桂林理工大学

详情

从物联网到可视化的智慧决策污水处理系统

申报人：温丽梅 申报日期：2024-06-01

基本情况

2024年批次
从物联网到可视化的智慧决策污水处理系统 学生申报
创新训练项目
工学
计算机类
学生来源于教师科研项目选题
一年期
一款基于AI、物联网与大教据的智慧污水处理系统。拥有四项核心技术，能够实现污水处理环境信息监控、视频监控、污水处理过程,智能控制等功能。目前本项目已在深圳十五中学、湘潭相乡医院等地完成项目建设，已与湖南易净,华智信息科技有限公司等企业进行过合作，现在与中交路桥科技有限公司合作。
曾参与一项校级大学生创新创业项目并优秀结题，一项实用新型专利和一项发明专利（还在撰写），主持互联网+项目
曾在物联网、大数据领域主持省部、厅级4项，参与国家基金项目2项，在国内外期刊发表论文10余篇，获广西青年科技进步奖二等奖1项，三等奖1项。

提供技术研发和技术指导，提供相关材料及解答相关研究出现的难点。
区级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
温丽梅 计算机科学与工程学院 软件工程 2022 技术研发
郭怡玲 计算机科学与工程学院 软件工程 2022 运营维护
卢广华 公共管理学院 广告学 2021 市场营销
熊洪熙 计算机科学与工程学院 网络工程 2021 技术研发
赵素梅 计算机科学与工程学院 软件工程 2022 财务

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
邓昀 计算机科学与工程学院 否

立项依据

项目团队以“治山治水，治穷至富”为核心理念，旨在改善水体环境，确保工业、农业和生活用水需求，推动生态环境修复。智慧水务在城市给水排水系统中的广泛应用展现出巨大的潜力，为解决水资源短缺、降低漏水率以及提高居民用水水质等问题提供了创新性的解决方案。
智慧污水处理系统是包括污水处理、一体化泵站等设施的智能系统。该系统搭建一个大型数据中心，两个关键支撑体系（信息感知体系、智能控制体系）以及五大平台（业务一体化平台、监测平台、数据平台、应急调度指挥平台、门户平台），从而实现管理一体化、决策数据化、设备信息化、一切可视化、监控实时化和系统数字化的核心优势，通过安装多重传感器在设备上，全面监测设备运营状况，实现设备从独立设备向物联网互联互通、从设备孤岛向工业互联网系统全面集成、从业务需求支撑向决策分析支持的转变，形成设备生产、项目管理、项目运维全过程管控的智慧水务物联网。污水处理、一体化泵站、雨水回收智能控制系统由数据采集控制部分（参数采集、图像采集、控制机构）、传输系统（Wi-Fi、4G网络、以太网）、云端管理平台三部分组成，实现污水处理环境信息监控、视频监控、污水处理过程智能控制等功能。
智慧污水处理系统可广泛应用于村镇分散式污水处理管控、无人值守泵站一体化运营管控、智慧流域管理、河湖生态环境维护以及城市水系统洪涝和生态调度等领域。至今已完成深圳十五中学、湘潭湘乡医院、湖北黄牌沟、长沙湘安嘉园、广东汕尾理工大学、江西九江、贵州贵安国际等项目建设。

