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基于GPRS的物联网终端应用到污水处理监控系统

来源:中国一卡通网  作者:不详  发布时间:2012-10-10 08:46:30  字体:[ ]

关键字:监控  水处理  GPRS  物联网  

摘   要:在传统污水处理工业中,一直存在着监测节点分散,有线网络数据传输有限?污水处理作为工业生产的附加产业,为提高生产效益,降低工程费用,实现远程监控、少人甚至无人监管具有重要的意义?将网络覆盖范围更广、网络连接更方便的GPRS技术应用到污水处理监控系统,与工业现场的传感器相融合,从根本上解决原有问题,实现工业现场的远程实时监控?


  4.2.2 易控组态软件 

  由于对污水处理的多项工艺指标需要进行实时跟踪,保证工艺要求,工业现场情况又十分复杂,不适宜工作人员长期进行现场操作,因此为了便于工作人员对现场的远程监控和管理,我们借助易控组态软件建立监控系统。组态软件具有丰富的设备驱动程序、灵活的组态方式和数据链接功能,用其构造监控系统能大大缩短开发时间,并能保证系统的质量?操作人员可以通过计算机监控画面向PLC发出各种控制命令,还可同时将PLC的各种实时数据采集回来,在用户画面上用状态图、趋势图或棒图等动态图表和图形表示出来,实现对生产过程的全程监控,易控软件系统还具有实时报警和历史数据保存等功能。
  本项目中,将易控软件中的CDMA_GPRS通信接口通道与DTU-GPRS通过互联网(Internet)链接,组态软件接收到PLC现场总线通过DTU发送到Internet的信息,并不断自动刷新,使监控界面实现如下功能:
  1)实时反映污水处理流程中各个环节的水质情况、如进出水电导率、PH值、液位、流量等信息,并自动保存实时曲线、历史曲线、报表三种形式的数据信息,供管理人员管理、分析、决策。
  2)手动、自动控制切换功能,通过编写组态软件,实现与现场人机界面相同的手动、自动运行切换功能。
  3)故障报警,当污水处理各环节中出现超过或低于限制值的情况时,该监控系统可发出循环声音报警信号,直到故障排除。
  4)事件处理,通过该监控系统,可以修改现场PLC控制器的寄存器中的数值,实现对现场紧急事件的处理,也可以切换至手动方式,直接控制阀门开关,泵的启停。
  5)用户权限管理等功能,该系统设计了软件操作人员登陆管理机制,设置了多级权限,实现多级控制,因此可将一套监控系统应用于多级管理机构,节省了资源。
  利用GPRS通讯技术,使得控制系统更加灵活、可操作、方便扩大控制规模,实现远程监控?上位机监视画面示意图如图4.3所示。 



  图4.3监视画面

  4.2.3 人机界面 

  在软件的开发过程中,人机界面的友好性显得至关重要,因为它直接和操作人员交流信息?[3]良好的人机界面不仅要直观、生动,而且还要能准确地实时再现被控对象的起初状态,如阀门的开关,泵的启停?
  我们选用步科电气公司生产的MT4300C型触摸屏做人机界面接口?用户可以通过HMI人机界面接口修改风机等设备的运行时间,从而适应不同的污水达标要求?针对具体工艺要求,该系统具有两种运行方式 ?
  1) 自动运行方式?控制系统根据集水井的液位高度,自动开启或关闭污水阀;集水井内PH计的设定范围,决定是否自动开启调节池或事故池;调节池的液位高度,限定自动控制提升泵1的运行;加药泵1依据PH计1令变频器控制加药量;根据电导率的测定值,自动控制电动阀门2的开启;变频器与溶解氧测定仪连锁控制风机2的鼓风量,溶解氧测定仪显示溶解氧含量,当溶解氧低于某值时自动报警;根据污泥池的液位高度,自动控制螺杆泵的启动;带式污泥脱水机自带报警显示?
  2) 手动运行方式。手动运行方式也就是单步运行操作,既可以手动操作整个系统运行,也可对于系统进行检修,对部件进行逐个调试?共有3种调试方法:用控制柜中的开关对其进行控制,或通过HMI人机界面对其进行单步控制,也可以使用上位机的监视画面对其进行操作。 

  5 物联网概念在本项目中的应用 

  物联网这一概念是指将无处不在的,末端设备和设施,包括具备“内在智能”的传感器,移动终端,工业系统等通过各种无线/有线的长距离/短距离通讯网络实现互联互通,提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、报警联动、远程控制、安全防范、远程维保、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能,实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。[4]
  在工业控制行业中,过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开,一方面是工业现场,仪器仪表,另一方面是数据中心,个人电脑、宽带等?在物联网时代,仪器仪表、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施,这一概念的提出,必然带动传感器技术及无线传感器网络技术的发展,并为我国正在推进的信息化与工业化融合提供新的思路?
  在污水处理工艺中,需要设置大量的数据采集节点,如液位,PH值,电导率,含氧量等,现场总线技术虽然解决了布线简单、高速通讯、维护方便等问题,但毕竟信号传输距离有限。
  在本项目中通过GPRS无线通讯技术,使这些节点形成了具有一定规模的传感器网络,通过把底层网络与上位机监控平台与互联网结合,实现现场数据与控制信号的双向收发,构成了一个典型的物联网络终端?组网示意图如图5.1所示。 



  图5.1 污水处理组网应用示意图

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