基于GPRS的污水處理運(yùn)營遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)的研究

史曉峰　趙耀紅

摘 要：系統(tǒng)基于GPRS移動(dòng)通信系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等集成開發(fā)，對污水處理量及理化參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測和隨機(jī)監(jiān)測，對監(jiān)測設(shè)備非正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況以及對超標(biāo)排放、污水偷排、設(shè)備閑置等情況實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，自動(dòng)生成數(shù)據(jù)報(bào)表。提高污水處理遠(yuǎn)程監(jiān)管的實(shí)時(shí)性和傳輸速度，極大的降低運(yùn)營成本。

關(guān)鍵詞：GPRS；污水處理；遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)

1 概述

我國每年有大量工業(yè)廢水和生活污水未經(jīng)處理就排入水域。全國的多條河流受到污染，城市水域也遭到污染，甚至造成許多河段魚蝦絕跡。水污染之所以日趨嚴(yán)重并不斷向深層發(fā)展，一個(gè)重要的原因是監(jiān)控技術(shù)手段不夠先進(jìn)。我國目前也存在一些污水處理監(jiān)測點(diǎn)和監(jiān)管系統(tǒng)，但存在著數(shù)量少、搭建和維護(hù)費(fèi)用高等缺點(diǎn)。很多污水處理監(jiān)管系統(tǒng)仍采用有線連接方式，由于監(jiān)測點(diǎn)分散，無法將其完全連接和互相通信，致使無法通過監(jiān)控中心統(tǒng)一調(diào)度和管理?；贕PRS移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的污水處理運(yùn)營遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)能很好的解決上述問題，其特點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣、數(shù)據(jù)能夠高速并無線傳輸、建立成本低、維護(hù)費(fèi)用少、實(shí)時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)，擁有無法比擬的優(yōu)勢。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)模塊

污水處理運(yùn)營遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)包括下列功能（如圖1所示）。

（1）數(shù)據(jù)監(jiān)控：管理員對管轄內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。（2）數(shù)據(jù)維護(hù)：對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改等管理和維護(hù)操作。（3）報(bào)警查詢：對設(shè)備故障記錄和報(bào)警記錄進(jìn)行查詢。（4）工藝流程：設(shè)置與查看設(shè)備工藝流程。（5）系統(tǒng)設(shè)置：系統(tǒng)管理員對管理員的權(quán)限管理，設(shè)備與管理員的對應(yīng)分配。（6）報(bào)表分析：數(shù)據(jù)報(bào)表導(dǎo)出、分析與打印。（7）視頻監(jiān)控：對不同設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。（8）廠區(qū)上報(bào)：各廠區(qū)上傳監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。（9）政策公告：下發(fā)各種新政策。

2.2 GPRS

是在GSM基礎(chǔ)上建立的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過引入“分組數(shù)據(jù)單元”來提供無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，支持X.25協(xié)議和IP協(xié)議，能提供Internet網(wǎng)絡(luò)的全球性無線接入。主要由GPRS監(jiān)控終端、GPRS網(wǎng)絡(luò)、Internet網(wǎng)、監(jiān)管中心計(jì)算機(jī)組成。應(yīng)用電路采集和處理后的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到GPRS DTU，每個(gè)DTU需要一張SIM卡才能完成通信工作，每個(gè)SIM卡與系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)固定IP綁定，同時(shí)設(shè)置唯一的APN名。通過對其參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，如端口號(hào)、網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)通信等，經(jīng)過處理后的分組數(shù)據(jù)發(fā)送到基站，再經(jīng)SGSN封裝和GGSN協(xié)議轉(zhuǎn)換后，發(fā)送到Internet網(wǎng)絡(luò)，最終數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)管中心的采用公網(wǎng)固定IP地址的計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)中運(yùn)行監(jiān)管軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)、顯示、存儲(chǔ)、查詢和輸出。監(jiān)管中心的信息也可通過此通信鏈路下發(fā)至GPRS DTU和應(yīng)用電路。基于GPRS的污水處理運(yùn)營遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)方案如圖2所示。

2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是污水處理運(yùn)營遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)的核心部分。本監(jiān)管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫SQL Server。在監(jiān)控中心設(shè)置專門的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理來自各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的上傳數(shù)據(jù)，同時(shí)用來存儲(chǔ)用戶信息和各種參數(shù)設(shè)置信息。當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)和Internet上傳到監(jiān)控中心時(shí)，首先存入內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，這樣可以提高其存取速度。當(dāng)確定數(shù)據(jù)處理完畢、近期不再使用的前提下，將其移入關(guān)系數(shù)據(jù)庫以備長期存儲(chǔ)，供查詢使用。數(shù)據(jù)在傳輸和存儲(chǔ)的過程中，本系統(tǒng)注重考慮數(shù)據(jù)安全問題。在設(shè)置專門數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的同時(shí)，定期進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的自動(dòng)備份。同時(shí)，通過用戶身份認(rèn)證和登錄用戶權(quán)限控制的方式防止使用者對數(shù)據(jù)進(jìn)行惡意刪除和修改，保證數(shù)據(jù)安全。

3 結(jié)束語

基于GPRS的污水處理運(yùn)營監(jiān)控系統(tǒng)能很好的彌補(bǔ)當(dāng)前各種監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性差、監(jiān)測點(diǎn)零散、運(yùn)營成本高等缺陷。該系統(tǒng)能夠很好的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控與查看、信息采集與上報(bào)、指令下發(fā)與各種統(tǒng)計(jì)、分析功能。任何用戶只要通過身份驗(yàn)證即可在系統(tǒng)內(nèi)的任何計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)行視頻和數(shù)據(jù)的查看。在今后的研究和實(shí)現(xiàn)過程中，本系統(tǒng)可進(jìn)一步與物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算平臺(tái)相結(jié)合，進(jìn)而能夠更快速和低成本處理更多、更復(fù)雜的大數(shù)據(jù)，為全國污水處理統(tǒng)一監(jiān)控打下良好基礎(chǔ)。

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作者簡介：史曉峰（1976，5-），畢業(yè)學(xué)校：東北師范大學(xué)，碩士，研究方向：數(shù)據(jù)通信，工作單位：長春工程學(xué)院。