一种基于分层后备的污水处理厂工控系统及方法与流程

1.本发明涉及污水处理的技术领域，尤其涉及一种基于分层后备的污水处理厂工控系统及方法。

背景技术：

2.当前，污水处理厂普遍采用了自动控制系统，自动控制系统根据相应的控制逻辑，保证污水处理厂中各个设备的稳定运行，减少人工干预和运营成本。
3.如专利cn114493237a给出了一种人工智能控制的工业污水处理监控管控系统，包括主控中心，主控中心连接有数据采集模块、监控模块、数据库与反馈模块，主控中心连接有云端系统，云端系统连接有用户检索模块，且用户检索模块连接在主控中心的端口上，可以将采集的数据发送至云端进行存储，可以对数据管理与安全保护，可以根据采集的数据，智能推荐污水处理策略。
4.如专利cn112506165a给出了污水处理远程控制智能系统，包括中控室和污水处理系统，中控室与污水处理系统通过以太网技术搭建域网系统；域网系统包括信息接入模块和信息输出模块；中控室包括控制系统。该方案通过远程控制智能系统，利用互联网将不同地方的污水处理现场数据信息传输至中控室，工程师可以在中控室里实时看到每个项目的实时数据，而且可以无延时直接调节智能系统运行参数，并且能够控制每个项目的各种设备，通过合理使用本污水处理远程控制智能系统，使污水处理运营工作更高效，而且能够有效降低事故风险。
5.但是，以上类似的现有技术，普遍存在控制系统的规模庞大，分布的各个控制子站存在故障时，会导致多个设备的停运。同时，停运后针对故障的判别和处理也存在不够及时的问题，故障类型的判别较为繁琐且定位不准确，往往需要人工干预，增加了整个污水处理厂的运营成本。
6.因此，如何对污水处理厂的控制系统进行优化设计，保证工控系统在出现局部故障时，污水处理厂依然稳定运行，以实现低运营成本、低系统故障、少人工干预的污水处理厂自动控制是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

7.针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种基于分层后备的污水处理厂工控系统及方法，采取自愈控制的逻辑，对系统调控组件的厂域调控和区域调控进行划分和层级设定，分别作为主控和后备层级对污水处理厂的设备进行调控，控制设备的正常工艺运行。基于分层后备的污水处理厂工控系统，通过分层后备的设计，能保证在工控系统局部出现故障后，污水处理系统的稳定运行，节约运营成本。
8.第一方面，本发明提供一种基于分层后备的污水处理厂工控系统，包括：系统调控组件和由预存数据构成的资源数据库，预存数据为污水处理厂中各个设备的相关工艺参数及相关工艺参数的数值范围，系统调控组件包括厂域调控模块和多个区域调控模块；
9.区域调控模块根据污水处理厂的不同工艺段进行预先设定，系统调控组件以区域调控模块为主控层级，厂域调控模块为后备层级；
10.每个区域调控模块接收对应的工艺段中所有设备的运行数据，并结合对应设备在资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行；
11.厂域调控模块接收污水处理厂中所有设备的运行数据，并为所有区域调控模块的后备层级，在后备层级启用时结合区域调控模块的对应设备在资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行。
12.进一步的，工控系统还包括设备调控组件，设备调控组件包括配置在污水处理厂每个设备的端智能控制组件，端智能控制组件向系统调控组件传输对应设备的运行数据，并通过接收系统调控组件的指令控制对应设备的工艺运行。
13.进一步的，系统调控组件中的厂域调控模块和每个区域调控模块均包括分析处理单元和工艺插件；
14.分析处理单元订阅接收对应设备所配置的端智能控制组件传输的运行数据，并通过读取工艺插件，调用资源数据库中对应设备的预存数据，基于对运行数据和预存数据的分析，给出分析结果并向端智能控制组件传输指令，控制对应设备的工艺运行。
15.进一步的，工艺插件为动态链接库文件，动态链接库文件包括配置索引及执行索引；
