污水集中排放監控終端的設計和實(shí)現

摘要：設計了一套針對污水處理廠(chǎng)的排污企業(yè)污水排放監控系統。主要監測其排放污水的實(shí)時(shí)流量、流速等現場(chǎng)數據。采用485通信、無(wú)線(xiàn)DTU傳輸、因特網(wǎng)接入等多種通信方式，解決了遠程現場(chǎng)環(huán)境下的數據傳輸問(wèn)題，實(shí)現了污水排放現場(chǎng)數據實(shí)時(shí)上傳和排污現場(chǎng)控制功能。
關(guān)鍵詞：污水處理；監控；數據采集；無(wú)線(xiàn)傳輸

O 引言
近年來(lái)，城市污水處理產(chǎn)業(yè)進(jìn)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(chǎng)進(jìn)行集中污水處理，排污企業(yè)根據排污量繳費。而傳統的污水排放量主要是由人工對排污企業(yè)的現場(chǎng)流量計進(jìn)行抄收，但這種由于排污企業(yè)比較分散而顯得方法費時(shí)費力，因此，設計了一套針對污水排放企業(yè)的集中監控系統。通過(guò)系統采集排污企業(yè)的污水排放實(shí)時(shí)流量、流速、電機狀態(tài)等現場(chǎng)數據，集中傳輸到污水處
理廠(chǎng)的監控中心，并通過(guò)監控中心實(shí)時(shí)控制現場(chǎng)污水排放。

1 污水集中排放監控系統概述
污水處理集中監控系統框圖如圖1所示：


集中監控系統包括三層：頂層、中間層、底層。
頂層為監控中心的上位機，負責系統的監控任務(wù)，通過(guò)Internet接入完成和無(wú)線(xiàn)數據收發(fā)器(DTU)之間的通信，在這里可以看到底層各個(gè)部分的實(shí)時(shí)情況，并可對底層的一些部分進(jìn)行控制。
中間層為污水排放監控終端，負責數據的處理和傳輸，并控制底層的執行機構和采集底層現場(chǎng)數據。它既是各個(gè)現場(chǎng)對象的數據采集器，又是這些數據處理和集中傳輸的部分。
底層為現場(chǎng)數據采集和控制單元，能夠對上位機過(guò)來(lái)的數據進(jìn)行處理，并且能使外圍的電路執行相應的動(dòng)作，同時(shí)也能夠對周邊環(huán)境中的模擬量進(jìn)行數據采集，并發(fā)送給監控終端。

2 監控終端系統設計
2．1 系統功能要求
根據監控系統的要求，監控終端必須具備以下功能：
(1)能夠采集污水流量計的數據，包括累計流量、實(shí)時(shí)流量、流速等參數。
(2)能夠根據污水排放企業(yè)的交費情況，控制企業(yè)是否可以排放污水。
(3)能夠通過(guò)遠程控制系統的運行。
(4)在網(wǎng)絡(luò )不佳或其他特殊的情況能夠本地控制系統的運行。
(5)系統的進(jìn)行必要經(jīng)過(guò)授權。
(6)系統在斷電的情況下，必須能運行關(guān)閥指令，在關(guān)閥后系統關(guān)閉。
功能系統的以上要求，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(wèn)題，同時(shí)減輕了主CPU的工作量，使系統能夠穩定運行。
2．2 系統結構框圖
根據上述要求。監控終端系統結構圖如圖2所示。


系統采用2片ATMEGA128作為處理器，通過(guò)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(mén)的控制。從機負責和流量計的通信以及通過(guò)無(wú)線(xiàn)數據收發(fā)器(DTU)完成數據到監控中心的上傳和監控命令的下傳。