基于GPRS的企業污水處理遠程監控系統研究

張雪瑩

摘 要：本設計以污水處理為研究背景，采用STM32為控制核心，通過傳感器對工控量進行數據測量，由PLC對現場進行直接控制，采用C++ Builder 6.0進行上位機開發，提出了集遠程監控、信息管理和網絡技術于一體的系統方案，并用GPRS通訊方式實現污水處理監控系統的高速數據傳輸和永遠在線監測。能夠使污水處理的監控數據采集真實可靠，效率更高，且能夠降低污水處理設備監控的建設成本和運營成本。

關鍵詞：GPRS網絡；遠程監控；污水處理；無線傳感器網絡

0 引言

在污水處理監控方面存在著分布點零散，每個點設備不多的情況。對這些設備的實時監測一直存在著難以解決的問題，如鋪設線路成本高、維護費用高、不易調整等。在我國的污水治理和大氣監控項目中，所涉及的處理和監控系統，很多必須是無人值守的設備或監測點，不適合搭建有線通訊網絡，若采用光纖或電臺的方式實現無線通訊，不僅設備耗資巨大，而且滿足不了移動的需要。高速的數據傳輸和永遠在線的特點，配合按流量收費的資費方式，使GPRS的應用具有了無可比擬的性價比優勢。

1 國內外研究現狀

遠程監控是國內外研究的前沿課題，國內外都展開了積極的研究。許多國際組織，如MIMOS、SMFP等紛紛進行設備監控與故障診斷咨詢和技術推廣工作，并制定了一些信息交換格式和標準。法國ALARM研究組對生產過程的智能報警和監控系統進行了長期研究，并在多個項目中進行了應用。斯坦福大學和麻省理工學院合作開發基于Internet的下一代遠程監控診斷示范系統。在國內基本處于研制階段，未見大范圍推廣應用及產品出售。

2 本設計的架構

2.1 系統結構框圖

本設計中整個GPRS污水處理遠程監控系統包括上位機和下位機部分。下位機的部分在中期考核中有簡要介紹，上位機部分主要是PC控制中心軟件的編寫以及服務器信息傳輸設計和應用效果體現。整體設計可以完成系統的數據采集、傳輸、顯示以及通過遠程控制終端實現對制定的污水處理系統進行控制。下位機的組成大致分為：STM32核心控制模塊、信息采集模塊、顯示屏、PLC控制模塊以及GPRS-DTU模塊。主要是各個污水處理車間或工廠的安裝裝置集成。可以實現數據的采集、顯示、傳輸，以及實現對PLC的控制。

2.2 設備的選型

（1）STM32根據實際的變量和端口需要暫定選擇STM32F103VDT6，PLC選擇西門子系列。

（2）在TCP/UDP中選擇適合GPRS的傳輸協議，具體確定哪個，可根據設備供應商、實測應用效果以及外圍設備、網絡質量來進一步確定。

（3）顯示屏選擇迪文科技的DGUS系統顯示屏，可以很好地支持二次組態開發，友好的人機界面設計方式和真彩的觸摸屏顯示，電容屏觸摸更靈敏。

（4）顯示屏與主控機的通訊協議初步選擇使用顯示屏廠家的通訊協議，可以更好地減少程序編寫中的命令解析。

（5）上位機開發使用C++ Builder 6.0版本的軟件，軟件的開發和使用好評度較好，圖形化的開發界面更直接便捷，很好地縮短了開發周期。

（6）傳感器的信息采集以及通訊方式，本設計采用檢測儀表對數據進行采集，監測儀表采用RS-485 總線通信方式，所使用的檢測儀包括COD cr檢測儀、BOD 5檢測儀、SS檢測儀、色度檢測儀和pH 檢測儀。

3 本設計的主要內容和特色

污水處理的無線遠程監控系統的設計，實際上是將物聯網的知識延用到工業領域，尤其在無線通訊方式（GPRS）的選擇和局域組網方面（WIFI、Zigbee）。

（1）本設計提供了一個污水處理的無線遠程監控策略，工控的上位機開發，目前市場上大部分使用組態開發，本設計采用C++Builder進行了.exe程序開發，加之TCP等協議支持，能夠讓用戶更方便對工業系統進行測控。

（2）上位機軟件采用C++編寫，更容易將神經網絡算法通過調用MATLAB軟件功能，將算法加入到污水處理的控制過程中，同時也可以對優化改進的算法的驗證提供實驗驗證平臺。

（3）系統中考慮加入GSM短信通信模塊，用于將報警信息等通過短信形式發送給你制定的監測者，避免工控環境中意外的發生。

（4）顯示屏模塊的增加，使得人工可以在現場方便地讀取到實時的動態信息，或者進行緊急控制。

（5）遠程的無線監控方式，可以解決監控區域分散，難以統一管理的問題，可以同時對多個站點進行實時監控，節約了成本，便于集中管理。

4 結束語

在工業污水的處理中，由于現場作業的環境比較惡劣，根據污水處理工藝流程的需要，對污水進行數據采集，本設計GPRS污水處理遠程監控系統包括上位機和下位機部分。通過傳感器對工控量進行數據測量，由PLC對現場進行直接控制，采用C++ Builder 6.0進行上位機開發，提出了集遠程監控、信息管理和網絡技術于一體的系統方案，本設計中的監控系統使用方案的選擇，實際并不只是考慮到工業應用，還可以延伸到其他領域應用。投入成本較低，遠距離通信質量有保障，能夠應對間斷、突發性的數據通信，且易于調整，維護成本較低。

參考文獻

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（作者單位：永城職業學院）