16.读取工艺插件，调用资源数据库中对应设备的预存数据，具体包括：
17.分析处理单元解析动态链接库文件，并读取到动态链接库文件中的配置索引，根据配置索引获取链接到的资源数据库中对应设备的预存数据；
18.基于对运行数据和预存数据的分析，给出分析结果并向端智能控制组件传输指令，具体包括：
19.配置索引获取分析处理单元接收的运行数据，并完成与预存数据的配对比较；
20.配置索引将配对比较的结果传输给分析处理单元，分析处理单元将处理信号传递给执行索引；
21.执行索引根据配对比较的结果，形成修订运行数据的指令，并将指令通过分析处理单元传输给端智能控制组件。
22.进一步的，系统调控组件以区域调控模块为主控层级，厂域调控模块为后备层级，具体包括：
23.以污水处理厂中的每个设备为衔接点，连接组建包括调控该设备的端智能控制组件、区域调控模块及厂域调控模块的通信局域网；
24.区域调控模块及端智能控制组件在通信局域网内均按心跳时间间隔分别广播第一心跳包和可携带控制告警信号的第二心跳包；
25.厂域调控模块根据第一心跳包和第二心跳包进行判定分析，并决定是否作为后备层级启动。
26.进一步的，结合生存时间ti和通信局域网的延迟时间td，计算得出广播第一心跳包和第二心跳包的心跳时间间隔ts。
27.进一步的，厂域调控模块根据第一心跳包和第二心跳包进行判定分析，并决定是否作为后备层级启动，具体包括：
28.分别标定区域调控模块和端智能控制组件广播的第一心跳包和第二心跳包的时刻为t
1-mark
和t
2-mark
；
29.实时采集厂域调控模块接收第一心跳包和第二心跳包的时刻分别为t
1-now
和t
2-now
；
30.根据标定和实时采集的时刻分别计算第一心跳包和第二心跳包传输的时间间隔t
1-i
和t
2-i
；
31.分别比较t
1-i
和t
2-i
与阈值时间的关系，并解析第二心跳包，给出判定的系统故障类型，并决定厂域调控模块是否作为后备层级启动；
32.若t
1-i
＜nts，则判定为区域调控模块正常，厂域调控模块不启动；
33.若t
1-i
≥nts且t
2-i
＜nts，同时，解析出第二心跳包内存在控制告警信号，则判定为区域调控模块故障，厂域调控模块作为后备层级启动，并给出厂域调控模块启动的警示信号；
34.若t
1-i
≥nts且t
2-i
＜nts，同时，解析出第二心跳包内无控制告警信号，则判定为区域调控模块与厂域调控模块之间的传输故障，厂域调控模块不启动，并给出区域调控模块与厂域调控模块传输故障的警示信号；
35.若t
1-i
≥nts且t
2-i
≥nts，则判定为厂域调控模块分别与端智能控制组件和区域调控模块之间的传输故障，厂域调控模块不启动，并给出厂域调控模块分别与端智能控制组件和区域调控模块传输故障的警示信号；
36.其中，nts为阈值时间。
37.进一步的，系统调控组件以区域调控模块为主控层级，厂域调控模块为后备层级，还包括：
38.若厂域调控模块作为后备层级启动，则在通信局域网内广播第三心跳包；
39.待区域调控模块恢复运行后，在通信局域网内广播第一心跳包；
40.厂域调控模块接收到第一心跳包后，继续广播第三心跳包，待区域调控模块针对接收的第三心跳包作出判定，并给出切换信号后，停止作为后备层级的厂域调控模块的调控。
41.进一步的，端智能控制组件还包括自控插件；
42.端智能控制组件通过接收系统调控组件的指令控制对应设备的工艺运行，还包括：
43.端智能控制组件在静默时间内未接收到区域调控模块传输的指令，则广播携带预警信号的第二心跳包；
44.端智能控制组件在超过预警时间后未接收到区域调控模块或厂域调控模块传输的指令，则启动自控插件；
45.自控插件基于对应设备所预设的自控数据，控制对应设备的工艺运行；
46.其中，静默时间根据广播第二心跳包与第三心跳包的切换时间间隔进行预设，预警时间根据厂域调控模块发送指令时间进行预设。
47.第二方面，本发明还提供一种基于分层后备的污水处理厂工控方法，采用如上所述的基于分层后备的污水处理厂工控系统，包括如下步骤：
48.根据污水处理厂的不同工艺段预先设定对应的区域调控模块；
49.系统调控组件以区域调控模块为主控层级，厂域调控模块为后备层级；
