СИСТЕМА МОНИТОРИНГА И ОБСЛУЖИВАНИЯ СТАНЦИЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ
MONITORING AND MAINTENANCE SYSTEM FOR BIOLOGICAL TREATMENT PLANTS

Изобретение относится к области систем водоотведения и защиты окружающей среды, в частности к оценке, контролю и мониторингу состояния биологической очистки бытовых и промышленных сточных вод, с использованием автоматизированных процессов.
В современном уровне техники известны непрерывные очистительные установки, когда процесс очистки должен поддерживаться посредством способа, требующего большого количества энергии в течение длительного времени без прерывания работы очистительной установки и своевременного обслуживания квалифицированным персоналом.
Из уровня техники известен автономный экологический комплекс, который включает в себя станцию глубокой биологической очистки сточной воды, санузел, систему отопления, источники электроэнергии, станцию водоподготовки, систему беспроводной диспетчеризации, которая состоит из радиопередатчиков, датчиков параметров комплекса. Датчики параметров комплекса включают датчики температуры снаружи и внутри комплекса, датчик уровня воды в резервуаре санузла, датчик температуры отопительных приборов, датчики уровня воды в резервуарах станции биологической очистки воды. Комплекс имеет контроллер с жестким диском, на последнем хранится информация об алгоритмах опроса датчиков, передачи сообщений по радиоканалу о параметрах комплекса, принятия сообщений об управлении элементами комплекса, передаче сигналов элементам комплекса об изменении параметров, а также программа управления камерой глубокой биологической очистки сточной воды (RU 130989 U1, опуб. 10.08.2013, C02F 3/00).
Недостатком данной установки является отсутствие контроля параметров стадий очистки на каждом этапе в станции биологической очистки воды, так же отсутствует выходной контроль очищенной воды.
,
Известна установка комплексной биологической очистки сточных вод, состоящая из резервуара, который содержит: приемную камеру с подачей сточных вод, камеру аэротенка, вторичный отстойник со сбросом очищенной воды и стабилизатор активного ила. Приемная камера имеет первичный фильтр и устройство для его продувки, поплавковые датчики уровней сточных вод и эрлифт для перекачки сточных вод. Во вторичном отстойнике расположен эрлифт для переноса жировой пленки в камеру аэротенка, Камера стабилизатора активного ила снабжена промежуточной перегородкой, образующей дополнительную камеру стабилизации ила, состоящую из двух частей, верхний и нижний, расположенные так, чтобы образовать между ними свободное пространство (EP 2138464 A1 опуб. 30.12.2009, C02F3/12).
Недостатком данного устройства является отсутствие системы сигнализации выхода из строя агрегатов, используемых в процессе очистки сточных вод, отсутствие возможности мониторинга за параметрами работы станции.
Известно устройство, для биологической очистки сточных вод, содержащее корпус, выполненный в форме цилиндра и разделенный перегородками на приемную камеру, аэротенк, вторичный отстойник, стабилизатор ила, блок управления и компрессор, подключенную к нему через электромагнитный клапан систему аэрации. Вторичный отстойник образован вертикальными стенками. Установка комплектуется утепленной крышкой с вентиляционным устройством и фонарем аварийной сигнализации (строб-лампа). В приемной камере расположены поплавковый датчик уровня рабочий и поплавковый аварийный датчик уровня (RU 184550 U1, опуб. 30.10.2018, C02F 3/02).
Недостатком данного устройства является не возможность обеспечения дистанционного мониторинга безопасной работы установки.
Известна система мониторинга наводнений, содержащая блок управления, к сигнальным входам которого подключены датчик уровня воды, датчик несанкционированного доступа, датчик температуры воды, датчик температуры воздуха. Система мониторинга содержит пульт централизованного наблюдения, каждый из которых снабжен блоком коммуникаций. Блок управления снабжен устройством приема-передачи. Блок коммуникаций и устройство приема-передачи выполнены с возможностью обеспечения двусторонней беспроводной связи между пультами централизованного наблюдения и блоком управления, и с возможностью отправки информационных сообщений пользователям системы соответственно из пульта централизованного наблюдения и из блока управления (RU 115930 U1, опуб. 10.05.2012, G01W 1/0).
Наиболее близким по технической сущности к предложенному техническому решению является система централизованного мониторинга и управления режимом работы силовых трансформаторов, установленных на разных подстанциях, содержащая: центр мониторинга, содержащий технический сервер, сервер Интернет и программное обеспечение, которое обеспечивает передачу данных из упомянутого технического сервера в упомянутый сервер Интернет. Упомянутый технический сервер соединен с панелями управления каждой из подстанций и упомянутый сервер Интернет обеспечивает удаленный доступ к системе для пользователей системы. На каждой из подстанций установлена панель управления, соединенная с одним силовым трансформатором. Панель управления принимает данные, относящиеся к измерениям параметров упомянутого одного трансформатора Данные, относящиеся к измерениям параметров упомянутого, по меньшей мере, одного из силовых трансформаторов, сохраняют в упомянутом техническом сервере только в случае, когда результаты измерения параметров отличаются от диапазона значений параметров, ранее определенных как желательные (RU 2389117 C2, опуб. 10.05.2010, H02J 3/00).
