污水處理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

摘    要：本文提出了一種基于GPRS 的無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方案，簡(jiǎn)要介紹了GPRS 技術(shù)的基本知識(shí)，描述了GPRS 無(wú)線傳輸應(yīng)用于環(huán)保行業(yè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，獲得了理想的效果。

關(guān)鍵詞：GPRS；DDN；環(huán)保；污水；在線系統(tǒng)；監(jiān)測(cè)；

一、背景介紹

城市污水處理設(shè)施建設(shè)已提到了城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的突出位置，使城市污水處理設(shè)施建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。但目前全國(guó)各地對(duì)污染源和排污河渠的水質(zhì)監(jiān)測(cè)仍停留在手工監(jiān)測(cè)階段，難以反映企業(yè)及城市污水排放連續(xù)變化的情況。在水資源污染方面不斷加強(qiáng)治理，但因?yàn)榄h(huán)境保護(hù)意識(shí)的淡薄及利益的驅(qū)使等諸多因素，隨意偷排污水和非達(dá)標(biāo)排污，造成環(huán)境嚴(yán)重污染的情況時(shí)有發(fā)生，因此在監(jiān)測(cè)監(jiān)管方面提供一個(gè)有效，實(shí)用，先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)和解決方法，建立污水處理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯得極為迫切，提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)能力，勢(shì)在必行。

二、本系統(tǒng)方案優(yōu)勢(shì)

在污水治理監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，所涉及的污水處理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，很多必需無(wú)人值守設(shè)備或監(jiān)測(cè)點(diǎn)，受到地形、氣候、監(jiān)測(cè)范圍等因素影響，不適合用有線通信和無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)等數(shù)據(jù)傳輸方式， 而且它們還具有移動(dòng)性差、成本高、擴(kuò)展性差、設(shè)備維護(hù)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(shè)周期短，成本低：

GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可為系統(tǒng)提供了簡(jiǎn)單有效的通信傳輸手段。中國(guó)移動(dòng)GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無(wú)線IP連接。在移動(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本的優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)單。 

2、實(shí)時(shí)性強(qiáng)： 

由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)無(wú)時(shí)延，無(wú)需輪巡就可以同步接收、處理所有數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)?？珊芎玫臐M足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。

3、可對(duì)環(huán)保設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制： 

通過(guò)GPRS雙向通訊方式還可實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)保設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，開關(guān)等控制作用。

4、集抄范圍廣：

GPRS覆蓋范圍廣，在無(wú)線GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi)，都可以完成對(duì)設(shè)備的控制和管理。而且，擴(kuò)容無(wú)限制，接入地點(diǎn)無(wú)限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。 

5、系統(tǒng)的傳輸容量大： 

環(huán)保數(shù)據(jù)中心要和每一個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)保持實(shí)時(shí)連接。由于數(shù)據(jù)采集點(diǎn)數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，而GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。 

6、數(shù)據(jù)傳送速率高： 

每個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps之內(nèi)。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可171.2kbit/s，目前GPRS實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（≥10Kbps）的需求。 

7、通信費(fèi)用低：采用包月計(jì)費(fèi)方式，運(yùn)營(yíng)成本低。 

8、系統(tǒng)易于擴(kuò)展和維護(hù)。

由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，因此監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)需要一個(gè)固定的IP地址或固定的域名，各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)采用GPRS模塊通過(guò)IP地址或域名來(lái)訪問(wèn)該主機(jī)，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 　　

三、系統(tǒng)組成

1、本系統(tǒng)是由污水排放監(jiān)測(cè)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)中心站組成的污水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)廢水和城市污水的自動(dòng)采樣、流量的在線監(jiān)測(cè)和主要污染因子的在線監(jiān)測(cè)；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(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸；由監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)水質(zhì)參數(shù)自動(dòng)采集、處理、保存和遠(yuǎn)程通訊傳輸，監(jiān)測(cè)中心站的計(jì)算機(jī)控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、整理和綜合分析；監(jiān)測(cè)信息傳至環(huán)保局，由環(huán)保局對(duì)企業(yè)進(jìn)行監(jiān)督管理。
                       