50.每个区域调控模块接收对应的工艺段中所有设备的运行数据，并结合对应设备在资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行；
51.厂域调控模块接收污水处理厂中所有设备的运行数据，并为所有区域调控模块的后备层级，在后备层级启用时结合区域调控模块的对应设备在资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行。
52.本发明提供的一种基于分层后备的污水处理厂工控系统及方法，至少包括如下有益效果：
53.(1)基于分层后备的污水处理厂工控系统，通过分层后备的设计，能保证在工控系统局部出现故障后，污水处理厂的稳定运行，节约运营成本。
54.(2)厂域调控与区域调控并机运行，但不参与控制，在区域调控异常时，厂域调控介入接管。实现了污水处理厂的保底控制，可以允许人工延迟维修，减少污水处理厂运营人员，节约运营成本。
55.(3)第一、二、三心跳包的广播与接收，能实现端智能控制组件与区域调控模块、厂域调控模块的彼此监督，并方便进行调控切换的识别，便于污水处理厂的控制，提升了控制的即时性和精准度。
附图说明
56.图1为本发明提供的一种基于分层后备的污水处理厂工控系统示意图；
57.图2为本发明提供的一种基于分层后备的污水处理厂工控系统中主控与后备切换流程示意图；
58.图3为本发明提供的一种基于分层后备的污水处理厂工控方法流程图。
具体实施方式
59.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
60.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
61.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。
62.如图1所示，本发明提供一种基于分层后备的污水处理厂工控系统，包括：系统调控组件和由预存数据构成的资源数据库，预存数据为污水处理厂中各个设备的相关工艺参数及相关工艺参数的数值范围，系统调控组件包括厂域调控模块和多个区域调控模块；
63.区域调控模块根据污水处理厂的不同工艺段进行预先设定，系统调控组件以区域调控模块为主控层级，厂域调控模块为后备层级；
64.每个区域调控模块接收对应的工艺段中所有设备的运行数据，并结合对应设备在资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行；
65.厂域调控模块接收污水处理厂中所有设备的运行数据，并为所有区域调控模块的后备层级，在后备层级启用时结合区域调控模块的对应设备在资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行。
66.厂域调控模块作为所有区域调控模块的后备层级，所有区域调控模块均运行正常时，厂域调控模块处于热后备状态，与区域调控模块实现并机运行，但不参与控制，只进行状态监控。当监测到某个区域调控模块运行异常后，厂域调控模块会根据故障类型的判断，选择是否接管接入，进而调控出现故障的该区域调控模块所控制的设备。
67.基于分层后备控制的思路，利用设备自愈控制，提升工控系统的可靠性，降低系统及区域故障率。
68.工控系统还包括设备调控组件，设备调控组件包括配置在污水处理厂每个设备的端智能控制组件，端智能控制组件向系统调控组件传输对应设备的运行数据，并通过接收系统调控组件的指令控制对应设备的工艺运行。
69.采用分布式智能控制系统的思路，以污水处理厂设备为单位，利用端智能控制组件实现设备数字化，并与系统调控组件进行通信。将污水处理厂按工艺段分解为多个区域，利用区域调控模块，运行控制算法，实现自动控制；厂域调控模块通过网络将数据集中到中控室，实现三遥，最终形成分布式采集、分布式计算、集中管理的系统特征。
70.系统调控组件中的厂域调控模块和每个区域调控模块均包括分析处理单元和工艺插件；
71.分析处理单元订阅接收对应设备所配置的端智能控制组件传输的运行数据，并通过读取工艺插件，调用资源数据库中对应设备的预存数据，基于对运行数据和预存数据的分析，给出分析结果并向端智能控制组件传输指令，控制对应设备的工艺运行。
