刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張榮華(南通市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)通盛排水有限公司，江蘇 南通 226000)

0 引言

目前，在工業(yè)不斷發(fā)展的同時(shí)，工業(yè)污水對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題也變得日益嚴(yán)重。人們?cè)诒O(jiān)控企業(yè)污水排量的同時(shí)，沒(méi)有對(duì)污水中污染物的成分及其危害性進(jìn)行有效的檢測(cè)與監(jiān)測(cè)，這對(duì)于緩解和消除工業(yè)污水對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題是十分不利的。為了能夠更好地控制污水的排放，加強(qiáng)對(duì)污水排放是否超標(biāo)的檢測(cè)控制，必須建立污水排放控制平臺(tái)。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)及其集成技術(shù)不斷發(fā)展的大環(huán)境下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也取得更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的綜合利用，結(jié)合工業(yè)企業(yè)污水排放的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一種刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)，按照污染物總量來(lái)實(shí)現(xiàn)控制與預(yù)付費(fèi)勢(shì)在必行。刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)能夠?qū)Χ喾矫娴男畔⑦M(jìn)行集成，建立一個(gè)功能多樣化的資源服務(wù)共享平臺(tái)，能夠?qū)ζ髽I(yè)的排污實(shí)現(xiàn)有效的控制，還能夠監(jiān)測(cè)和采樣污水中超標(biāo)的因子參數(shù)，從而為我國(guó)環(huán)保部門的科學(xué)決策提供了有利的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和保障。

1 刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)的架構(gòu)與原理分析

1.1 刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)的架構(gòu)

刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)的架構(gòu)構(gòu)成主要是由中心平臺(tái)與現(xiàn)場(chǎng)控制器構(gòu)成。而中心平臺(tái)包括前端通訊服務(wù)器軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)及WEB 服務(wù)器軟件這三部分?，F(xiàn)場(chǎng)控制器則包括污水采樣子系統(tǒng)、刷卡控制子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)控制器能夠有效地采集污水中的氨氮、COD 以及流量，可以在GPRS網(wǎng)絡(luò)和中心平臺(tái)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換?，F(xiàn)場(chǎng)控制器的污水采樣、刷卡控制、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)具有很強(qiáng)的獨(dú)立性，既能夠獨(dú)立控制污染物總量，也能夠協(xié)同控制。

1.2 刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)的原理分析

刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，通過(guò)GPRS 來(lái)實(shí)現(xiàn)中心平臺(tái)和現(xiàn)場(chǎng)控制器之間的通訊。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠結(jié)合各種互聯(lián)網(wǎng)與接入網(wǎng)來(lái)形成一個(gè)大大的智能化網(wǎng)絡(luò)，在刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)端采集數(shù)據(jù)可以通過(guò)運(yùn)用以太網(wǎng)以及WIFI 等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)通訊。

工業(yè)污水中污染物因子有很多，如氨氮、COD 等，監(jiān)測(cè)污水中的污染物因子可以通過(guò)刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)一次性實(shí)現(xiàn)，且該系統(tǒng)可以通過(guò)設(shè)置中心平臺(tái)來(lái)控制相關(guān)污染物因子的允許排放的總量。通常情況下，污染物因子排放總量的計(jì)算公式為污染物濃度乘以廢水流量。

2 刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方略探究

在設(shè)計(jì)刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)時(shí)，主要就是設(shè)計(jì)中心平臺(tái)監(jiān)控軟件和現(xiàn)場(chǎng)控制器。下面就針對(duì)刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)的中心平臺(tái)監(jiān)控軟件、現(xiàn)場(chǎng)控制器展開設(shè)計(jì)與研究。

2.1 設(shè)計(jì)中心平臺(tái)監(jiān)控軟件

在刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)當(dāng)中，中心平臺(tái)監(jiān)控軟件是其重要內(nèi)容和組成部分。在設(shè)計(jì)中心平臺(tái)監(jiān)控軟件時(shí)，主要是以web 應(yīng)用程序?yàn)榛A(chǔ)，運(yùn)用JAVA 語(yǔ)言開發(fā)，運(yùn)用MySql數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)對(duì)中心平臺(tái)中的前端通訊服務(wù)器軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)及其web 服務(wù)器軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。前端服務(wù)器軟件能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)控制器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的解析，還能夠?qū)⑦@些數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，還能夠?qū)ο鄳?yīng)的現(xiàn)場(chǎng)控制器下發(fā)控制命令。而web 服務(wù)器軟件能夠通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制器的運(yùn)用來(lái)控制污染物排放總量，對(duì)企業(yè)的排污情況進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，對(duì)污水排放量進(jìn)行科學(xué)、合理的核定，從而分配排放定額。同時(shí)web 服務(wù)器軟件能夠?qū)崿F(xiàn)定向監(jiān)管、智能控污以及強(qiáng)化執(zhí)法。在控制閥門方面，各個(gè)職能部門可以通過(guò)運(yùn)用IC 射頻卡充值來(lái)對(duì)企業(yè)污染物總量進(jìn)行控制，并通過(guò)對(duì)IC 射頻卡的有效應(yīng)用來(lái)進(jìn)行合理收取排污費(fèi)，這樣更加快捷、智能和公正。通過(guò)運(yùn)用刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)，能夠從技術(shù)上對(duì)污染超標(biāo)或者排放超標(biāo)較為嚴(yán)重或者停業(yè)整頓的企業(yè)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和關(guān)閘控制，這也是我國(guó)環(huán)保職能部門行政執(zhí)法的有效方式或者途徑。

