污水處理在線(xiàn)監測系統
摘 要:本文提出了一種基于GPRS 的無(wú)線(xiàn)監測系統設計原理和實(shí)現方案,簡(jiǎn)要介紹了GPRS 技術(shù)的基本知識,描述了GPRS 無(wú)線(xiàn)傳輸應用于環(huán)保行業(yè)數據傳輸的實(shí)現方法。通過(guò)實(shí)際應用,獲得了理想的效果。
關(guān)鍵詞:GPRS;DDN;環(huán)保;污水;在線(xiàn)系統;監測;
一、背景介紹
城市污水處理設施建設已提到了城市基礎設施建設的突出位置,使城市污水處理設施建設進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。但目前全國各地對污染源和排污河渠的水質(zhì)監測仍停留在手工監測階段,難以反映企業(yè)及城市污水排放連續變化的情況。在水資源污染方面不斷加強治理,但因為環(huán)境保護意識的淡薄及利益的驅使等諸多因素,隨意偷排污水和非達標排污,造成環(huán)境嚴重污染的情況時(shí)有發(fā)生,因此在監測監管方面提供一個(gè)有效,實(shí)用,先進(jìn)的監控系統和解決方法,建立污水處理在線(xiàn)監測系統顯得極為迫切,提高水質(zhì)監測能力,勢在必行。
二、本系統方案優(yōu)勢
在污水治理監測項目中,所涉及的污水處理監測系統,很多必需無(wú)人值守設備或監測點(diǎn),受到地形、氣候、監測范圍等因素影響,不適合用有線(xiàn)通信和無(wú)線(xiàn)數傳電臺等數據傳輸方式, 而且它們還具有移動(dòng)性差、成本高、擴展性差、設備維護不方便等缺點(diǎn),而移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò )具備如下特點(diǎn):
1、建設周期短,成本低:
GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )可為系統提供了簡(jiǎn)單有效的通信傳輸手段。中國移動(dòng)GPRS系統可提供廣域的無(wú)線(xiàn)IP連接。在移動(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺上構建在線(xiàn)監測系統,無(wú)線(xiàn)數據傳輸具有可充分利用現有網(wǎng)絡(luò ),縮短建設周期,降低建設成本的優(yōu)點(diǎn),而且設備安裝方便、維護簡(jiǎn)單。
2、實(shí)時(shí)性強:
由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線(xiàn)特性,系統無(wú)時(shí)延,無(wú)需輪巡就可以同步接收、處理所有數據采集點(diǎn)的數據。可很好的滿(mǎn)足系統對數據采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。
3、可對環(huán)保設備進(jìn)行遠程控制:
通過(guò)GPRS雙向通訊方式還可實(shí)現對環(huán)保設備進(jìn)行遠程控制,進(jìn)行參數調整,開(kāi)關(guān)等控制作用。
4、集抄范圍廣:
GPRS覆蓋范圍廣,在無(wú)線(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò )的覆蓋范圍之內,都可以完成對設備的控制和管理。而且,擴容無(wú)限制,接入地點(diǎn)無(wú)限制,能滿(mǎn)足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。
5、系統的傳輸容量大:
環(huán)保數據中心要和每一個(gè)數據采集點(diǎn)保持實(shí)時(shí)連接。由于數據采集點(diǎn)數量眾多,系統要求能滿(mǎn)足突發(fā)性數據傳輸的需要,而GPRS技術(shù)能很好地滿(mǎn)足傳輸突發(fā)性數據的需要。
6、數據傳送速率高:
每個(gè)數據采集點(diǎn)每次數據傳輸量在10Kbps之內。GPRS網(wǎng)絡(luò )傳送速率理論上可171.2kbit/s,目前GPRS實(shí)際數據傳輸速率在40Kbps左右,滿(mǎn)足本系統數據傳輸速率(≥10Kbps)的需求。
7、通信費用低:采用包月計費方式,運營(yíng)成本低。