72.其中，工艺插件为动态链接库文件，动态链接库文件包括配置索引及执行索引；
73.读取工艺插件，调用资源数据库中对应设备的预存数据，具体包括：
74.分析处理单元解析动态链接库文件，并读取到动态链接库文件中的配置索引，根据配置索引获取链接到的资源数据库中对应设备的预存数据；
75.基于对运行数据和预存数据的分析，给出分析结果并向端智能控制组件传输指令，具体包括：
76.配置索引获取分析处理单元接收的运行数据，并完成与预存数据的配对比较；
77.配置索引将配对比较的结果传输给分析处理单元，分析处理单元将处理信号传递给执行索引；
78.执行索引根据配对比较的结果，形成修订运行数据的指令，并将指令通过分析处理单元传输给端智能控制组件。
79.厂域调控模块和每个区域调控模块中都包含了分析处理单元和工艺插件，分析处理单元是模块中的核心，分析处理单元接收各自管辖区域内端智能控制组件的运行数据，对相应的设备进行实时监测、实时控制。工艺插件则是通过工艺控制算法构建的模型，通过
配置索引、执行索引的形式，调用资源数据库中对应设备的预存数据，根据运行数据与预存数据的分析比对，确定是否存在资源冲突等实现对污水处理厂各个设备的调控，保证污水处理厂的设备均正常运行。
80.其中，系统调控组件以区域调控模块为主控层级，厂域调控模块为后备层级，具体包括：
81.以污水处理厂中的每个设备为衔接点，连接组建包括调控该设备的端智能控制组件、区域调控模块及厂域调控模块的通信局域网；
82.区域调控模块及端智能控制组件在通信局域网内均按心跳时间间隔分别广播第一心跳包和可携带控制告警信号的第二心跳包；
83.厂域调控模块根据第一心跳包和第二心跳包进行判定分析，并决定是否作为后备层级启动。
84.区域调控模块及端智能控制组件在通信局域网内广播心跳包，厂域调控模块通过接收心跳包来实现监督，确定工作是否在正常进行。心跳包的具体内容不做限制，端智能控制组件发送的第二心跳包为可携带预警信号。
85.结合生存时间ti和通信局域网的延迟时间td，计算得出广播第一心跳包和第二心跳包的心跳时间间隔ts。心跳时间间隔与调控的污水处理厂的具体设备和依托该设备形成的通信局域网的特性相关。根据场景需求，心跳包都存在生存时间ti，生存时间ti的具体定值不做限定，厂域调控模块每个心跳时间间隔ts内，接收一次区域调控模块广播的第一心跳包和端智能控制组件广播的第二心跳包，均需考虑网络波动延迟，将该延迟时间定为td。心跳时间间隔ts可以为ti+td，也可以为参照ti与td预设的其他具体定值。当然，如果通信局域网的网络延迟低，可靠性高，控制数据优先级高，td远小于ti，则心跳时间间隔ts也可以约等于生存时间ti。
86.如图2所示，厂域调控模块根据第一心跳包和第二心跳包进行判定分析，并决定是否作为后备层级启动，具体包括：
87.分别标定区域调控模块和端智能控制组件广播的第一心跳包和第二心跳包的时刻为t
1-mark
和t
2-mark
；
88.实时采集厂域调控模块接收第一心跳包和第二心跳包的时刻分别为t
1-now
和t
2-now
；
89.根据标定和实时采集的时刻分别计算第一心跳包和第二心跳包传输的时间间隔t
1-i
和t
2-i
；
90.分别比较t
1-i
和t
2-i
与阈值时间的关系，并解析第二心跳包，给出判定的系统故障类型，并决定厂域调控模块是否作为后备层级启动；
91.若t
1-i
＜nts，则判定为区域调控模块正常，厂域调控模块不启动；
92.若t
1-i
≥nts且t
2-i
＜nts，同时，解析出第二心跳包内存在控制告警信号，则判定为区域调控模块故障，厂域调控模块作为后备层级启动，并给出厂域调控模块启动的警示信号；
93.若t
1-i
≥nts且t
2-i
＜nts，同时，解析出第二心跳包内无控制告警信号，则判定为区域调控模块与厂域调控模块之间的传输故障，厂域调控模块不启动，并给出区域调控模块与厂域调控模块传输故障的警示信号；
94.若t
1-i
≥nts且t
2-i
