統(tǒng)和視頻監(jiān)控，能對(duì)運(yùn)行參數(shù)異常、設(shè)備故障、操作違規(guī)和災(zāi)害天氣發(fā)出警報(bào)，并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(nèi)煙霧探測報(bào)警、水位超高報(bào)警、沼氣泄漏、物料過載報(bào)警，無關(guān)人員誤入、違規(guī)操作報(bào)警等，能排除人員傷亡、工程損壞、起火爆炸等安全隱患，有效保障沼氣工程運(yùn)行安全。