全天候企業污水產生與處理的自動監測系統研究

范思思

（連云港職業技術學院江蘇連云港222000）

全天候企業污水產生與處理的自動監測系統研究

范思思

（連云港職業技術學院江蘇連云港222000）

本文介紹了一種全天候企業污水產生與處理的監測方法及系統，系統包括企業生產監測系統、污水處理監測系統、遠程無線處理終端和服務管理平臺；企業生產監測系統和污水處理監測系統通過信號線直聯于遠程無線處理終端，遠程無線處理終端利用無線通信與服務管理平臺雙向聯系；企業生產監測系統和污水處理監測系統將實時監測的數據上報給遠程無線處理終端，遠程無線處理終端統計分析實時監測的數據，定時自動的上報給服務管理平臺，同時服務管理平臺也可主動調用遠程無線處理終端的實時數據。本研究采用不間斷的監測統計方法，因此可以很好的防止企業偷排污水，為環境管理部門管理水平的提高提供很好的技術方案。

污水；全天候；自動監測系統；偷排

污染源自動監控設施指在污染源現場安裝的用于監控監測污染物排放的在線自動監測儀、流量(速)計、污染治理設施運行記錄儀和數據采集傳輸儀器、儀表等設施，是污染防治設施的組成部分[1]。其采集數據可作為環境保護部門進行排污申報核定、排污許可證發放、總量控制、環境統計、排污費征收和現場環境執法等環境監督管理的依據[2]。

目前，這些傳統的污水處理自動監測系統本身存在著一些問題，如：企業委托第三方運管，行政監管能力不足；系統根據自身情況定制，通用性差且規避有效監控措施；數據傳輸和存儲格式相對固定，擴展性差；配置項目少，可配置型較差；單一服務器，負載有限等缺陷[3-4]，本文提出了一種全天候污水產生與處理的監測系統。

1 系統基本架構

圖1 全天候企業污水產生與處理的監測系統原理框圖

如圖1所示，本文提出的全天候企業污水產生與處理的監測系統，系統由企業生產監測系統、污水處理監測系統、遠程無線處理終端和服務管理平臺組成。企業生產監測系統和污水處理監測系統通過信號線直聯于遠程無線處理終端，遠程無線處理終端利用無線通信與服務管理平臺雙向聯系。企業生產監測系統和污水處理監測系統將實時監測的數據上報給遠程無線處理終端，遠程無線處理終端統計分析實時監測的數據，定時自動的上報給服務管理平臺，同時服務管理平臺也可主動調用遠程無線處理終端的實時數據。有效的解決污水產生企業生產及污水處理的監測管理問題。

2 關鍵技術實現

本文提出的全天候企業污水產生與處理的監測系統分為三個層次，分別為基礎層、數據層和核心服務層，系統的基本結構如圖2所示。

圖2 全天候企業污水產生與處理的監測系統結構圖

2.1 基礎層

2.1.1 企業生產監測系統主要由串行通訊模塊、AD模塊、系統管理模塊和傳感器組成，通過實時監測企業主要的生產設備運轉狀態來實現，具體是通過安裝在生產設備上的傳感器采集設備運轉信息，可根據實際需要安裝多個傳感器，每單元可監測8路傳感器。

常用傳感器為電磁感應傳感器，高性能的電磁感應變送器能將電磁信息轉換為電信號，再經過溫度補償和線性修正，轉化成標準電信號（一般為4～20mA）。該變送器使用整體式傳感器，安裝方便，具有抗振性好、穩定性好、精度高、可靠性高等特點，并且極大的減少了對單片機I/O口的占用。輸出控制器采用繼電器驅動電路組成，單片機的I/O通過繼電器驅動電路控制電機設備的電源的開關。系統通常只有在采集數據的時候，包括觸發啟動采集、自動采集和手動采集才會啟動傳感器，這樣有效避免了采集的干擾，減小了數據的采集誤差，同時大大降低了系統的整機功耗。管理模塊是本系統的核心，控制全系統的運行，包括AD轉換過程，每路傳感器的工作狀態，并對每一路傳感器采集到的數據進行初步統計和分析，最后上報給遠程無線控制終端。

2.1.2 污水處理監測系統主要由串行通訊模塊、AD模塊、系統管理模塊和傳感器組成，通過實時監測企業污水處理主要的設備運轉狀態來實現，具體是通過安裝在污水處理設備上的傳感器采集設備運轉信息，可根據實際需要安裝多個傳感器，如電器設備采用的電磁感應傳感器等。管理模塊是本系統的核心，控制全系統的運行，包括AD轉換過程，每路傳感器的工作狀態，并對每一路傳感器采集到的數據進行初步統計和分析，最后上報給遠程無線控制終端。