≥nts，则判定为厂域调控模块分别与端智能控制组件和区域调控模块之间的传输故障，厂域调控模块不启动，并给出厂域调控模块分别与端智能控制组件和区域调控模块传输故障的警示信号；
95.在判定区域调控模块为正常，厂域调控模块不启动的情况，还可以同时判定厂域调控模块与端智能控制组件之间的传输是否正常，也可以根据场景的不同进行延迟后备判定，具体采用以下关系进行判定：
96.若t
2-i
＜nts，厂域调控模块与端智能控制组件之间的传输正常，当然，此时第二心跳包内也是不携带控制告警信号的；
97.若t
2-i
≥nts，则判定为厂域调控模块与端智能控制组件之间的传输故障，给出厂域调控模块与端智能控制组件传输故障的警示信号。
98.其中，nts为阈值时间。
99.示例性的，假设阈值时间为c，区域调控模块和端智能控制组件广播的第一心跳包和第二心跳包的时刻分别为a1和b1；
100.实时采集厂域调控模块接收第一心跳包和第二心跳包的时刻分别为a2和b2；
101.第一心跳包和第二心跳包传输的时间间隔分别为a
2-a1和b
2-b1；
102.若(a
2-a1)＜c，则判定为区域调控模块正常；
103.若(a
2-a1)≥c且(b
2-b1)＜c，则判断第二心跳包内是否存在控制告警信号，若第二心跳包内存在控制告警信号，则判定为区域调控模块故障，否则，则判定为区域调控模块与厂域调控模块之间的传输故障；
104.若(a
2-a1)≥c且(b
2-b1)≥c，则判定为厂域调控模块分别与端智能控制组件和区域调控模块之间的传输故障。
105.厂域调控模块接收到第一心跳包和第二心跳包后，会针对接收的时刻以及第二心跳包中的内容进行解析处理，由此来判断区域调控模块是否仍在正常运行，若出现故障，也可以以此判断出故障的类型，并根据以上判断给出是否介入接管、发出何种预警信号的决定。
106.阈值时间根据具体场景及涉及到污水处理厂的具体设备的不同，可以进行预先设定。一般情况下，设定阈值时间为心跳时间间隔ts的倍数，当然，n的具体数据可以是整数2，也可以是整数3，或者是其他的非整数等。厂域调控模块给出警示信号后，工控系统会人工介入，对出现故障的部分进行维修。整个工控系统消除故障，重新恢复正常控制时，区域调控模块的重新介入，如下：
107.系统调控组件以区域调控模块为主控层级，厂域调控模块为后备层级，还包括：
108.若厂域调控模块作为后备层级启动，则在通信局域网内广播第三心跳包；
109.待区域调控模块恢复运行后，在通信局域网内广播第一心跳包；
110.厂域调控模块接收到第一心跳包后，继续广播第三心跳包，待区域调控模块针对接收的第三心跳包作出判定，并给出切换信号后，停止作为后备层级的厂域调控模块的调控。
111.区域调控模块与厂域调控模块的切换控制，可以是人工，也可以是智能自动切换，在此不做具体的限定。
112.污水处理厂工控系统除系统调控组件，既区域调控模块和厂域调控模块能对污水
处理厂的设备进行调节控制外，每个设备配置的端智能控制组件也可以发挥自控的功能。
113.其中，端智能控制组件还包括自控插件；
114.端智能控制组件通过接收系统调控组件的指令控制对应设备的工艺运行，还包括：
115.端智能控制组件在静默时间内未接收到区域调控模块传输的指令，则广播携带预警信号的第二心跳包；
116.端智能控制组件在超过预警时间后未接收到区域调控模块或厂域调控模块传输的指令，则启动自控插件；
117.自控插件基于对应设备所预设的自控数据，控制对应设备的工艺运行；
118.其中，静默时间根据广播第二心跳包与第三心跳包的切换时间间隔进行预设，预警时间根据厂域调控模块发送指令时间进行预设。
119.自控插件遵循的自主控制逻辑可以是根据所控制的污水处理厂的不同设备植入的逻辑控制代码，端智能控制组件通过该定值进行运行控制。该机制的加入，可以在系统调控组件均发生故障后，自动切换到期望的基本运行状态，无需人工干预。
120.静默时间、预警时间的具体数值根据所控制的污水处理厂的不同设备会有所不同，可以进行预先设置，具体的数值在此不做具体限定。
121.第二方面，如图3所示，本发明还提供一种基于分层后备的污水处理厂工控方法，采用如上所述的基于分层后备的污水处理厂工控系统，包括如下步骤：