系統(tǒng)圖如下：

 2、污水處理監(jiān)測(cè)點(diǎn)利用各種傳感器或?qū)Ｓ脙x表，采集與污水處理有關(guān)的物理，化學(xué)參數(shù)。如污水處理設(shè)備運(yùn)行狀況，工業(yè)用水排放污水流量，污水PH值，污水的相對(duì)濁度等。各種數(shù)據(jù)從監(jiān)測(cè)儀的通信口傳送到東方訊GPRS DTU，由東方訊GPRS DTU把數(shù)據(jù)打成TCP/IP 包，發(fā)送到東方訊GPRS DTU中設(shè)定的具有固定IP地址或者域名的監(jiān)控中心站數(shù)據(jù)中心服務(wù)器端口上。

3、監(jiān)控中心站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)和報(bào)表系統(tǒng)組成，主要完成的功能有數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)處理，報(bào)表統(tǒng)計(jì)分析等。
數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，報(bào)表系統(tǒng)作為主要的人機(jī)交互界面，收監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳輸來(lái)的信息和其他污染源的監(jiān)測(cè)信息；負(fù)責(zé)對(duì)監(jiān)測(cè)信息分類，篩選和綜合分析；完成對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，運(yùn)算，處理，能自動(dòng)生成各種報(bào)表；具有存儲(chǔ)，顯示，記錄，打印，統(tǒng)計(jì)等功能，而且還可以向監(jiān)測(cè)點(diǎn)發(fā)送有關(guān)查詢命令和控制信息。

4、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的東方訊GPRS DTU上電后自動(dòng)撥到GPRS網(wǎng)絡(luò)，和預(yù)先設(shè)定的IP地址或者域名建立TCP鏈路，這樣監(jiān)控中心和各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)間就實(shí)現(xiàn)了雙向傳輸數(shù)據(jù)。

四、 系統(tǒng)安全性

以上方式是通過(guò)Internet(CMNET)實(shí)現(xiàn)的，這樣用戶的實(shí)現(xiàn)成本比較低。如需要高可靠性數(shù)據(jù)傳輸。中國(guó)移動(dòng)為這種應(yīng)用提供了直接接入GPRS網(wǎng)絡(luò)的方式。數(shù)據(jù)中心服務(wù)器通過(guò)專線方式接入GPRS移動(dòng)基站，并獲得一個(gè)固定的IP地址。監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)無(wú)需路由到Internet網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測(cè)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(duì)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(fèi)用相對(duì)較高。

五、 總結(jié)

該系統(tǒng)和傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式相比，實(shí)現(xiàn)了水排放量及理化參數(shù)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)提取和隨機(jī)抽取、污水處理設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況的自動(dòng)提取監(jiān)控和非正常情況下的報(bào)警、污水排放主要理化指標(biāo)超標(biāo)自動(dòng)報(bào)警、排污費(fèi)的自動(dòng)計(jì)費(fèi)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表自動(dòng)生成。同時(shí)該系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用低，系統(tǒng)容易擴(kuò)展，留有數(shù)據(jù)接口，通過(guò)配置或改變不同的傳感器，系統(tǒng)也適用于大氣和噪音監(jiān)測(cè)，與有線MODEM、無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸相比，該系統(tǒng)在技術(shù)上更具先進(jìn)性。

從經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益來(lái)說(shuō)，過(guò)去對(duì)企業(yè)的惡意偷排和閑置排污設(shè)備運(yùn)行等不法行為難以察覺(jué)、難以監(jiān)管、近乎束手無(wú)策，這是個(gè)全國(guó)性的難題。本系統(tǒng)對(duì)污水偷排、污水主要理化指標(biāo)超標(biāo)排放、污水處理設(shè)備閑置，均能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并自動(dòng)報(bào)警。系統(tǒng)造價(jià)不高，不需要太多的投資，企業(yè)能夠承受，便于大規(guī)模推廣。