8、系統易于擴展和維護。
由于GPRS通信是基于IP地址的數據分組通信網(wǎng)絡(luò ),因此監測中心計算機需要一個(gè)固定的IP地址或固定的域名,各個(gè)數據采集點(diǎn)采用GPRS模塊通過(guò)IP地址或域名來(lái)訪(fǎng)問(wèn)該主機,從而進(jìn)行數據通信。
三、系統組成
1、本系統是由污水排放監測點(diǎn)、監測中心站組成的污水監測系統。該系統可實(shí)現對企業(yè)廢水和城市污水的自動(dòng)采樣、流量的在線(xiàn)監測和主要污染因子的在線(xiàn)監測;實(shí)時(shí)掌握企業(yè)及城市污水排放情況及污染物排放總量,實(shí)現監測數據自動(dòng)傳輸;由監測點(diǎn)對水質(zhì)參數自動(dòng)采集、處理、保存和遠程通訊傳輸,監測中心站的計算機控制中心進(jìn)行數據匯總、整理和綜合分析;監測信息傳至環(huán)保局,由環(huán)保局對企業(yè)進(jìn)行監督管理。
系統圖如下:
2、污水處理監測點(diǎn)利用各種傳感器或專(zhuān)用儀表,采集與污水處理有關(guān)的物理,化學(xué)參數。如污水處理設備運行狀況,工業(yè)用水排放污水流量,污水PH值,污水的相對濁度等。各種數據從監測儀的通信口傳送到東方訊GPRS DTU,由東方訊GPRS DTU把數據打成TCP/IP 包,發(fā)送到東方訊GPRS DTU中設定的具有固定IP地址或者域名的監控中心站數據中心服務(wù)器端口上。
3、監控中心站計算機系統主要由數據通信子系統,數據處理子系統和報表系統組成,主要完成的功能有數據通信,數據處理,報表統計分析等。
數據處理子系統,報表系統作為主要的人機交互界面,收監測點(diǎn)傳輸來(lái)的信息和其他污染源的監測信息;負責對監測信息分類(lèi),篩選和綜合分析;完成對數據的統計,運算,處理,能自動(dòng)生成各種報表;具有存儲,顯示,記錄,打印,統計等功能,而且還可以向監測點(diǎn)發(fā)送有關(guān)查詢(xún)命令和控制信息。
4、各監測點(diǎn)的東方訊GPRS DTU上電后自動(dòng)撥到GPRS網(wǎng)絡(luò ),和預先設定的IP地址或者域名建立TCP鏈路,這樣監控中心和各個(gè)監測點(diǎn)間就實(shí)現了雙向傳輸數據。
四、 系統安全性
以上方式是通過(guò)Internet(CMNET)實(shí)現的,這樣用戶(hù)的實(shí)現成本比較低。如需要高可靠性數據傳輸。中國移動(dòng)為這種應用提供了直接接入GPRS網(wǎng)絡(luò )的方式。數據中心服務(wù)器通過(guò)專(zhuān)線(xiàn)方式接入GPRS移動(dòng)基站,并獲得一個(gè)固定的IP地址。監測點(diǎn)數據無(wú)需路由到Internet網(wǎng)絡(luò ),監測點(diǎn)DTU也采用固定IP地址的SIM卡。采用這種方式組成點(diǎn)對多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )具有實(shí)時(shí)性好,安全性高的特點(diǎn),但接入費用相對較高。
五、 總結
該系統和傳統監測方式相比,實(shí)現了水排放量及理化參數量數據的自動(dòng)提取和隨機抽取、污水處理設備運轉情況的自動(dòng)提取監控和非正常情況下的報警、污水排放主要理化指標超標自動(dòng)報警、排污費的自動(dòng)計費、數據統計報表自動(dòng)生成。同時(shí)該系統運行費用低,系統容易擴展,留有數據接口,通過(guò)配置或改變不同的傳感器,系統也適用于大氣和噪音監測,與有線(xiàn)MODEM、無(wú)線(xiàn)數傳電臺數據傳輸相比,該系統在技術(shù)上更具先進(jìn)性。
從經(jīng)濟效益和社會(huì )效益來(lái)說(shuō),過(guò)去對企業(yè)的惡意偷排和閑置排污設備運行等不法行為難以察覺(jué)、難以監管、近乎束手無(wú)策,這是個(gè)全國性的難題。本系統對污水偷排、污水主要理化指標超標排放、污水處理設備閑置,均能及時(shí)發(fā)現并自動(dòng)報警。系統造價(jià)不高,不需要太多的投資,企業(yè)能夠承受,便于大規模推廣。
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