污水集中排放監(jiān)控終端的設計和實現(xiàn)

摘要：設計了一套針對污水處理廠的排污企業(yè)污水排放監(jiān)控系統(tǒng)。主要監(jiān)測其排放污水的實時流量、流速等現(xiàn)場數(shù)據(jù)。采用485通信、無線DTU傳輸、因特網接入等多種通信方式，解決了遠程現(xiàn)場環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸問題，實現(xiàn)了污水排放現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時上傳和排污現(xiàn)場控制功能。
關鍵詞：污水處理；監(jiān)控；數(shù)據(jù)采集；無線傳輸

O 引言
近年來，城市污水處理產業(yè)進入快速發(fā)展期。污水排放企業(yè)將污水集中排放到污水處理廠進行集中污水處理，排污企業(yè)根據(jù)排污量繳費。而傳統(tǒng)的污水排放量主要是由人工對排污企業(yè)的現(xiàn)場流量計進行抄收，但這種由于排污企業(yè)比較分散而顯得方法費時費力，因此，設計了一套針對污水排放企業(yè)的集中監(jiān)控系統(tǒng)。通過系統(tǒng)采集排污企業(yè)的污水排放實時流量、流速、電機狀態(tài)等現(xiàn)場數(shù)據(jù)，集中傳輸?shù)轿鬯?br />理廠的監(jiān)控中心，并通過監(jiān)控中心實時控制現(xiàn)場污水排放。

1 污水集中排放監(jiān)控系統(tǒng)概述
污水處理集中監(jiān)控系統(tǒng)框圖如圖1所示：


集中監(jiān)控系統(tǒng)包括三層：頂層、中間層、底層。
頂層為監(jiān)控中心的上位機，負責系統(tǒng)的監(jiān)控任務，通過Internet接入完成和無線數(shù)據(jù)收發(fā)器(DTU)之間的通信，在這里可以看到底層各個部分的實時情況，并可對底層的一些部分進行控制。
中間層為污水排放監(jiān)控終端，負責數(shù)據(jù)的處理和傳輸，并控制底層的執(zhí)行機構和采集底層現(xiàn)場數(shù)據(jù)。它既是各個現(xiàn)場對象的數(shù)據(jù)采集器，又是這些數(shù)據(jù)處理和集中傳輸?shù)牟糠帧?br /> 底層為現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和控制單元，能夠對上位機過來的數(shù)據(jù)進行處理，并且能使外圍的電路執(zhí)行相應的動作，同時也能夠對周邊環(huán)境中的模擬量進行數(shù)據(jù)采集，并發(fā)送給監(jiān)控終端。

2 監(jiān)控終端系統(tǒng)設計
2．1 系統(tǒng)功能要求
根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的要求，監(jiān)控終端必須具備以下功能：
(1)能夠采集污水流量計的數(shù)據(jù)，包括累計流量、實時流量、流速等參數(shù)。
(2)能夠根據(jù)污水排放企業(yè)的交費情況，控制企業(yè)是否可以排放污水。
(3)能夠通過遠程控制系統(tǒng)的運行。
(4)在網絡不佳或其他特殊的情況能夠本地控制系統(tǒng)的運行。
(5)系統(tǒng)的進行必要經過授權。
(6)系統(tǒng)在斷電的情況下，必須能運行關閥指令，在關閥后系統(tǒng)關閉。
功能系統(tǒng)的以上要求，采用了2片ATMEGA128作為處理器，一方面解決了ATMEGA128本身UART不足的問題，同時減輕了主CPU的工作量，使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。
2．2 系統(tǒng)結構框圖
根據(jù)上述要求。監(jiān)控終端系統(tǒng)結構圖如圖2所示。


系統(tǒng)采用2片ATMEGA128作為處理器，通過SPI構成了主從式通信。主CPU負責人機交互、非接觸式IC卡讀卡、斷電檢測以及對水泵閥門的控制。從機負責和流量計的通信以及通過無線數(shù)據(jù)收發(fā)器(DTU)完成數(shù)據(jù)到監(jiān)控中心的上傳和監(jiān)控命令的下傳。