污水在線監(jiān)測系統(tǒng)設計

【摘要】本文主要介紹污水在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計，系統(tǒng)實現(xiàn)對分布于各個污水排放點的污水進行遠程實時在線數據采集監(jiān)測，為污水自動化監(jiān)測的設計開發(fā)提供參考。

【關鍵詞】污水監(jiān)測；系統(tǒng)設計

一、系統(tǒng)概述

隨著國家經濟的快速發(fā)展，我國的工業(yè)污水和生活污水排放量越來越大，個別利益群體環(huán)境保護意識的淡薄及受利益驅使等諸多因素，隨意排放污水，造成環(huán)境嚴重污染的情況時有發(fā)生，水質嚴重污染，環(huán)境質量不斷惡化，但目前國內大多對水質監(jiān)測仍停留在手工監(jiān)測階段，時間覆蓋率低，樣品缺乏科學性和代表性，難以反映工業(yè)和生活污水排放連續(xù)變化的情況。因此，建立污水在線數據采集監(jiān)測系統(tǒng)，加強污水監(jiān)測刻不容緩。

二、系統(tǒng)總體設計

本文主要介紹污水在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計，系統(tǒng)功能是實現(xiàn)對分布于各個污水排放點的污水進行遠程實時在線數據采集監(jiān)測。各水質參數傳感器通過數據傳輸模塊以GPRS無線通訊方式將信息傳送給遠程數據采集服務器，若干臺用戶終端通過安裝于數據監(jiān)測系統(tǒng)服務器上的污水數據監(jiān)測系統(tǒng)對污水排放點的污水進行實時監(jiān)測。

三、系統(tǒng)原則

系統(tǒng)設計遵循以下原則：

（一）穩(wěn)定實用：所有使用的技術和設備，必須是已經被證明為“成熟的而且面向工程的”，需要充分考慮施工中可能遇到的各種情況，避免各種不穩(wěn)定的因素，確保工程質量。

（二）效率原則：應用監(jiān)控系統(tǒng)的最終目的是為了增強安全力度，最大限度地節(jié)約人力，提高管理效率，降低勞動強度。因此該系統(tǒng)的設計應充分體現(xiàn)“向科技要管理”的設計原則，保證系統(tǒng)的有效、高效運作。

（三）以人為本：應用監(jiān)控系統(tǒng)的所有技術設施都是通過管理人員實施的，所有設備和軟件的功能操作方法力求簡便，軟件接口友好，貫徹“以人為本”的基本原則，保護管理人員的身體健康。

（四）結構先進：該系統(tǒng)必須適應科技發(fā)展的方向，具有一定的超前性的可擴展性，在發(fā)展過程中可以不斷擴充，使系統(tǒng)在相當長的時間內與科技發(fā)展相適應，具有相當的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

四、技術實現(xiàn)方式

本系統(tǒng)可通過以下的技術措施來實現(xiàn)：

（一）硬件包括傳感器群、若干臺數據傳輸模塊、1臺硬件防火墻、1臺路由器、1臺數據監(jiān)測系統(tǒng)服務器、1臺數據采集服務器、用戶終端群。

（二）傳感器群對監(jiān)測點數據進行采集，類型可分別為流速、流量、PH值、COD、氨氮、硝氮、亞硝氮和總磷傳感器。

（三）數據傳輸模塊以GPRS方式無線接入互聯(lián)網向遠程傳輸數據，采用12伏直流電源供電，配備3路傳感器接口、定位模塊、GPRS無線上網模塊和編程模塊。定位模塊可通過GPS或LBS定位方式獲取現(xiàn)場經緯度信息；GPRS無線上網模塊可設置IP地址和端口號，可實現(xiàn)現(xiàn)場經緯度數據和采集數據的遠程傳輸；編程模塊可分別對3路傳感器的采集頻率進行設置并對采集的原始數據進行初步處理。

（四）硬件防火墻設置端口控制，外網端口接入互聯(lián)網，僅允許數據進入，不允許數據輸出，內網端口與路由器外網端口連接。

（五）路由器開啟數據采集服務器和備份數據采集服務器負載均衡服務；設置端口控制，外網接口僅允許數據進入，不允許數據輸出，內網接口與數據監(jiān)測系統(tǒng)服務器網絡接口、數據采集服務器網絡接口及若干臺用戶終端網絡接口連接；設置端口映射至數據采集服務器。

（六）數據監(jiān)測系統(tǒng)服務器安裝Windows Server 2008以上企業(yè)版服務器操作系統(tǒng)和污水數據監(jiān)測系統(tǒng)，接入路由器內網接口訪問數據采集服務器中經緯度信息和采集的數據。

（七）數據采集服務器安裝Windows Server 2008以上企業(yè)版服務器操作系統(tǒng)、Microsoft SQL Server 2008企業(yè)版及以上數據庫系統(tǒng)和污水數據采集系統(tǒng)，接入路由器內網接口存儲經緯度信息和現(xiàn)場采集數據。

（八）用戶終端群由若干臺用戶終端組成并接入路由器內網接口，安裝有Windows 7專業(yè)版以上操作系統(tǒng)，通過訪問數據監(jiān)測系統(tǒng)服務器上污水數據監(jiān)測系統(tǒng)對現(xiàn)場采集點的污水進行實時監(jiān)測。

五、技術創(chuàng)新點

本系統(tǒng)設計對比現(xiàn)有技術，有如下創(chuàng)新：

（一）本系統(tǒng)組成采用模塊化結構設計。系統(tǒng)主要分為現(xiàn)場設備和遠程設備?，F(xiàn)場設備為傳感器群和若干臺數據傳輸模塊；遠程設備為1臺硬件防火墻、1臺路由器、1臺數據監(jiān)測系統(tǒng)服務器、1臺數據采集服務器、用戶終端群。設計合理、靈活性強、安裝部署簡單方便。

（二）本系統(tǒng)可以針對污水采集點規(guī)模大和分布區(qū)域廣等特點，采用現(xiàn)代成熟的傳感器和數據傳輸模塊對現(xiàn)場污水排放點進行在線實時監(jiān)測，有力遏制偷排亂排污水現(xiàn)象的發(fā)生。

（三）硬件防火墻和路由器設置了端口控制，只允許數據進入，不允許數據輸出，確保了監(jiān)測數據的保密性。

（四）所有傳感器采集的數據保存于數據采集服務器中，污水數據監(jiān)測系統(tǒng)僅提供數據的查詢分析功能，不提供數據修改和刪除功能，確保了原始數據的真實性。

（五）數據傳輸模塊中的定位模塊提供GPS及LBS兩種定位方式，在任意一種方式無法定位的情況下，可以自動啟用另一種定位方式作為備用。

通過污水在線監(jiān)測系統(tǒng)，實時獲取各個監(jiān)測點數據，保證了數據的及時性和準確性，減少了以往人為統(tǒng)計所帶來的誤差和失誤。隨著污水實時在線監(jiān)測系統(tǒng)的投入運行，減少了大量人力支出，為自動化管理提供有力保障。污水在線監(jiān)測系統(tǒng)將集計算機技術、自動化技術、智能化于一體，它的應用必將引領未來污水信息化監(jiān)管發(fā)展的方向。

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