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)無時(shí)延,無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)容無限制,接入地點(diǎn)無限制,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IP地址或域名來訪問該主機(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)效益來說,過去對(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、難以監(jiān)管、近乎束手無策,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。
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