基于GPRS无线网络的污水监测系统设计

一、背景介绍

城市污水处理设施建设已提到了城市基础设施建设的突出位置，使城市污水处理设施建设进入了一个新的发展阶段。

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但目前全国各地对污染源和排污河渠的水质监测仍停留在手工监测阶段，难以反映企业及城市污水排放连续变化的情况。在水资源污染方面不断加强治理，但因为环境保护意识的淡薄及利益的驱使等诸多因素，随意偷排污水和非达标排污，造成环境严重污染的情况时有发生，因此在监测监管方面提供一个有效，实用，先进的监控系统和解决方法，建立污水处理在线监测系统显得极为迫切，提高水质监测能力，势在必行。

二、本系统方案优势

在污水治理监测项目中，所涉及的污水处理监测系统，很多必需无人值守设备或监测点，受到地形、气候、监测范围等因素影响，不适合用有线通信和无线数传电台等数据传输方式， 而且它们还具有移动性差、成本高、扩展性差、设备维护不方便等缺点，而移动GPRS网络具备如下特点：

1、建设周期短，成本低：

GPRS无线网络可为系统提供了简单有效的通信传输手段。中国移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建在线监测系统，无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。

2、实时性强：

由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理所有数据采集点的数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

3、可对环保设备进行远程控制：

通过GPRS双向通讯方式还可实现对环保设备进行远程控制，进行参数调整，开关等控制作用。

4、集抄范围广：

GPRS覆盖范围广，在无线GPRS网络的覆盖范围之内，都可以完成对设备的控制和管理。而且，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。

5、系统的传输容量大：

环保数据中心要和每一个数据采集点保持实时连接。由于数据采集点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要。

6、数据传送速率高：

每个数据采集点每次数据传输量在10Kbps之内。GPRS网络传送速率理论上可171.2kbit/s，目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右，能满足本系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。

7、通信费用低：采用包月计费方式，运营成本低。

8、系统易于扩展和维护。

由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络，因此监测中心计算机需要一个固定的IP地址或固定的域名，各个数据采集点采用GPRS模块通过IP地址或域名来访问该主机，从而进行数据通信。

三、系统组成

1、本系统是由污水排放监测点、监测中心站组成的污水监测系统。该系统可实现对企业废水和城市污水的自动采样、流量的在线监测和主要污染因子的在线监测；实时掌握企业及城市污水排放情况及污染物排放总量，实现监测数据自动传输；由监测点对水质参数自动采集、处理、保存和远程通讯传输，监测中心站的计算机控制中心进行数据汇总、整理和综合分析；监测信息传至环保局，由环保局对企业进行监督管理。

系统图如下：

2、污水处理监测点利用各种传感器或专用仪表，采集与污水处理有关的物理，化学参数。如污水处理设备运行状况，工业用水排放污水流量，污水PH值，污水的相对浊度等。各种数据从监测仪的通信口传送到东方讯GPRS DTU，由东方讯GPRS DTU把数据打成TCP/IP 包，发送到东方讯GPRS DTU中设定的具有固定IP地址或者域名的监控中心站数据中心服务器端口上。

3、监控中心站计算机系统主要由数据通信子系统，数据处理子系统和报表系统组成，主要完成的功能有数据通信，数据处理，报表统计分析等。

数据处理子系统，报表系统作为主要的人机交互界面，收监测点传输来的信息和其他污染源的监测信息；负责对监测信息分类，筛选和综合分析；完成对数据的统计，运算，处理，能自动生成各种报表；具有存储，显示，记录，打印，统计等功能，而且还可以向监测点发送有关查询命令和控制信息。

4、各监测点的东方讯GPRS DTU上电后自动拨到GPRS网络，和预先设定的IP地址或者域名建立TCP链路，这样监控中心和各个监测点间就实现了双向传输数据。

四、 系统安全性

以上方式是通过Internet（CMNET）实现的，这样用户的实现成本比较低。如需要高可靠性数据传输。中国移动为这种应用提供了直接接入GPRS网络的方式。数据中心服务器通过专线方式接入GPRS移动基站，并获得一个固定的IP地址。监测点数据无需路由到Internet网络，监测点DTU也采用固定IP地址的SIM卡。采用这种方式组成点对多点网络具有实时性好，安全性高的特点，但接入费用相对较高。

五、 总结

该系统和传统监测方式相比，实现了水排放量及理化参数量数据的自动提取和随机抽取、污水处理设备运转情况的自动提取监控和非正常情况下的报警、污水排放主要理化指标超标自动报警、排污费的自动计费、数据统计报表自动生成。同时该系统运行费用低，系统容易扩展，留有数据接口，通过配置或改变不同的传感器，系统也适用于大气和噪音监测，与有线MODEM、无线数传电台数据传输相比，该系统在技术上更具先进性。

从经济效益和社会效益来说，过去对企业的恶意偷排和闲置排污设备运行等不法行为难以察觉、难以监管、近乎束手无策，这是个全国性的难题。本系统对污水偷排、污水主要理化指标超标排放、污水处理设备闲置，均能及时发现并自动报警。系统造价不高，不需要太多的投资，企业能够承受，便于大规模推广。
责任编辑；zl