summernote-img




图1-1 智慧水环境系统架构

summernote-img

图1-2智慧水环境系统架构流程图 
国内动态：
①　政策导向：中国政府致力于环境保护和可持续发展，通过一系列政策和计划鼓励智慧污水处理系统的建设和应用。例如，《水污染防治行动计划》提出加快推进污水处理设施智能化改造，促进智慧污水处理系统的发展。
②　技术创新：国内企业和研究机构在传感器技术、物联网技术、数据分析和人工智能等领域取得了不少进展。一些企业已经推出了具有自主知识产权的智慧污水处理系统，满足了市场需求。
③　市场需求：随着城市化进程加快和环境污染问题日益严重，市场对智慧污水处理系统的需求不断增加。城市污水处理厂、工业园区和农村污水处理设施都是潜在的应用领域。
④　标准制定：国内也在积极制定智慧污水处理系统的相关标准，以规范行业发展和产品质量。这有助于提高系统的互操作性和可靠性，推动行业健康发展。
国外动态：
①　成熟市场：一些发达国家如美国、德国和日本等在智慧污水处理系统方面已经有较为成熟的经验和技术积累。它们在传感器技术、物联网技术和数据分析方面处于领先地位。
②　可持续发展：国外智慧污水处理系统的发展更加注重可持续发展和环保效益。一些项目不仅关注污水处理效率，还注重资源回收利用和能源节约减排。
③　国际合作：国外污水处理领域的国际合作比较频繁，各国之间在技术交流、标准制定和项目合作等方面开展合作，促进了行业的全球化发展。
市场竞争：国外智慧污水处理系统市场竞争激烈，一些知名企业和科研机构在该领域投入大量资源进行研发和市场拓展
一、创新点：
(1)智能化实时监测：通过云平台，实现了设备在任何可联网的地点的方便接入，并实现了实时监测，可以随时随地对水环境进行智能化的监控。
(2)告警智能化配置：设备状态的异常不再是难题，提供了智能化的配置选项，可以灵活设置异常状态的告警级别、时限和方式，确保第一时间了解到任何问题。
(3)多通讯方式可选：为了适应各种使用场合，提供了多种通讯方式，包括WIFI、4G、以太网等，确保设备的高效稳定运行。

智能网关：

summernote-img

图1-1智能网关特点

(1)采用联发科MT7621主控，双核880 MHz，CPU处理能力强 ，同时拥有千兆五口，支持OpenWrt二次开发。
(2)采用移远RM500U-CN 5G模块，畅享高速网络。
(3)（3）2.4GHz/5GHz双频WIFI，5GHz WIFI6技术传输速率更快。
(4)支持多终端设备稳定连接，最高可同时连接32个设备；
(5)外挂4个独立PA信号放大芯片，更强信号收发；
(6)软硬件看门狗防死机设计，保证设备稳定可靠运行；
(7)多种5G通信模组深度支持，深入模块底层控制指令；深度侦测5G网络各种状态，上位机管理软件实时动态状态显示；
多功能数据采集：

summernote-img
图1-2多功能数据采集特点
(1)自动监测、定时上传数据、无人值守；
(2)无线传输数据，自带存储，数据自动校验，确保数据完整；
(3)无线节点网络连通率高，节点之间完全独立，互不干扰；
(4)超低功耗；内置可充锂电池，充满电可连续使用数天；配接太阳能电板/AC220V，长期在线监测；
(5)尺寸小，重量轻，安装方便；
(6)防水等级IP67：外部封装与内部电气部分的有效隔离、内部灌封处理、信号输入端采用防水接头；现场无需再做防水处理；
(7)构建监测系统高效便捷，降低成本；
(8)基于B/S构架的网络版软件，通过专业的云监测平台，远程配置，随时随地查询监测数据，为用户提供便捷的、即时可用的数据处理功能，提供丰富的数据图表、报告输出等功能；
(9)智能化预警系统：远程短信、邮件多渠道报警。
二、项目特色：
(1)多平台监控：通过监控墙、PC和各类移动终端设备，可以随时随地轻松访问我们的平台，获得对水环境的多维度实时监控。
(2)智能决策支持： 不仅提供实时数据，还通过多维度报表查询分析、各类图表展示和大数据分析，为决策提供科学依据。
(3)工业级硬件设计：设备采用工业化硬件设计，包括PLC、单片机等，确保在恶劣环境中的高效运行，适用范围广泛。
(4)通讯兼容性：设备支持各大运营商的无线上网卡，确保在任何地方都能保持通讯畅通。
自动控制与远程通讯融合： 实现了自动控制与远程通讯的完美融合，使得整个系统更加智能、高效，为工程提供了无缝的技术支持。
技术路线：打造一个基于物联网技术、人工智能技术、数字孪生等技术开发的多网融合智能数据采集终端+智能工业物联网关+全集成物联网控制系统+污水处理软件系统。
拟解决的问题：解决智慧污水处理市场智能化程度低、监测运维成本高、污水处理机器故障率高且数据分析能力弱等问题。
预期成果：实现污水处理全过程的数据采集、数据传输、数据可视化展示及应用分析。



