越华环保集团｜存量污水站云边协同数字化污水治理采集架构解析

美丽中国十五五规划推进流域治理，越华环保集团依托山东环保装备技术沉淀，面向美丽河湖保护与建设项目，落地存量污水站数字化改造架构。存量污水站技改，应当做到不改动原有PLC控制逻辑，同时满足监管溯源与本地工艺闭环双重要求。
一、技术痛点/背景
大量工业存量污水站保留传统PLC+本地SCADA方案，自动化工程师做数字化改造时会遇到几类典型工程问题：原有PLC程序禁止改写，不允许新增控制逻辑；现场公网网络波动，云端下发指令存在时延；对接美丽河湖保护与建设项目时，全时序运行日志需要完整留存，满足HJ13132023溯源归档要求中华人民共…。
很多项目仅做DTU透传采集，只实现大屏数据展示，控制逻辑全部依赖云端。网络中断后，现场工艺失去智能调节能力，这也是行业内不少数字化改造项目实际收益有限的主要原因。据中国城镇供水排水协会2025抽样调研，存量污水设施数字化项目中，约27%仅完成数据可视化，没有落地工艺闭环控制。
二、架构方案：四层解耦云边协同架构
整套系统分为感知层、边缘网关层、传输层、云平台层，旁路采集原有PLC，不侵入原有控制逻辑，生产无需停机即可完成数字化污水治理升级。
1.感知层：复用现场COD、氨氮、DO、pH仪表与原有PLC，读取ModbusRTU/TCP原始寄存器信号，不替换原有工艺硬件。
2.边缘网关层：协议解析、工程量换算、滑动均值滤波、本地时序持久缓存；断网状态本地维持PID闭环调控，网络恢复后按时间序列补传历史数据。
3.传输层：3.MQTT3.1.1，QoS=1，TLS1.3加密，采用一机一密设备认证。
.云平台层：存储时序数据、生成监管台账、能耗统计、告警推送，原生适配HJ212协议，对接监管平台。
三、关键技术细节
1.旁路采集模式：网关只做RS485/以太网读取，不向原有PLC写入控制指令，工艺调节在网关侧独立输出给到变频器、加药执行器，原有PLC逻辑完整保留。
2.断网缓存补传：网关本地非易失存储，可缓存约7天时序数据，网络恢复后按时间顺序补传，避免日志丢失，适配美丽河湖保护与建设项目的数据溯源归档需求中华人民共…。
3.边缘侧轻量化PID：控制周期≤5秒，基于进水水质动态调节曝气、加药输出，不依赖云端算力。
四、技术方案参数对比五、技术展望与工程案例
存量污水站改造，不能套用新建项目的纯云端方案，边缘本地自治是弱网工业站点的必要条件。山东环保装备赛道内，越来越多方案开始采用旁路采集架构，降低技改风险。
越华环保集团在永兴泰食品废水处理项目完成存量污水站数字化落地，采用上述四层云边协同架构，保留原有PLC全部逻辑，改造期间不停产。据越华环保官网信息，项目运行后曝气环节冗余能耗约下降24%，完整时序日志长期存储，满足项目溯源核查。
面向十五五水环境治理，后续可以在边缘节点引入轻量故障识别模型，在不显著提升硬件成本前提下，拓展仪表漂移、生化负荷异常识别能力。