污水集中排放監控終端的設計和實現

摘要：設計了一套針對污水處理廠的排污企業污水排放監控系統。主要監測其排放污水的實時流量、流速等現場數據。采用485通信、無線DTU傳輸、因特網接入等多種通信方式，解決了遠程現場環境下的數據傳輸問題，實現了污水排放現場數據實時上傳和排污現場控制功能。
關鍵詞：污水處理；監控；數據采集；無線傳輸

O 引言
近年來，城市污水處理產業進入快速發展期。污水排放企業將污水集中排放到污水處理廠進行集中污水處理，排污企業根據排污量繳費。而傳統的污水排放量主要是由人工對排污企業的現場流量計進行抄收，但這種由于排污企業比較分散而顯得方法費時費力，因此，設計了一套針對污水排放企業的集中監控系統。通過系統采集排污企業的污水排放實時流量、流速、電機狀態等現場數據，集中傳輸到污水處
理廠的監控中心，并通過監控中心實時控制現場污水排放。

1 污水集中排放監控系統概述
污水處理集中監控系統框圖如圖1所示：


集中監控系統包括三層：頂層、中間層、底層。
頂層為監控中心的上位機，負責系統的監控任務，通過Internet接入完成和無線數據收發器(DTU)之間的通信，在這里可以看到底層各個部分的實時情況，并可對底層的一些部分進行控制。
中間層為污水排放監控終端，負責數據的處理和傳輸，并控制底層的執行機構和采集底層現場數據。它既是各個現場對象的數據采集器，又是這些數據處理和集中傳輸的部分。
底層為現場數據采集和控制單元，能夠對上位機過來的數據進行處理，并且能使外圍的電路執行相應的動作，同時也能夠對周邊環境中的模擬量進行數據采集，并發送給監控終端。

2 監控終端系統設計
2．1 系統功能要求
根據監控系統的要求，監控終端必須具備以下功能：
(1)能夠采集污水流量計的數據，包括累計流量、實時流量、流速等參數。
(2)能夠根據污水排放企業的交費情況，控制企業是否可以排放污水。
(3)能夠通過遠程控制系統的運行。
(4)在網絡不佳或其他特殊的情況能夠本地控制系統的運行。
(5)系統的進行必要經過授權。
(6)系統在斷電的情況下，必須能運行關閥指令，在關閥后系統關閉。
功能系統的以上要求，采用了2片ATMEGA128作為處理器，一方面解決了ATMEGA128本身UART不足的問題，同時減輕了主CPU的工作量，使系統能夠穩定運行。
2．2 系統結構框圖
根據上述要求。監控終端系統結構圖如圖2所示。


系統采用2片ATMEGA128作為處理器，通過SPI構成了主從式通信。主CPU負責人機交互、非接觸式IC卡讀卡、斷電檢測以及對水泵閥門的控制。從機負責和流量計的通信以及通過無線數據收發器(DTU)完成數據到監控中心的上傳和監控命令的下傳。