污水流量數(shù)據(jù)SCADA監(jiān)控系統(tǒng)方案
適用范圍：工廠流量、污水排放、水質(zhì)、COD、壓力、溫度、自動采樣、污染物排放總量等數(shù)據(jù)
一、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)
在工廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測項(xiàng)目中，所涉及的污水處理、管網(wǎng)流量、溫度、壓力、過熱蒸汽熱量監(jiān)測系統(tǒng)，很多必需無人值守設(shè)備或監(jiān)測點(diǎn)，受到地形、氣候、監(jiān)測范圍等因素影響，以及廠區(qū)內(nèi)不同的分散監(jiān)控點(diǎn)，不適合用有線通信和無線數(shù)傳電臺等數(shù)據(jù)傳輸方式， 而且有線通信和數(shù)傳電臺還具有移動性差、成本高、擴(kuò)展性差、設(shè)備維護(hù)不方便等缺點(diǎn)，而中國移動GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，具有高速的數(shù)據(jù)傳輸和永遠(yuǎn)在線的特點(diǎn)，配合靈活的資費(fèi)方式，使GPRS通訊在污水處理監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用具有的性價(jià)比優(yōu)勢。
由重慶兆易科技有限公司針對廠區(qū)內(nèi)該系列問題開發(fā)的SCADA無線監(jiān)控系統(tǒng)，采用性能的傳感器、處理系統(tǒng)，形成技術(shù)上的自動信號采集&處理監(jiān)控系統(tǒng)，通過GPRS把前端設(shè)備遠(yuǎn)傳至數(shù)據(jù)中心。
設(shè)計(jì)原則：
1、 適用性：由于客戶現(xiàn)場要求特殊，要求考慮防盜、無供電設(shè)施、距離監(jiān)控中心較遠(yuǎn)、等等原因，盡量選取一種技術(shù)成熟、可靠性高的傳輸方案，不過分追求技術(shù)的性，來達(dá)到監(jiān)控系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。
2、 實(shí)用性：功能強(qiáng)大、用戶界面友好、報(bào)表等功能齊全，趨勢圖、日常維護(hù)簡單方便。在保證滿足應(yīng)用的同時(shí)，又要體現(xiàn)出GPRS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性，充分考慮網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。
3、 靈活性和擴(kuò)展性：根據(jù)未來應(yīng)用的需求和變化，應(yīng)具備充分的接入能力和可擴(kuò)展性，我們采用一種標(biāo)準(zhǔn)化接口，如以后系統(tǒng)改造增加I/O接口組態(tài)方便容易，設(shè)點(diǎn)成本很低，包括以后帶寬的擴(kuò)展（
4、兼容性和經(jīng)濟(jì)性：對于設(shè)備就緒的來說，改造成本一定要考慮，并且能夠限度地保證以后網(wǎng)絡(luò)改造對現(xiàn)有各種計(jì)算機(jī)軟硬件資源的可用性和連續(xù)性，限度地降低網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的總體投資。
二、 系統(tǒng)組成
SCADA遠(yuǎn)程測量系統(tǒng)包括：監(jiān)測點(diǎn)、測控單元、供電系統(tǒng)、GPRS通信平臺、數(shù)據(jù)監(jiān)控中心組成。
該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對企業(yè)廢水和工廠狀態(tài)的自動采樣、流量的在線監(jiān)測和主要污染因子的在線監(jiān)測；實(shí)時(shí)掌握企業(yè)污水排放情況及污染物排放總量，以及工廠作業(yè)流程中的狀態(tài)數(shù)據(jù)檢測，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)自動傳輸；由監(jiān)測點(diǎn)對參數(shù)自動采集、處理、保存和遠(yuǎn)程通訊傳輸，測中心站的計(jì)算機(jī)控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、整理和綜合分析，且實(shí)時(shí)顯示。
