基于北斗衛(wèi)星的移動(dòng)污水處理設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

鄧俊平 傅磊 宋丹

摘 要：北斗衛(wèi)星終端短報(bào)文是指衛(wèi)星定位終端和北斗衛(wèi)星或北斗地面服務(wù)站直接通過衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行雙向的信息傳遞。短報(bào)文功能意味著更加效率信息傳遞，北斗終端就可以通過短報(bào)文進(jìn)行通訊。當(dāng)前的短報(bào)文功能技術(shù)具有成熟度高，應(yīng)用規(guī)模大，技術(shù)發(fā)展速度快的特點(diǎn)。本文描述結(jié)合了北斗衛(wèi)星終端通信設(shè)備無線通訊方式的移動(dòng)污水處理設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控的運(yùn)行方案。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)污水處理設(shè)備；北斗衛(wèi)星；短報(bào)文

“北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)是我國(guó)自主研發(fā)的，利用地球同步衛(wèi)星為用戶提供全天候、區(qū)域性的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。所謂短信息是指衛(wèi)星定位終端和北斗衛(wèi)星或北斗衛(wèi)星地面服務(wù)站直接通過衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行雙向信息傳輸，GPS只能單向傳遞（終端從衛(wèi)星接收位置信號(hào)）。為拓展北斗衛(wèi)星的短報(bào)文功能，針對(duì)污水處理工藝的特性，文章基于知識(shí)集成與共享的理念，針對(duì)當(dāng)前各個(gè)運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目人才短缺的狀況，研發(fā)了一套基于北斗衛(wèi)星的短報(bào)文功能實(shí)現(xiàn)的移動(dòng)污水處理設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)污水處理處置項(xiàng)目的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，包括現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)實(shí)況監(jiān)管、污水處理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程數(shù)據(jù)收集與儲(chǔ)存、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)預(yù)警與遠(yuǎn)程診斷、知識(shí)集成與知識(shí)共享平臺(tái)，以保證生活垃圾無害化處理處置設(shè)施的持續(xù)正常穩(wěn)定運(yùn)行。

1 系統(tǒng)概述

系統(tǒng)采用北斗衛(wèi)星終端通信遠(yuǎn)程無線監(jiān)控的方式，利用覆蓋亞太區(qū)域的“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的北斗短報(bào)文的通信，將移動(dòng)污水處理設(shè)備的各個(gè)參數(shù)，包括COD值、余氯值、流量、累計(jì)流量等，通過短報(bào)文將數(shù)據(jù)端發(fā)往調(diào)度中心的數(shù)據(jù)中心服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過網(wǎng)站頁(yè)面和手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、報(bào)警、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、曲線分析、數(shù)據(jù)總貌等多項(xiàng)功能。

2 系統(tǒng)功能

（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示：以報(bào)表、圖形、動(dòng)畫等多種形式顯示當(dāng)前的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并可以切換不同的監(jiān)控設(shè)備。數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新，能快速的獲得移動(dòng)污水處理設(shè)備的各個(gè)參數(shù)。

（2）歷史數(shù)據(jù)報(bào)表：支持多種形式的報(bào)表查詢，實(shí)現(xiàn)重要參數(shù)的日?qǐng)?bào)、月報(bào)、季報(bào)及年報(bào)等。歷史數(shù)據(jù)支持兩種保存方式：變化率保存和時(shí)間間隔保存，北斗短報(bào)文模塊采用兩級(jí)壓縮的方式，在保證數(shù)據(jù)完整性的前提下，將數(shù)據(jù)所占的空間降到最低。實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，5000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，1秒鐘保存一次歷史數(shù)據(jù)，一年歷史數(shù)據(jù)文件所占的磁盤空間不超過20G。手機(jī)APP上歷史數(shù)據(jù)查詢能做到秒級(jí)響應(yīng)，一次能夠查詢上百條記錄，便于數(shù)據(jù)的分析與跟蹤。

（3）過程趨勢(shì)和統(tǒng)計(jì)分析：系統(tǒng)提供圖形化的歷史數(shù)據(jù)分析界面。每個(gè)窗口同時(shí)可以顯示8個(gè)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)，每個(gè)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)起始時(shí)間、時(shí)間范圍可以隨意指定。因此，用戶可以對(duì)同一位號(hào)在不同時(shí)刻進(jìn)行比較。可以隨意選擇區(qū)域進(jìn)行放大。