2.2 設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)控制器

在設(shè)計(jì)刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)控制器的設(shè)計(jì)是非常重要的環(huán)節(jié)。在設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)控制器時(shí)，數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)、刷卡控制子系統(tǒng)、污水采樣子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是非常重要的內(nèi)容。

在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)時(shí)，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的核心與重點(diǎn)就是工控控制主機(jī)，主要是由串口擴(kuò)展、A/D 采集、液晶觸摸屏等構(gòu)成，串口擴(kuò)展與A/D 采集模塊主要能夠?qū)Π钡?、COD 以及污水流量等信號(hào)進(jìn)行采集與顯示，然后在中心平臺(tái)與刷卡控制子系統(tǒng)和污水采樣子系統(tǒng)之間進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)。使得監(jiān)測(cè)因子的分、時(shí)、日、月、年等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的保存與查詢。但是為了能夠保障工控控制主機(jī)的正常運(yùn)行，需要配置相應(yīng)的電池來(lái)保障在斷電的情況下還能夠正常運(yùn)行。

在設(shè)計(jì)刷卡控制子系統(tǒng)時(shí)，該系統(tǒng)主要是由通信模塊、IC卡、WM-17UC 射頻讀寫器、液晶、主板等構(gòu)成。設(shè)計(jì)刷卡控制子系統(tǒng)主要是為了能夠控制閥門和實(shí)現(xiàn)刷卡充值的功能。在刷卡充值功能的設(shè)計(jì)上主要有兩種形式，其一是在現(xiàn)場(chǎng)刷卡，然后在控制軟件當(dāng)中將企業(yè)排污允許量輸入進(jìn)來(lái)。其二是通過(guò)中心平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程充值，然后再將充值金額下發(fā)到模塊，與之前剩余的金額進(jìn)行累計(jì)，再將金額和排污允許量一同輸入控制軟件當(dāng)中。在刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)當(dāng)中，刷卡控制子系統(tǒng)能夠?qū)χ行钠脚_(tái)發(fā)來(lái)的總量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)接收和扣除，如果允許量是0，那么必須要實(shí)施關(guān)閥處理。與此同時(shí)，刷卡控制子系統(tǒng)也能夠?qū)χ行钠脚_(tái)發(fā)送的開、關(guān)閥命令進(jìn)行實(shí)時(shí)接收，從而更加快捷、智能地對(duì)開、關(guān)閥進(jìn)行處理。此外，刷卡控制子系統(tǒng)也具備良好的查詢與記錄功能。

在設(shè)計(jì)污水采樣子系統(tǒng)時(shí)，其是由存儲(chǔ)器、泵控制、溫度檢測(cè)、工業(yè)串口屏、時(shí)鐘、單片機(jī)以及步進(jìn)電機(jī)控制等內(nèi)容構(gòu)成。中心平臺(tái)通過(guò)對(duì)污水中污染物因子的濃度值進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，然后比較其上限值，如果發(fā)現(xiàn)超標(biāo)就會(huì)對(duì)立即發(fā)送采集的命令，然后污水采樣子系統(tǒng)就會(huì)接受命令來(lái)采樣污水，并對(duì)采樣的時(shí)間及存儲(chǔ)瓶的號(hào)碼進(jìn)行及時(shí)的記錄。污水采樣子系統(tǒng)的采樣方式有很多。當(dāng)污水與采樣器的距離比較遠(yuǎn)時(shí)，提升泵能夠?qū)⑽鬯崆安蓸拥讲蓸悠鞲浇男钏禺?dāng)中，這樣方便對(duì)污水進(jìn)行及時(shí)采樣。而在運(yùn)用提升泵時(shí)，可以通過(guò)對(duì)繼電器來(lái)對(duì)提升泵進(jìn)行直接控制。在污水采樣子系統(tǒng)中，蠕動(dòng)泵能夠?qū)⑽鬯槿肫恐校鋭?dòng)泵內(nèi)壓有軟管，通過(guò)對(duì)軟管的不斷擠壓來(lái)完成采樣污水的工作。污水采樣子系統(tǒng)中的分瓶器主要發(fā)揮著將污水采集到對(duì)應(yīng)的瓶中，其通過(guò)對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)搖臂的運(yùn)用與控制來(lái)精確控制其位置，提升污水采集的效率與水平。

通過(guò)對(duì)刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研發(fā)以及應(yīng)用，能夠?qū)ζ髽I(yè)排放的污水排放量進(jìn)行合理、有效的控制，對(duì)于環(huán)境保護(hù)工作提供了更加便利、智能的條件。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，環(huán)境污染問(wèn)題已經(jīng)成世界性的難題。在環(huán)境污染問(wèn)題當(dāng)中，水污染問(wèn)題一直非常嚴(yán)重，其污染來(lái)源主要源于一些企業(yè)排放的廢水等，對(duì)環(huán)境造成了非常大的傷害。為了能夠更好地保護(hù)環(huán)境，減少污染物的排放，設(shè)計(jì)和運(yùn)用刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)，能夠?qū)ζ髽I(yè)污染排放量進(jìn)行合理有效的監(jiān)測(cè)與控制。通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有效應(yīng)用，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終形成較為健全的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控采樣系統(tǒng)，對(duì)企業(yè)排放的污染量、污染物等進(jìn)行采集和控制，合理監(jiān)控企業(yè)的廢水、污染物等排放，以此加大環(huán)境保護(hù)力度，增強(qiáng)環(huán)保效應(yīng)。