122.根据污水处理厂的不同工艺段预先设定对应的区域调控模块；
123.系统调控组件以区域调控模块为主控层级，厂域调控模块为后备层级；
124.每个区域调控模块接收对应的工艺段中所有设备的运行数据，并结合对应设备在资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行；
125.厂域调控模块接收污水处理厂中所有设备的运行数据，并为所有区域调控模块的后备层级，在后备层级启用时结合区域调控模块的对应设备在资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行。
126.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：

1.一种基于分层后备的污水处理厂工控系统，其特征在于，包括：系统调控组件和由预存数据构成的资源数据库，预存数据为污水处理厂中各个设备的相关工艺参数及相关工艺参数的数值范围，系统调控组件包括厂域调控模块和多个区域调控模块；区域调控模块根据污水处理厂的不同工艺段进行预先设定，系统调控组件以区域调控模块为主控层级，厂域调控模块为后备层级；每个区域调控模块接收对应的工艺段中所有设备的运行数据，并结合对应设备在资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行；厂域调控模块接收污水处理厂中所有设备的运行数据，并为所有区域调控模块的后备层级，在后备层级启用时结合区域调控模块的对应设备在资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行。2.如权利要求1所述的基于分层后备的污水处理厂工控系统，其特征在于，工控系统还包括设备调控组件，设备调控组件包括配置在污水处理厂每个设备的端智能控制组件，端智能控制组件向系统调控组件传输对应设备的运行数据，并通过接收系统调控组件的指令控制对应设备的工艺运行。3.如权利要求2所述的基于分层后备的污水处理厂工控系统，其特征在于，系统调控组件中的厂域调控模块和每个区域调控模块均包括分析处理单元和工艺插件；分析处理单元订阅接收对应设备所配置的端智能控制组件传输的运行数据，并通过读取工艺插件，调用资源数据库中对应设备的预存数据，基于对运行数据和预存数据的分析，给出分析结果并向端智能控制组件传输指令，控制对应设备的工艺运行。4.如权利要求3所述的基于分层后备的污水处理厂工控系统，其特征在于，工艺插件为动态链接库文件，动态链接库文件包括配置索引及执行索引；读取工艺插件，调用资源数据库中对应设备的预存数据，具体包括：分析处理单元解析动态链接库文件，并读取到动态链接库文件中的配置索引，根据配置索引获取链接到的资源数据库中对应设备的预存数据；基于对运行数据和预存数据的分析，给出分析结果并向端智能控制组件传输指令，具体包括：配置索引获取分析处理单元接收的运行数据，并完成与预存数据的配对比较；配置索引将配对比较的结果传输给分析处理单元，分析处理单元将处理信号传递给执行索引；执行索引根据配对比较的结果，形成修订运行数据的指令，并将指令通过分析处理单元传输给端智能控制组件。5.如权利要求2所述的基于分层后备的污水处理厂工控系统，其特征在于，系统调控组件以区域调控模块为主控层级，厂域调控模块为后备层级，具体包括：以污水处理厂中的每个设备为衔接点，连接组建包括调控该设备的端智能控制组件、区域调控模块及厂域调控模块的通信局域网；区域调控模块及端智能控制组件在通信局域网内均按心跳时间间隔分别广播第一心跳包和可携带控制告警信号的第二心跳包；厂域调控模块根据第一心跳包和第二心跳包进行判定分析，并决定是否作为后备层级启动。
6.如权利要求5所述的基于分层后备的污水处理厂工控系统，其特征在于，结合生存时间t
i
和通信局域网的延迟时间t
d
，计算得出广播第一心跳包和第二心跳包的心跳时间间隔t
s
。7.如权利要求6所述的基于分层后备的污水处理厂工控系统，其特征在于，厂域调控模块根据第一心跳包和第二心跳包进行判定分析，并决定是否作为后备层级启动，具体包括：分别标定区域调控模块和端智能控制组件广播的第一心跳包和第二心跳包的时刻为t
