范思思

（連云港職業(yè)技術(shù)學(xué)院江蘇連云港222000）

全天候企業(yè)污水產(chǎn)生與處理的自動監(jiān)測系統(tǒng)研究

范思思

（連云港職業(yè)技術(shù)學(xué)院江蘇連云港222000）

本文介紹了一種全天候企業(yè)污水產(chǎn)生與處理的監(jiān)測方法及系統(tǒng)，系統(tǒng)包括企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)、污水處理監(jiān)測系統(tǒng)、遠(yuǎn)程無線處理終端和服務(wù)管理平臺；企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)和污水處理監(jiān)測系統(tǒng)通過信號線直聯(lián)于遠(yuǎn)程無線處理終端，遠(yuǎn)程無線處理終端利用無線通信與服務(wù)管理平臺雙向聯(lián)系；企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)和污水處理監(jiān)測系統(tǒng)將實(shí)時監(jiān)測的數(shù)據(jù)上報給遠(yuǎn)程無線處理終端，遠(yuǎn)程無線處理終端統(tǒng)計分析實(shí)時監(jiān)測的數(shù)據(jù)，定時自動的上報給服務(wù)管理平臺，同時服務(wù)管理平臺也可主動調(diào)用遠(yuǎn)程無線處理終端的實(shí)時數(shù)據(jù)。本研究采用不間斷的監(jiān)測統(tǒng)計方法，因此可以很好的防止企業(yè)偷排污水，為環(huán)境管理部門管理水平的提高提供很好的技術(shù)方案。

污水；全天候；自動監(jiān)測系統(tǒng)；偷排

污染源自動監(jiān)控設(shè)施指在污染源現(xiàn)場安裝的用于監(jiān)控監(jiān)測污染物排放的在線自動監(jiān)測儀、流量(速)計、污染治理設(shè)施運(yùn)行記錄儀和數(shù)據(jù)采集傳輸儀器、儀表等設(shè)施，是污染防治設(shè)施的組成部分[1]。其采集數(shù)據(jù)可作為環(huán)境保護(hù)部門進(jìn)行排污申報核定、排污許可證發(fā)放、總量控制、環(huán)境統(tǒng)計、排污費(fèi)征收和現(xiàn)場環(huán)境執(zhí)法等環(huán)境監(jiān)督管理的依據(jù)[2]。

目前，這些傳統(tǒng)的污水處理自動監(jiān)測系統(tǒng)本身存在著一些問題，如：企業(yè)委托第三方運(yùn)管，行政監(jiān)管能力不足；系統(tǒng)根據(jù)自身情況定制，通用性差且規(guī)避有效監(jiān)控措施；數(shù)據(jù)傳輸和存儲格式相對固定，擴(kuò)展性差；配置項(xiàng)目少，可配置型較差；單一服務(wù)器，負(fù)載有限等缺陷[3-4]，本文提出了一種全天候污水產(chǎn)生與處理的監(jiān)測系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)基本架構(gòu)

圖1 全天候企業(yè)污水產(chǎn)生與處理的監(jiān)測系統(tǒng)原理框圖

如圖1所示，本文提出的全天候企業(yè)污水產(chǎn)生與處理的監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)由企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)、污水處理監(jiān)測系統(tǒng)、遠(yuǎn)程無線處理終端和服務(wù)管理平臺組成。企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)和污水處理監(jiān)測系統(tǒng)通過信號線直聯(lián)于遠(yuǎn)程無線處理終端，遠(yuǎn)程無線處理終端利用無線通信與服務(wù)管理平臺雙向聯(lián)系。企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)和污水處理監(jiān)測系統(tǒng)將實(shí)時監(jiān)測的數(shù)據(jù)上報給遠(yuǎn)程無線處理終端，遠(yuǎn)程無線處理終端統(tǒng)計分析實(shí)時監(jiān)測的數(shù)據(jù)，定時自動的上報給服務(wù)管理平臺，同時服務(wù)管理平臺也可主動調(diào)用遠(yuǎn)程無線處理終端的實(shí)時數(shù)據(jù)。有效的解決污水產(chǎn)生企業(yè)生產(chǎn)及污水處理的監(jiān)測管理問題。