2.2 數據層

遠程無線處理終端，由串行通訊模塊、數據統計分析模塊、系統管理模塊、無線通信模塊和電源管理模塊組成，如圖2所示。包括接收企業生產監測系統和企業污水處理監測系統的上報數據，自主管理企業端監測系統，數據統計和分析處理，和服務管理平臺進行無線通訊，實現數據的定時上報等。終端的硬件設計主要包括電源電路、單片機STC12C5A60S2最小系統、外圍電路的控制單元模塊的設計、采集終端通訊模塊的設計以及終端控制電路的設計。

無線通訊采用GSM通信網絡作為遠程無線終端系統的通信媒介，以收發GSM短信息的通信方式進行數據采集、監測和控制。在任何GSM能覆蓋的地區，都采用GSM網絡作為通信媒介。GSM通信網絡具有技術成熟先進、手機接續速度快、通信質量好、通信方式多、抗干擾能力強、安全保密性能強、可以實現國際自動漫游、網絡覆蓋面特別廣等諸多優點。所以利用GSM作為通信媒介的方式是實現全天候監測管理系統的一個非常有效的途徑。

2.3 核心服務層

服務管理平臺，由數據庫系統、統計分析模塊、無線通信模塊、異常情況處理模塊和操作平臺組成。包括接收遠程無線處理終端上報的數據，控制遠程無線處理終端和異常情況處理。

服務管理平臺，由數據庫系統、統計分析模塊、無線通信模塊、異常情況處理模塊和操作平臺組成。系統控制軟件是在Windows操作系統下以圖形界的方式運行，用鼠標點擊的方式操作。軟件的設計首先要以兩種網絡所定義的通信協議為基礎，進行通信軟件的設計，軟件首先識別整個系統的通信協議，建立基站與其它通信設備之間的通信鏈路。退出數據采集系統時，關閉通信鏈路并導出數據庫中采集的數據。采集軟件是整個系統的各種通信和采集的控制中心，要求具有雙工通信的功能。即在任意時刻發送數據與接受數據要同時進行，并且保證收發正確。通信過程中能夠隨時把收到的各種有意義的信息顯示出來，給用戶觀察。如某一時刻某個終端站點的采集數據，某個探頭的工作狀態等。

管理軟件先采用先進的混合方式的數據采集方式，即具有自報方式又具有查詢即應答式的數據采集系統。例如：當某一時刻收到站點的自報數據時，要根據情況自動去查詢其它所有終端站點的數據，直到它們都被正確接收到以后再去處理。而且還能提供不同時間段的定時查詢所有的終端站點采集數據選擇功能。

3 結語

現在企業的污水處理系統大部分都是由第三方負責運營，少部分是企業自行運行處理，而對企業污水處理費用是按企業污水產生量來收取的。如能較為精確的監測到企業的生產，就能精確的了解企業的污水產生量，為環境管理部門提供可靠的依據，排除了污水生產企業與污水處理企業聯合偷排的可能性。

該系統由企業生產監測系統、污水處理監測系統、遠程無線處理終端和服務管理平臺組成。企業生產監測系統和污水處理監測系統通過信號線直聯于遠程無線處理終端，遠程無線處理終端利用無線通信與服務管理平臺雙向聯系。企業生產監測系統和污水處理監測系統將實時監測的數據上報給遠程無線處理終端，遠程無線處理終端統計分析實時監測的數據，定時自動的上報給服務管理平臺，同時服務管理平臺也可主動調用遠程無線處理終端的實時數據。本研究可全天候的監測排污企業的生產情況，從而可以精確的統計企業的污水產生數量；同時全天候的監測了企業污水設備運行情況。本研究采用不間斷的監測統計方法，因此可以很好的防止企業偷排污水，為環境管理部門管理水平的提高提供很好的技術方案。

[1]環境保護部辦公廳文件環辦［2012］57號.污染源自動監控設施現場監督檢查技術指南[R].2012．

[2]國家環境保護總局令第28號.污染源自動監控管理辦法[R].2005．

[3]趙吉睿,劉佳泓,張瑩,等.污染源COD水質自動監測儀干擾因素研究[J].環境科學與技術,2016,39（S1）：299-301.

[4]由文超,張曦煌.基于SaaS模式的污水處理監控系統[J].計算機應用與軟件,2015,32（2）：18-23.

范思思（1985—），女，研究生，漢族，江蘇徐州人，講師，主要從事環境監測、企業排污自動監測研究工作。