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污水处理远程在线监测系统应用方案 |
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一、项目背景
在城市污水治理中，城市污水处理设施建设已提到了城市基础设施建设的突出位置，使城市污水处理设施建设进入了一个新的发展阶段。但目前全国各地对污染源和排污河渠的水质监测仍停留在手工监测阶段，难以反映企业及城市污水排放连续变化的情况。在水资源污染方面不断加强治理，但因为环境保护意识的淡薄及利益的驱使等诸多因素，随意偷排污水和非达标排污，造成环境严重污染的情况时有发生，因此在监测监管方面提供一个有效、实用、先进的监控系统和解决方法，建立污水处理在线监测系统显得极为迫切，提高水质监测能力，势在必行。
二、系统方案优势
在污水治理监测项目中，所涉及的污水处理监测系统，很多必需无人值守设备或监测点，受到地形、气候、监测范围等因素影响，不适合用有线通信和无线数传电台等数据传输方式， 而且它们还具有移动性差、成本高、扩展性差、设备维护不方便等缺点，而移动GPRS网络覆盖面广，具有高速的数据传输和永远在线的特点，配合灵活的资费方式，使GPRS通讯在污水处理监控系统中的应用具有无可比拟的性价比优势。
三、系统解决方案
（一）系统构成
本系统是由污水排放监测点、监测中心站和管理中心组成的污水监测系统。该系统可实现对企业废水和城市污水的自动采样、流量的在线监测和主要污染因子的在线监测；实时掌握企业及城市污水排放情况及污染物排放总量，实现监测数据自动传输；由监测点对水质参数自动采集、处理、保存和远程通讯传输，测中心站的计算机控制中心进行数据汇总、整理和综合分析；监测信息传至环保局，由环保局对企业进行监督管理。系统图如下：
1、污水排放监测点
污水处理监测点利用各种传感器或专用仪表，采集与污水处理有关的物理、化学参数。如污水处理设备运行状况，工业用水排放污水流量，污水PH值，污水的相对浊度等。各种数据从监测仪的通信口传送到YN2200 GPRS DTU，由YN2200 GPRS DTU把数据打成TCP/IP 包，发送到YN2200 GPRS DTU中设定的具有固定IP地址或者域名的监控中心站数据中心服务器端口上。
2、监测中心站
监控中心站计算机系统主要由数据通信子系统、数据处理子系统和报表系统组成，主要完成的功能有数据通信，数据处理，报表统计分析等。
数据处理子系统、报表系统作为主要的人机交互界面，收监测点传输来的信息和其他污染源的监测信息；负责对监测信息分类、筛选和综合分析；完成对数据的统计、运算、处理，能自动生成各种报表；具有存储、显示、记录、打印、统计等功能，而且还可以向监测点发送有关查询命令和控制信息。
各监测点的YN2200 GPRS DTU上电后自动拨到GPRS网络，和预先设定的IP地址或者域名建立TCP链路，这样监控中心和各个监测点间就实现了双向传输数据。
3、产品特性
（1）YN2200 GPRS DTU
技术参数
所选模块
华为 GTM900
外型尺寸
80x55x21mm
重量
200g
工作环境
模块工作温度
-25°C～60°C
元器件工作温度
－40°C～85°C
湿度范围
0－95%，非冷凝
储存温度
－40°C～85°C
电源
电压范围
DC5V～26V
标准电源
DC5V/1000mA
功耗
通信时平均电流100mA@+5VDC
空闲时35mA@+5VDC
接口
天线接口
50Ω/SMA阴头
接收灵敏度
-104dbm
SIM卡
3V
用户数据接口
RS-232/TTL(DB9)
波特率
300~115200bits/s
（2）YN4112 GRPS RTU
基本功能及特点：
◎ 配备多种接口资源，包括模拟信号采集、开关量输入、输出，脉冲信号输入等；
◎ 支持一路RS232/RS485方式的用户数据接口，可接入PLC等各种设备；
◎ 采集传输控制一体化，提高了系统可靠性，降低了成本；
◎ 采用工业级超低功耗高性能的嵌入式处理器；
◎ 用户可以编程的量程转换和报警上下限设定；
◎ 内设工业时钟，精确计时；
◎ 自动定时上报和事件触发上报功能；
◎ 内置大容量FLASH存储器，数据自动记录，支持历史数据检索；
◎ 板载GSM/GPRS传输模块，方便用户选择GSM、GPRS组网方式；
◎ 提供用户设置软件，开放式接口，方便与组太软件及其它软件连接；
◎ 工业级设计，稳定可靠，坚固耐用；
技术参数：
A/D转换
采集速率
8次/秒
模拟量输
4~20mA 0~5V
分辨率
10bit
输入通道
4
测量精度
0.5%
输入隔离
300VDC
量程转换
自动转换或上下限判断
开关量输入部分
开关量输入
4
光电隔离
有
脉冲计数
有
开关量输出部分
继电器输出
2
触点电流
>7A/220VAC
断电记忆
有
存储记忆部分
存储方式
2M BYTES flash，循环覆盖
时钟部分
工业时钟
有
用户通讯接口部分
RS232/RS485
RS232/RS485
通信速率
300～115200BPS
无线数据通信部分
GSM短消息
有
GPRS
有
SIM卡座
抽屉式
通信协议
Modbus-RTU
参数设置
本地及短信息远程配置
工作环境
工作温度
-20°C～+60°C
限定温度
-25°C～+70°C
湿度范围
0－95%，非冷凝
供电电源
输入电压
5～26VDC
4、安全特性
以上方式是通过Internet(CMNET)实现的，这样用户的实现成本比较低。如需要高可靠性数据传输。中国移动为这种应用提供了直接接入GPRS网络的方式。数据中心服务器通过专线方式接入GPRS移动基站，并获得一个固定的IP地址。监测点数据无需路由到Internet网络，监测点DTU也采用固定IP地址的SIM卡。采用这种方式组成点对多点网络具有实时性好、安全性高的特点，但接入费用相对较高。
同时监测中心和管理中心也进行联网，监测信息传至管理中心，由管理中心对企业进行监督管理。
四、结论
该系统和传统监测方式相比，实现了水排放量及理化参数量数据的自动提取和随机抽取、污水处理设备运转情况的自动提取监控和非正常情况下的报警、污水排放主要理化指标超标自动报警、排污费的自动计费、数据统计报表自动生成。同时该系统运行费用低，系统容易扩展，留有数据接口，通过配置或改变不同的传感器，系统也适用于大气和噪音监测，与有线MODEM、无线数传电台数据传输相比，该系统在技术上更具先进性。
从经济效益和社会效益来说，过去对企业的恶意偷排和闲置排污设备运行等不法行为难以察觉、难以监管、近乎束手无策，这是个全国性的难题。本系统对污水偷排、污水主要理化指标超标排放、污水处理设备闲置，均能及时发现并自动报警。系统造价不高，不需要太多的投资，企业完全能够承受，便于大规模推广。
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