2 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

本文提出的全天候企業(yè)污水產(chǎn)生與處理的監(jiān)測系統(tǒng)分為三個層次，分別為基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層和核心服務(wù)層，系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 全天候企業(yè)污水產(chǎn)生與處理的監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1 基礎(chǔ)層

2.1.1 企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)主要由串行通訊模塊、AD模塊、系統(tǒng)管理模塊和傳感器組成，通過實(shí)時監(jiān)測企業(yè)主要的生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)，具體是通過安裝在生產(chǎn)設(shè)備上的傳感器采集設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)信息，可根據(jù)實(shí)際需要安裝多個傳感器，每單元可監(jiān)測8路傳感器。

常用傳感器為電磁感應(yīng)傳感器，高性能的電磁感應(yīng)變送器能將電磁信息轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過溫度補(bǔ)償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)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(wěn)定性好、精度高、可靠性高等特點(diǎn)，并且極大的減少了對單片機(jī)I/O口的占用。輸出控制器采用繼電器驅(qū)動電路組成，單片機(jī)的I/O通過繼電器驅(qū)動電路控制電機(jī)設(shè)備的電源的開關(guān)。系統(tǒng)通常只有在采集數(shù)據(jù)的時候，包括觸發(fā)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(shù)據(jù)的采集誤差，同時大大降低了系統(tǒng)的整機(jī)功耗。管理模塊是本系統(tǒng)的核心，控制全系統(tǒng)的運(yùn)行，包括AD轉(zhuǎn)換過程，每路傳感器的工作狀態(tài)，并對每一路傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步統(tǒng)計和分析，最后上報給遠(yuǎn)程無線控制終端。

2.1.2 污水處理監(jiān)測系統(tǒng)主要由串行通訊模塊、AD模塊、系統(tǒng)管理模塊和傳感器組成，通過實(shí)時監(jiān)測企業(yè)污水處理主要的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)，具體是通過安裝在污水處理設(shè)備上的傳感器采集設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)信息，可根據(jù)實(shí)際需要安裝多個傳感器，如電器設(shè)備采用的電磁感應(yīng)傳感器等。管理模塊是本系統(tǒng)的核心，控制全系統(tǒng)的運(yùn)行，包括AD轉(zhuǎn)換過程，每路傳感器的工作狀態(tài)，并對每一路傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步統(tǒng)計和分析，最后上報給遠(yuǎn)程無線控制終端。

2.2 數(shù)據(jù)層

遠(yuǎn)程無線處理終端，由串行通訊模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊、系統(tǒng)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(yè)生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)和企業(yè)污水處理監(jiān)測系統(tǒng)的上報數(shù)據(jù)，自主管理企業(yè)端監(jiān)測系統(tǒng)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析處理，和服務(wù)管理平臺進(jìn)行無線通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的定時上報等。終端的硬件設(shè)計主要包括電源電路、單片機(jī)STC12C5A60S2最小系統(tǒng)、外圍電路的控制單元模塊的設(shè)計、采集終端通訊模塊的設(shè)計以及終端控制電路的設(shè)計。

無線通訊采用GSM通信網(wǎng)絡(luò)作為遠(yuǎn)程無線終端系統(tǒng)的通信媒介，以收發(fā)GSM短信息的通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測和控制。在任何GSM能覆蓋的地區(qū)，都采用GSM網(wǎng)絡(luò)作為通信媒介。GSM通信網(wǎng)絡(luò)具有技術(shù)成熟先進(jìn)、手機(jī)接續(xù)速度快、通信質(zhì)量好、通信方式多、抗干擾能力強(qiáng)、安全保密性能強(qiáng)、可以實(shí)現(xiàn)國際自動漫游、網(wǎng)絡(luò)覆蓋面特別廣等諸多優(yōu)點(diǎn)。所以利用GSM作為通信媒介的方式是實(shí)現(xiàn)全天候監(jiān)測管理系統(tǒng)的一個非常有效的途徑。

2.3 核心服務(wù)層

服務(wù)管理平臺，由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、統(tǒng)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(yuǎn)程無線處理終端上報的數(shù)據(jù)，控制遠(yuǎn)程無線處理終端和異常情況處理。