目前已项目已经开发出核心产品：智慧污水处理系统。未来安排，2024年5月-2025年4月，我们将不断地丰富和完善我们的项目，首先我们会积极获取指导老师的指导意见，在愈发掌握核心技术的同时，跟进一些衍生技术，争取获得更多的项目专利或者发表相关论文。同时我们会与多与目标客户沟通。实践是检验真理的唯一标准，对于还未使用过我们项目产品的客户，我们可以提供长时间的试用，在此期间不收取系统服务、维护费用，在试用期结束后以年为单位收取系统服务费。借此来获取实际的项目运行数据，这不仅能使我们更好地改进设备，还能为我们争取到更多优质的合作伙伴。
团队目前已开发出项目核心产品：智慧污水处理系统。该系统针对传统的污水处理工艺以能效能，消耗大量有机碳源，剩余污泥产量大，释放较多的CO2到大气之中，并且无法在云端进行实时监测等问题，基于云计算、物联网、大数据等技术，构建了污水处理、一体化泵站、雨水回收等智能化功能，解决了传统污水处理工艺的众多问题，为城市的绿色发展助力。
依托桂林市华智信息科技有限公司、湖南易净环保有限公司等合作企业，系统已在深圳十五中学、湘潭湘乡医院、湖北黄牌沟、长沙湘安嘉园、广东汕尾理工大学、江西九江、贵州贵安国际等多地完成项目实施建设。
技术研发实力强：团队成员具有创新意识和创业激情，学科专业构成合理、分工明确，多位指导专家在相关领域有深入研究，团队拥有一流的物联网技术研发能力，能够支撑产品运维以及版本迭代升级；项目落地经验丰富：已在多个地区成功实施建设；产学研合作：与多所高校和企业建立合作关系，项目直击行业痛点，针对实际生产问题打磨解决方案，促进产学研结合。
系统目前能够满足市场上大部分污水处理要求，但是针对特殊地区、特殊场景下的需求，还需要进一步对产品进行迭代升级，以满足个性化需求，需要资金投入支持的科研投入，提升品牌竞争力；建立严格的创新管理制度，提升管理水平，必要时聘请职业经理人参与项目的日常运作管理；密切关注行业动态，对行业前景与市场状况进行深入调查，正确选择目标市场，并追踪客户需求变动，及时响应；对产品升级的功能及时申请知识产权保护，打造品牌形象。

经费预算

开支科目 预算经费（元） 主要用途 阶段下达经费计划（元）
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 14000.00 项目开展各种开销 8050.00 5950.00
1. 业务费 7700.00 销售、代理 3650.00 4050.00
（1）计算、分析、测试费 1200.00 专利申请，风险评估 500.00 700.00
（2）能源动力费 500.00 水电、税 250.00 250.00
（3）会议、差旅费 3000.00 培训，交通住宿 1500.00 1500.00
（4）文献检索费 1000.00 订阅、版权使用、检索工具 400.00 600.00
（5）论文出版费 2000.00 出版、版面、审稿 1000.00 1000.00
2. 仪器设备购置费 2600.00 购买仪器、安装 2200.00 400.00
3. 实验装置试制费 2700.00 测试维护 1500.00 1200.00
4. 材料费 1000.00 办公用品 700.00 300.00
结束

用户单位： 桂林理工大学        

版权所有： 南京先极科技有限公司