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?？珊芎玫臐M(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。