基于北斗衛星的移動污水處理設備監控系統

鄧俊平 傅磊 宋丹

摘 要：北斗衛星終端短報文是指衛星定位終端和北斗衛星或北斗地面服務站直接通過衛星信號進行雙向的信息傳遞。短報文功能意味著更加效率信息傳遞，北斗終端就可以通過短報文進行通訊。當前的短報文功能技術具有成熟度高，應用規模大，技術發展速度快的特點。本文描述結合了北斗衛星終端通信設備無線通訊方式的移動污水處理設備的遠程監控的運行方案。

關鍵詞：移動污水處理設備；北斗衛星；短報文

“北斗衛星定位系統是我國自主研發的，利用地球同步衛星為用戶提供全天候、區域性的衛星定位系統。所謂短信息是指衛星定位終端和北斗衛星或北斗衛星地面服務站直接通過衛星信號進行雙向信息傳輸，GPS只能單向傳遞（終端從衛星接收位置信號）。為拓展北斗衛星的短報文功能，針對污水處理工藝的特性，文章基于知識集成與共享的理念，針對當前各個運營項目人才短缺的狀況，研發了一套基于北斗衛星的短報文功能實現的移動污水處理設備遠程監控系統，對污水處理處置項目的運行狀況進行實時監管，包括現場作業實況監管、污水處理系統動態過程數據收集與儲存、關鍵技術指標預警與遠程診斷、知識集成與知識共享平臺，以保證生活垃圾無害化處理處置設施的持續正常穩定運行。

1 系統概述

系統采用北斗衛星終端通信遠程無線監控的方式，利用覆蓋亞太區域的“北斗”衛星導航定位系統的北斗短報文的通信，將移動污水處理設備的各個參數，包括COD值、余氯值、流量、累計流量等，通過短報文將數據端發往調度中心的數據中心服務器上的數據庫，并通過網站頁面和手機APP實現監控、報警、報表統計、曲線分析、數據總貌等多項功能。

2 系統功能

（1）實時數據顯示：以報表、圖形、動畫等多種形式顯示當前的實時數據，并可以切換不同的監控設備。數據實時刷新，能快速的獲得移動污水處理設備的各個參數。

（2）歷史數據報表：支持多種形式的報表查詢，實現重要參數的日報、月報、季報及年報等。歷史數據支持兩種保存方式：變化率保存和時間間隔保存，北斗短報文模塊采用兩級壓縮的方式，在保證數據完整性的前提下，將數據所占的空間降到最低。實際現場運行，5000個數據點，1秒鐘保存一次歷史數據，一年歷史數據文件所占的磁盤空間不超過20G。手機APP上歷史數據查詢能做到秒級響應，一次能夠查詢上百條記錄，便于數據的分析與跟蹤。

（3）過程趨勢和統計分析：系統提供圖形化的歷史數據分析界面。每個窗口同時可以顯示8個數據的趨勢，每個數據的趨勢起始時間、時間范圍可以隨意指定。因此，用戶可以對同一位號在不同時刻進行比較。可以隨意選擇區域進行放大。

（4）集中控制體系：中央智能化管理平臺由數據采集和處理模塊、中控計算機（配備自行開發的監控軟件）、光纖傳輸模塊組成。現場的COD監測儀、pH監測儀、DO監測儀器儀表和其他在線測量儀器通過各自的信號發射機向中央智能管理平臺進行連續傳輸的讀取信號，中央智能化管理平臺進行采集和處理后，便可在上位機軟件窗口中實時顯示各處理單元的運行情況。智能化預警控制系統以COD、NH3N、ORP、DO、pH值等水質參數作為關鍵控制參數，設置好報警控制范圍，當各關鍵控制參數超出設置報警值范圍時，系統可以迅速自動進行響應，及時調整工藝參數（如供氣量、加藥量等），保證系統的穩定運行。

（5）智能化管理平臺防腐和防雷設計：污水中含有許多有機酸、硫化物等物質，對儀器設備具有較強的腐蝕性，研究過程中對整個智能化管理平臺系統進行了全面的防腐性改造， 主要包括設備的防腐安裝及清洗。一方面選用耐腐蝕易清洗的探頭；另一方面通過定時自動沖洗，清除探頭接觸面的污物。在軟件中也設計了電氣測試功能，當操作人員發現數據出現異常通過電氣測試排除系統故障，即可決定是由污染造成的探頭，它可以手動強制清洗，以消除麻煩。現場使用的所有設備都是密封安裝，以防止氣體、霧、酸雨的腐蝕。而對于在戶外安裝的設備，都安裝了防雷避雷設備，防止雷擊造成儀器設備的損壞。

（6）報警提示及查詢：監控系統提供實時/歷史報警功能，支持限值報警、變化率報警和偏差報警，并且可設置報警延時和報警死區。可以跟蹤測點的報警出現、報警確認、報警恢復等多種狀態，每種狀態單獨記錄，方便事故追憶和責任追蹤。另外，支持報警設置的在線修改。

3 結語

該系統的北斗短報文模塊有著更好的即時性，傳輸距離不受限制；數據采用可靠的傳輸技術，不會出現丟失的情況；不受高大建筑物的干擾，在惡劣氣候尤其時強雷電的干擾下，亦能正常運行；系統維護方便，運行費用低。維護人員可以隨時使用手機或者電腦在線監控各個移動污水處理設備的運行狀態，監視和記錄各個污水處理廠的工作參數，主要包括人口污水流量和出口達標凈水流量，污水處理系統報警及時，節約了對各移動污水處理設備進行現場定期檢查和巡視的勞動力。