1-mark
和t
2-mark
；实时采集厂域调控模块接收第一心跳包和第二心跳包的时刻分别为t
1-now
和t
2-now
；根据标定和实时采集的时刻分别计算第一心跳包和第二心跳包传输的时间间隔t
1-i
和t
2-i
；分别比较t
1-i
和t
2-i
与阈值时间的关系，并解析第二心跳包，给出判定的系统故障类型，并决定厂域调控模块是否作为后备层级启动；若t
1-i
＜nt
s
，则判定为区域调控模块正常，厂域调控模块不启动；若t
1-i
≥nt
s
且t
2-i
＜nt
s
，同时，解析出第二心跳包内存在控制告警信号，则判定为区域调控模块故障，厂域调控模块作为后备层级启动，并给出厂域调控模块启动的警示信号；若t
1-i
≥nt
s
且t
2-i
＜nt
s
，同时，解析出第二心跳包内无控制告警信号，则判定为区域调控模块与厂域调控模块之间的传输故障，厂域调控模块不启动，并给出区域调控模块与厂域调控模块传输故障的警示信号；若t
1-i
≥nt
s
且t
2-i
≥nt
s
，则判定为厂域调控模块分别与端智能控制组件和区域调控模块之间的传输故障，厂域调控模块不启动，并给出厂域调控模块分别与端智能控制组件和区域调控模块传输故障的警示信号；其中，nt
s
为阈值时间。8.如权利要求5所述的基于分层后备的污水处理厂工控系统，其特征在于，系统调控组件以区域调控模块为主控层级，厂域调控模块为后备层级，还包括：若厂域调控模块作为后备层级启动，则在通信局域网内广播第三心跳包；待区域调控模块恢复运行后，在通信局域网内广播第一心跳包；厂域调控模块接收到第一心跳包后，继续广播第三心跳包，待区域调控模块针对接收的第三心跳包作出判定，并给出切换信号后，停止作为后备层级的厂域调控模块的调控。9.如权利要求8所述的基于分层后备的污水处理厂工控系统，其特征在于，端智能控制组件还包括自控插件；端智能控制组件通过接收系统调控组件的指令控制对应设备的工艺运行，还包括：端智能控制组件在静默时间内未接收到区域调控模块传输的指令，则广播携带预警信号的第二心跳包；端智能控制组件在超过预警时间后未接收到区域调控模块或厂域调控模块传输的指令，则启动自控插件；自控插件基于对应设备所预设的自控数据，控制对应设备的工艺运行；其中，静默时间根据广播第二心跳包与第三心跳包的切换时间间隔进行预设，预警时间根据厂域调控模块发送指令时间进行预设。10.一种基于分层后备的污水处理厂工控方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一
所述的基于分层后备的污水处理厂工控系统，包括如下步骤：根据污水处理厂的不同工艺段预先设定对应的区域调控模块；系统调控组件以区域调控模块为主控层级，厂域调控模块为后备层级；每个区域调控模块接收对应的工艺段中所有设备的运行数据，并结合对应设备在资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行；厂域调控模块接收污水处理厂中所有设备的运行数据，并为所有区域调控模块的后备层级，在后备层级启用时结合区域调控模块的对应设备在资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行。

技术总结

本发明公开了一种基于分层后备的污水处理厂工控系统及方法，系统包括：系统调控组件和由预存数据构成的资源数据库，系统调控组件包括厂域调控模块和多个区域调控模块；区域调控模块根据污水处理厂的不同工艺段进行预先设定，系统调控组件以区域调控模块为主控层级，厂域调控模块为后备层级；区域调控模块接收工艺段中设备的运行数据，并结合资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行；厂域调控模块接收污水处理厂中所有设备的运行数据，在后备层级启用时结合资源数据库的预存数据，控制设备的工艺运行。基于分层后备的污水处理厂工控系统，通过分层后备的设计，能保证在工控系统局部出现故障后，污水处理厂的稳定运行，节约运营成本。约运营成本。约运营成本。