（4）集中控制體系：中央智能化管理平臺(tái)由數(shù)據(jù)采集和處理模塊、中控計(jì)算機(jī)（配備自行開發(fā)的監(jiān)控軟件）、光纖傳輸模塊組成?，F(xiàn)場(chǎng)的COD監(jiān)測(cè)儀、pH監(jiān)測(cè)儀、DO監(jiān)測(cè)儀器儀表和其他在線測(cè)量?jī)x器通過各自的信號(hào)發(fā)射機(jī)向中央智能管理平臺(tái)進(jìn)行連續(xù)傳輸?shù)淖x取信號(hào)，中央智能化管理平臺(tái)進(jìn)行采集和處理后，便可在上位機(jī)軟件窗口中實(shí)時(shí)顯示各處理單元的運(yùn)行情況。智能化預(yù)警控制系統(tǒng)以COD、NH3N、ORP、DO、pH值等水質(zhì)參數(shù)作為關(guān)鍵控制參數(shù)，設(shè)置好報(bào)警控制范圍，當(dāng)各關(guān)鍵控制參數(shù)超出設(shè)置報(bào)警值范圍時(shí)，系統(tǒng)可以迅速自動(dòng)進(jìn)行響應(yīng)，及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)（如供氣量、加藥量等），保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（5）智能化管理平臺(tái)防腐和防雷設(shè)計(jì)：污水中含有許多有機(jī)酸、硫化物等物質(zhì)，對(duì)儀器設(shè)備具有較強(qiáng)的腐蝕性，研究過程中對(duì)整個(gè)智能化管理平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行了全面的防腐性改造， 主要包括設(shè)備的防腐安裝及清洗。一方面選用耐腐蝕易清洗的探頭；另一方面通過定時(shí)自動(dòng)沖洗，清除探頭接觸面的污物。在軟件中也設(shè)計(jì)了電氣測(cè)試功能，當(dāng)操作人員發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常通過電氣測(cè)試排除系統(tǒng)故障，即可決定是由污染造成的探頭，它可以手動(dòng)強(qiáng)制清洗，以消除麻煩?，F(xiàn)場(chǎng)使用的所有設(shè)備都是密封安裝，以防止氣體、霧、酸雨的腐蝕。而對(duì)于在戶外安裝的設(shè)備，都安裝了防雷避雷設(shè)備，防止雷擊造成儀器設(shè)備的損壞。

（6）報(bào)警提示及查詢：監(jiān)控系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)/歷史報(bào)警功能，支持限值報(bào)警、變化率報(bào)警和偏差報(bào)警，并且可設(shè)置報(bào)警延時(shí)和報(bào)警死區(qū)?？梢愿櫆y(cè)點(diǎn)的報(bào)警出現(xiàn)、報(bào)警確認(rèn)、報(bào)警恢復(fù)等多種狀態(tài)，每種狀態(tài)單獨(dú)記錄，方便事故追憶和責(zé)任追蹤。另外，支持報(bào)警設(shè)置的在線修改。

3 結(jié)語(yǔ)

該系統(tǒng)的北斗短報(bào)文模塊有著更好的即時(shí)性，傳輸距離不受限制；數(shù)據(jù)采用可靠的傳輸技術(shù)，不會(huì)出現(xiàn)丟失的情況；不受高大建筑物的干擾，在惡劣氣候尤其時(shí)強(qiáng)雷電的干擾下，亦能正常運(yùn)行；系統(tǒng)維護(hù)方便，運(yùn)行費(fèi)用低。維護(hù)人員可以隨時(shí)使用手機(jī)或者電腦在線監(jiān)控各個(gè)移動(dòng)污水處理設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)視和記錄各個(gè)污水處理廠的工作參數(shù)，主要包括人口污水流量和出口達(dá)標(biāo)凈水流量，污水處理系統(tǒng)報(bào)警及時(shí)，節(jié)約了對(duì)各移動(dòng)污水處理設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定期檢查和巡視的勞動(dòng)力。