Недостатком указанных выше систем, в том числе ближайшего аналога, является невозможность применения для систем, содержащих резервуары, в том числе станций биологической очистки и отсутствие связи с несколькими удаленными устройствами.
Технический результат заявленного изобретения заключается в разработке системы мониторинга и контроля очистки сточных вод с возможностью дистанционного мониторинга технологических процессов, происходящих в процессе очистки сточных вод.
Заявленный технический результат достигается тем, что система мониторинга станции биологической очистки содержит датчики с возможностью измерения параметров, сервер с функцией записи, хранения и передачи данных по беспроводным каналам связи. Кроме того, система дополнительно содержит, по меньшей мере, одно устройство клиента, по меньшей мере, одно устройство сервисной службы, и, по меньшей мере, одни резервуар с крышкой, разделенный перегородками на приемную камеру, по меньшей мере, одну промежуточную камеру и выпускную камеру, пневмосистему, электросистему, модуль связи, связанный с датчиками параметров и возможностью двусторонней передачи данных с указанных датчиков параметров и сервера, в приемной камере установлен датчик уровня воды с подогревом, расположенный в успокоителе, модуль связи выполнен с датчиком температуры, при этом сервер выполнен с возможностью передачи данных устройству клиента и сервисной службы.
В варианте выполнения датчик уровня воды установлен в успокоителе с помощью фиксатора, в котором выполнены отверстия. Модуль связи, предпочтительно, производит опрос датчиков и передачу данных на сервер в интервале от 5 минут до 24 часов. Датчик температуры модуля связи может быть вынесен на внешнюю сторону корпуса модуля связи. В варианте выполнения на крышке резервуара установлен датчик вскрытия крышки. В промежуточной камере может быть установлен, по меньшей мере, один оптический или ультразвуковой датчик. В варианте выполнения в выпускной камере установлен, по меньшей мере, один оптический или ультразвуковой датчик.
Заявленное техническое решение поясняется следующими чертежами:
–на фиг. 1 – общий вид системы;
–на фиг. 2 – схема резервуара системы.
Заявленная система мониторинга включает датчики, выполняющие измерение параметров, сервер с функцией записи, хранения и передачи данных по беспроводным каналам связи, по меньшей мере, одно устройство клиента, по меньшей мере, одно устройство сервисной службы, и, по меньшей мере, одни резервуар с крышкой. Резервуар разделен перегородками на приемную камеру, по меньшей мере, одну промежуточную камеру и выпускную камеру. Содержит пневмосистему, электросистему и модуль связи, который выполнен с датчиком температуры и соединен с датчиками параметров и имеет возможность двусторонней передачи данных с указанными датчиками и сервером. В приемной камере установлен датчик уровня воды с подогревом, расположенный в успокоителе.  Сервер выполнен с возможностью передачи данных устройству клиента и сервисной службы.
Резервуар, являющийся элементом системы биологической очистки, включает несколько камер, соединенных в одном корпусе 1. Сточные воды поступают в первичную приемную камеру 2, где происходит усреднение поступающих сточных вод. Здесь же производится начальная биологическая и механическая очистка. Для измерения уровня сточных вод в приемной камере устанавливается датчик 4 уровня воды. В качестве датчика уровня воды, предпочтительно, используется ультразвуковой датчик дальности или поплавковый датчик. Датчик 4 уровня воды устанавливается в успокоителе 3 , преимущественно, при помощи специального фиксатора (на фигуре не показан), в котором имеются отверстия для беспрепятственного прохода воздуха. В качестве успокоителя 3 может применяться вертикально стоящая труба. Успокоитель 3 позволяет избежать неправильных измерений уровня воды при образовании в приемной камере 2 пены или волн при сливе стоков. Датчик 4 уровня воды может подогреваться системой обогрева на 10 градусов больше, чем окружающий воздух, для предотвращения образования конденсата на датчике 4. Система подогрева может представлять собой тонкопленочный нагреватель, размещенный на корпусе датчика 4.
Переливом из первичной приемной камеры 2 стоки попадают в промежуточную камеру 5, например, стабилизации ила. В данной камере 5 для контроля за процессом очистки может устанавливаться, например, датчик 6 концентрации ила. Датчик 6 концентрации ила герметичный, может быть: оптическим и за счет инфракрасного света осуществляет изменение просвечиваемости воды; или ультразвуковым, отслеживающим концентрацию ила за счет изменения плотности жидкости. Из чего можно судить о концентрации ила и чистоте камеры 5 в целом. При нарушении чистоты камеры 5, например при повышенной концентрации ила, необходимо проводить чистку, во избежание загрязнения дренажной системы. Далее сточные воды направляются в выпускную камеру 7, в которой, предпочтительно, установлен датчик 8 мутности. В качестве датчика 8 мутности может применяться оптический или ультразвуковой датчик. Датчик 8 мутности устанавливается в последней выпускной камере 7, откуда вода выводится из корпуса 1 и отслеживает чистоту выходящей воды. В пневмосистеме 9 может быть установлен датчик 10 давления воздуха, контролирующий давление в пневмосистеме 9 устройства. В процессе работы устройства происходит засорение жиклеров, эрлифтов, аэраторов, вследствие чего ухудшается работа устройства. Что в свою очередь приводит к снижению качества очистки сточных вод. Также данный датчик показывает работу компрессора, который может выйти из строя. На крышке корпуса может быть установлен датчик 11 вскрытия крышки корпуса 1, для обеспечения сохранности элементов станции от хищения и несанкционированного доступа к устройству.