服務(wù)管理平臺，由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、統(tǒng)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(tǒng)控制軟件是在Windows操作系統(tǒng)下以圖形界的方式運(yùn)行，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊的方式操作。軟件的設(shè)計首先要以兩種網(wǎng)絡(luò)所定義的通信協(xié)議為基礎(chǔ)，進(jìn)行通信軟件的設(shè)計，軟件首先識別整個系統(tǒng)的通信協(xié)議，建立基站與其它通信設(shè)備之間的通信鏈路。退出數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時，關(guān)閉通信鏈路并導(dǎo)出數(shù)據(jù)庫中采集的數(shù)據(jù)。采集軟件是整個系統(tǒng)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(fā)送數(shù)據(jù)與接受數(shù)據(jù)要同時進(jìn)行，并且保證收發(fā)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(diǎn)的采集數(shù)據(jù)，某個探頭的工作狀態(tài)等。

管理軟件先采用先進(jìn)的混合方式的數(shù)據(jù)采集方式，即具有自報方式又具有查詢即應(yīng)答式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如：當(dāng)某一時刻收到站點(diǎn)的自報數(shù)據(jù)時，要根據(jù)情況自動去查詢其它所有終端站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，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(diǎn)采集數(shù)據(jù)選擇功能。

3 結(jié)語

現(xiàn)在企業(yè)的污水處理系統(tǒng)大部分都是由第三方負(fù)責(zé)運(yùn)營，少部分是企業(yè)自行運(yùn)行處理，而對企業(yè)污水處理費(fèi)用是按企業(yè)污水產(chǎn)生量來收取的。如能較為精確的監(jiān)測到企業(yè)的生產(chǎn)，就能精確的了解企業(yè)的污水產(chǎn)生量，為環(huán)境管理部門提供可靠的依據(jù)，排除了污水生產(chǎn)企業(yè)與污水處理企業(yè)聯(lián)合偷排的可能性。

該系統(tǒng)由企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)、污水處理監(jiān)測系統(tǒng)、遠(yuǎn)程無線處理終端和服務(wù)管理平臺組成。企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)和污水處理監(jiān)測系統(tǒng)通過信號線直聯(lián)于遠(yuǎn)程無線處理終端，遠(yuǎn)程無線處理終端利用無線通信與服務(wù)管理平臺雙向聯(lián)系。企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)和污水處理監(jiān)測系統(tǒng)將實(shí)時監(jiān)測的數(shù)據(jù)上報給遠(yuǎn)程無線處理終端，遠(yuǎn)程無線處理終端統(tǒng)計分析實(shí)時監(jiān)測的數(shù)據(jù)，定時自動的上報給服務(wù)管理平臺，同時服務(wù)管理平臺也可主動調(diào)用遠(yuǎn)程無線處理終端的實(shí)時數(shù)據(jù)。本研究可全天候的監(jiān)測排污企業(yè)的生產(chǎn)情況，從而可以精確的統(tǒng)計企業(yè)的污水產(chǎn)生數(shù)量；同時全天候的監(jiān)測了企業(yè)污水設(shè)備運(yùn)行情況。本研究采用不間斷的監(jiān)測統(tǒng)計方法，因此可以很好的防止企業(yè)偷排污水，為環(huán)境管理部門管理水平的提高提供很好的技術(shù)方案。

[1]環(huán)境保護(hù)部辦公廳文件環(huán)辦［2012］57號.污染源自動監(jiān)控設(shè)施現(xiàn)場監(jiān)督檢查技術(shù)指南[R].2012．

[2]國家環(huán)境保護(hù)總局令第28號.污染源自動監(jiān)控管理辦法[R].2005．

[3]趙吉睿,劉佳泓,張瑩,等.污染源COD水質(zhì)自動監(jiān)測儀干擾因素研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2016,39（S1）：299-301.

[4]由文超,張曦煌.基于SaaS模式的污水處理監(jiān)控系統(tǒng)[J].計算機(jī)應(yīng)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(huán)境監(jiān)測、企業(yè)排污自動監(jiān)測研究工作。