小型污水廠(chǎng)遠程監控系統設計

摘要：為了實(shí)現對污水廠(chǎng)遠程監控系統的需求，文中提出了基于A(yíng)RM的小型污水廠(chǎng)遠程監控系統設計方案，并完成了系統軟硬件設計。文中采用ARM微處理器為主控制器，用模數轉換采集現場(chǎng)數據，用攝像頭采集現場(chǎng)圖片，采用GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊傳輸采集的信息，實(shí)現了小型污水廠(chǎng)圖像和數據的采集、存儲和無(wú)線(xiàn)傳輸功能。
關(guān)鍵詞：污水廠(chǎng)；GPRS；ARM；遠程監控

隨著(zhù)國家對環(huán)保投入的不斷增加以及污水處理行業(yè)改革的不斷深入，城市污水處理廠(chǎng)的運營(yíng)管理向市場(chǎng)化、專(zhuān)業(yè)化、規?；?、集團化趨勢發(fā)展。許多專(zhuān)業(yè)的運營(yíng)企業(yè)要運營(yíng)管理同一城市的多個(gè)污水處理廠(chǎng)。因此，對污水處理廠(chǎng)的生產(chǎn)實(shí)施遠程監控，對降低運行成本和加強生產(chǎn)管理以及確保污水處理工藝的高效運行和水質(zhì)達標排放、提升企業(yè)運營(yíng)管理的效率具有重要的意義。文中結合GPRS技術(shù)為小型污水處理廠(chǎng)設計一套基于A(yíng)RM的污水處理遠程監控系統。

1 監控系統的總體設計方案
根據污水處理裝置的性能要求，監控點(diǎn)的系統由數據采集系統和圖像采集系統及無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )構成，數據采集系統由模擬量傳感器，變送器，A／D模數轉換器及ARM系統構成，各模擬量傳感器將模擬信號送至信號變送器，使之放大變成標準信號，然后逐一送至AD／轉換器，將模擬信號轉換成數字信號，再由ARM處理器對數據進(jìn)行采集、圖像采集部分由串口攝像頭和ARM控制器構成，攝像頭先采集現場(chǎng)圖片然后通過(guò)串口傳給ARM控制器，ARM控制器把采集的數據和圖像通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)傳送給監控中心。系統總體結構圖如圖1所示。

使用AT指令通過(guò)GPRS Modem撥號，正確應答后，一條物理通道就是指GPRS信道就在系統中的GPRS Modem和GPRS網(wǎng)絡(luò )之間建立起來(lái)。PPP協(xié)議將原始的GPRS物理層連接改造成無(wú)差錯的數據鏈路，系統將遠程登錄Internet。并得到GPRS網(wǎng)關(guān)分配的IP地址。采用IP協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議。IP協(xié)議將接入Internet的具有不同IP地址的終端都聯(lián)系起來(lái)。經(jīng)過(guò)IP路由選擇，可以實(shí)現系統與連在Internet上的任一IP終端進(jìn)行數據交互。選擇TCP作為傳輸層協(xié)議，為數據傳輸提供面向連接的、端對端的可靠服務(wù)。通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )將數據包發(fā)送到具有固定IP地址的監控中心服務(wù)器端口以便在監控中心實(shí)時(shí)監控污水的參數，監控中心對采集到的數據進(jìn)行處理、顯示、存儲、打印等。
文中以下主要就監控終端的硬件設計部分和軟件部分做簡(jiǎn)要介紹。
2 系統硬件設計
根據污水處理裝置的性能要求，監控點(diǎn)的系統由模擬量傳感器、變送器、模數(A／D)轉換器及ARM處理器等組成。各模擬量傳感器將模擬信號送至信號變送器，使之放大變成標準信號，然后由多路開(kāi)關(guān)逐一送至A／D轉換器，將模擬信號轉換成數字信號，再由ARM處理器對數據進(jìn)行采集、數據處理、顯示。同時(shí)，ARM處理系統通過(guò)GPRS將圖像和數據經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò )送到遠程監控中心。系統硬件框圖如圖2所示。

系統終端以L(fǎng)PC2148為核心，對通信模塊TR800進(jìn)行控制。ARM CPU采用飛利浦公司的LPC2148，內核為基于A(yíng)RM7DMI-S的精簡(jiǎn)指令集的通用32位高速微處理器。工作電壓為3．3 V，內核工作電壓為1．8 V；內置PLL鎖相環(huán)可以設置CPU工作頻率60 MHz，雙UART口，提供數據的異步串行發(fā)送和接受：片內16 kB RAM和128 kB Flash程序存儲器。LPC2148提供了2個(gè)串口，共有6個(gè)I／O口可供使用。它的接口電路部分包括8路模擬量輸入通道，RS232串行口通信接口，其中數模轉換為控制內置模塊，精度為12位，基本可以滿(mǎn)足一般控制對象的要求。終端應用程序在PC機上用IAR編譯好通過(guò)JTAG接口下載到FLASH中，系統常用的參數，通過(guò)程序的設置放到主控器的信息存儲器。