Работа предлагаемой системы мониторинга и обслуживания станций биологической очистки основана на мониторинге технологических параметров очистки сточных вод и своевременном оповещении клиента и сервисных служб о нештатных ситуациях. Система мониторинга содержит датчики, выполняющие измерение параметров, сервер с базой данных, с устройством с функцией записи, хранения и передачи данных по беспроводным каналам связи. Предлагаемая система мониторинга выполняет измерение технологических параметров работы резервуаров очистки сточных вод включает облачный Интернет сервис со специальным компьютерным оборудованием и программным обеспечением с единой базой данных пользователей и сервисных служб, устройство передачи данных по беспроводным сетям GSM или Интернет, смартфон, планшетный компьютер или компьютер пользователя, поддерживающий мобильную связь и выход в интернет.
К серверу имеет доступ сам пользователь через зарегистрированный личный кабинет, а также сотрудник сервисного центра. На сервере содержится информация о пользователе, а также информация о системе очистки (тип очистного сооружения и параметры по работе каждой его камеры). Информация, полученная в результате активного мониторинга посредством датчиков, накапливается в виде цифрового архива за все время пользования системой и сервером. Кроме того, система содержит архив неисправностей и ремонта.
Пользователь имеет доступ через смартфон, планшетный компьютер или другое мобильное средство коммуникации, имеющие доступ в Интернет, в том числе через спутниковую связь. Работа сервера осуществляется в круглосуточном непрерывном режиме (24 часа в сутки, 7 дней в неделю).
Модуль связи 12, содержащий датчики контроля технологических параметров работы системы с помощью микропроцессора опрашивает датчики, расположенные в станции биологической очистки и передает данные на сервер. На сервере разработанные алгоритмы обрабатывают принятую информацию и сравнивают с нормативными значениями. В случае выявления несоответствия нормативным значениям этой конкретной биологической станции очистки, сервер выдает команду на оповещение конечного пользователя о проблемах в его станции биологической очистки. Так же сервер оповещает оператора сервисной службы о выявленных проблемах. Сервер в свою очередь следит за связью со всеми модулями, при отсутствии связи с модулем, сервер высылает оповещения конечному пользователю и сервисной службе, об отсутствии соединения с конкретным модулем. Модуль связи 12 имеет датчик 13 температуры, который может быть выносным, также может включать датчик 14 тока (напряжения) и дополнительный источник питания в виде аккумулятора 15, для поддержания автономной работоспособности при отключении внешнего питания. Модуль связи располагается в электро-отсеке устройства. Внутри модуля установлен микропроцессор, который опрашивает датчики с заданным интервалом времени и передает данные на запрограммированные устройства.
Модуль связи производит автоматический опрос датчиков в заданном интервале времени, который может составлять от 5 минут до 24 часов, обеспечивая своевременный мониторинг работы системы.
Передача данных осуществляется по беспроводным линиям связи, таким как GSM или Wi-Fi. Если один или несколько параметров вышли из заданного диапазона, модуль связи отправляет сообщения о нарушении технологических параметров на сервер. На сервере установлен контроллер с жестким диском, на котором хранится информация об алгоритмах опроса датчиков, передачи сообщений о параметрах комплекса, принятия сообщений об управлении элементами комплекса, передаче сигналов элементам комплекса об изменении параметров. Программное обеспечение сервера обеспечивает обработку, хранение, сортировку и отправку полученной от модуля связи информации на мобильное устройство клиента и на другие устройства сервисной службы. С сервера сообщения направляются клиенту и в обслуживающую организацию.
Программное обеспечение, обеспечивающее работу системы, может быть интегрировано и быть программной частью операционной системы таких как Windows, Android, iOS, Linux, Windows Phone и др., установленной на персональном компьютере и/или другом индивидуальном электронном устройстве (например, смартфон, планшетный компьютер) пользователя.
Конструкция заявленной системы может применяться в работе септиков и других очистных сооружений, обеспечивающих очистку сточных вод. Комплекс датчиков входящих в конструкцию системы позволяет не только своевременно заметить отказ агрегатов очистного сооружения на каждом этапе, что в свою очередь предотвращает затопление станции, выброс излишков ила и другого мусора в дренажную систему, но и отслеживать качество очистки сливных вод и работу системы в целом.