基于GPRS的污水處理監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：首先介紹GPRS技術(shù)的原理和GPRS在污水處理監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，針對(duì)某市污水處理廠(chǎng)的實(shí)際情況，提出一種基于GPRS技術(shù)的污水處理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并設(shè)計(jì)通信規(guī)約和上位機(jī)軟件。通過(guò)實(shí)際的系統(tǒng)運(yùn)行，污水處理能力和效率均得到明顯提升。
關(guān)鍵詞：通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(GPRS)；上位機(jī)；污水處理；遠(yuǎn)程監(jiān)控

污水處理監(jiān)控存在設(shè)備分布點(diǎn)零散，而且每個(gè)點(diǎn)設(shè)備較少的情況。因此，對(duì)這些設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)存在鋪設(shè)線(xiàn)路成本高、維護(hù)費(fèi)用高、不易調(diào)整等問(wèn)題。通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)GPRS(General Packet Radio Service)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)則為此提供一個(gè)最佳解決方案。在其基礎(chǔ)上可進(jìn)行多種數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，按數(shù)據(jù)流量計(jì)算運(yùn)行費(fèi)用，運(yùn)行成本低，無(wú)須維護(hù)傳輸平臺(tái)。而且GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，具有數(shù)據(jù)傳輸速率高和永遠(yuǎn)在線(xiàn)的特點(diǎn)。因此，GPRS通訊在污水處理監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用具有無(wú)可比擬的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)。
傳統(tǒng)污水處理廠(chǎng)的運(yùn)行主要依賴(lài)人工經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，各個(gè)工藝流程階段都需要人工干預(yù)。而污水處理過(guò)程復(fù)雜，有很多不確定性和模糊性，傳統(tǒng)的PID控制方法需要精確的數(shù)學(xué)模型和分析過(guò)程，難以控制復(fù)雜的污水處理過(guò)程，所以一般由人工來(lái)完成整個(gè)過(guò)程的閉環(huán)控制。而過(guò)于依賴(lài)人工操作則會(huì)帶來(lái)太多人為因素，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
針對(duì)傳統(tǒng)污水監(jiān)控系統(tǒng)由于監(jiān)控點(diǎn)位置的分散，通過(guò)有線(xiàn)的方式布置系統(tǒng)存在成本過(guò)高、缺乏靈活性，以及過(guò)于依賴(lài)人工操作不利于系統(tǒng)穩(wěn)定性等缺點(diǎn)，本文結(jié)合GPRS技術(shù)的特點(diǎn)，為某市污水處理公司設(shè)計(jì)一套基于GPRS的污水處理監(jiān)控系統(tǒng)。

1 基于GPRS的污水處理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)
遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的中控室主要由2臺(tái)計(jì)算機(jī)組成：系統(tǒng)監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)和信息監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)部分，2臺(tái)交換機(jī)通過(guò)控制層實(shí)時(shí)通信網(wǎng)與本地現(xiàn)場(chǎng)PLC站通訊，可實(shí)時(shí)檢測(cè)與監(jiān)控污水處理廠(chǎng)自控系統(tǒng)范圍內(nèi)的各類(lèi)設(shè)備狀態(tài)、工藝過(guò)程參數(shù)，并顯示到人機(jī)界面，以供操作人員、管理人員進(jìn)行運(yùn)行管理，并可通過(guò)租用電信部門(mén)DDN數(shù)據(jù)通信專(zhuān)線(xiàn)與排水公司調(diào)度系統(tǒng)連接。信息監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)和定時(shí)記錄生產(chǎn)報(bào)表并打印，同時(shí)作為系統(tǒng)監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)的設(shè)備。
由于部分污水處理現(xiàn)場(chǎng)距中控室較遠(yuǎn)，有的達(dá)幾千米甚至十幾千米，布置有線(xiàn)的方式成本開(kāi)銷(xiāo)太大，故采用GPRS的通信方式對(duì)距中控室較遠(yuǎn)的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制。遠(yuǎn)端現(xiàn)場(chǎng)將采集的數(shù)據(jù)收集到遠(yuǎn)端現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器。通過(guò)遠(yuǎn)端現(xiàn)場(chǎng)的處理與轉(zhuǎn)換，再利用具有GPRS功能的數(shù)據(jù)終端通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式與巾國(guó)移動(dòng)基站通信，GPRS的分組從基站發(fā)送到GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)，SGSN再與GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)通信，由GGSN對(duì)分組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，發(fā)送給中控室的GPRS收發(fā)裝置，中控室的監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)包的地址對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分別處理。中控室用戶(hù)監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)申請(qǐng)一個(gè)固定IP地址，GPRS模塊一旦登陸GSM網(wǎng)絡(luò)，便會(huì)自動(dòng)連接用戶(hù)數(shù)據(jù)中心。從而在GPRS模塊和用戶(hù)數(shù)據(jù)中心之間通過(guò)IP地址進(jìn)行TCP／IP雙向通信擻據(jù)傳輸透明而可靠。