(一) 監(jiān)測點(diǎn)
廠區(qū)明渠流量監(jiān)測點(diǎn)流量槽、明渠流量計(jì)、供電系統(tǒng)、測控終端等組成。
污水檢測：
利用各種傳感器或?qū)Ｓ脙x表，采集與污水處理有關(guān)的物理、化學(xué)參數(shù)。如污水處理設(shè)備運(yùn)行狀況，工業(yè)用水進(jìn)水流量/總量，排放污水流量/總量，污水PH值，污水的相對濁度等。
流量監(jiān)測：
有時(shí)在廠區(qū)排放測流的地方，會遇到渠道流量大小問題，一般根據(jù)排放點(diǎn)流量大，水位流量關(guān)系穩(wěn)定，通常在渠首記錄水位的動態(tài)變化來計(jì)算水量，波動范圍也很小。而有些排污點(diǎn)流量小，水位流量關(guān)系不穩(wěn)定，在這種情況下需增設(shè)巴歇爾槽，通過記錄水位的動態(tài)變化來計(jì)算過水量。
流量計(jì)采用一體式超聲波液量儀，一體式超聲波流量計(jì)耗電低，它具有精度高，安裝方便，價(jià)格也便宜，支持4～20mA信號或者MODBUS標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的485信號。方便移動安裝，且為非接觸測量。在渠首設(shè)置巴歇爾槽，計(jì)量設(shè)施采用移動方式設(shè)計(jì)，隨時(shí)通過通信平臺發(fā)送數(shù)據(jù)到信息中心。
測控單元：
無線采集數(shù)傳終端RTU是該采集&傳輸系統(tǒng)的核心部分。其主要功能：
1）通過變送器及傳感器將現(xiàn)場數(shù)據(jù)采樣、A/D轉(zhuǎn)換、邏輯判斷、數(shù)據(jù)編碼、 數(shù)據(jù)處理和協(xié)議打包、存儲并向通信單元傳輸操作;
2）接受通信單元發(fā)來的信息和控制操作，處理并執(zhí)行控制中心對采集參數(shù)的設(shè)置或機(jī)構(gòu)操作；
3）液位計(jì)數(shù)據(jù)通信協(xié)議的編碼和解碼以及TCP/IP數(shù)據(jù)格式的打包；
4）供電方式多樣。
數(shù)據(jù)采集終端（DTU RTU）的通訊方式可以根據(jù)實(shí)際情況選擇SMS/GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)，其他的工作參數(shù)如量程、開關(guān)量輸入模式、存儲周期、上報(bào)周期等可以通訊初始化軟件予以設(shè)置,由我司開發(fā)。設(shè)備可采集4～20mA、0～5V、232、485、脈沖信號、感觸點(diǎn)、開關(guān)信號。
供電系統(tǒng)：
供電系統(tǒng)是為了保證超聲波流量計(jì)和通信平臺正常的工作供電，可以選擇以下幾種方式：
一是太陽能供電：太陽能連續(xù)供電能保證產(chǎn)品有持續(xù)的工作電源，用于日照度比較強(qiáng)的北方比較適合。特點(diǎn)是：無需人工維護(hù)，工作簡單，能保證持續(xù)給儀表供電，缺點(diǎn)是較易人為損壞，投入成本高。
二是電瓶供電：支渠，斗渠的每個(gè)流量計(jì)旁邊配一臺48~72安時(shí)的DC12V電瓶，可以連續(xù)工1個(gè)月左右，農(nóng)渠配12安時(shí)的電瓶，可保證工作48小時(shí)以上
三是支渠，斗渠配太陽能供電，農(nóng)渠移動流量計(jì)配電瓶供電，方便移動攜帶。
(二) 通信平臺GPRS
1、安裝簡單方便。GPRS用戶可隨意分布和移動自己的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)，無須擔(dān)心線路的維護(hù)或有線在移機(jī)時(shí)導(dǎo)致的通訊中斷。建設(shè)新的點(diǎn)無需進(jìn)行拉線，埋線等工作。
2、設(shè)備投資價(jià)格低。
3、通信資費(fèi)便宜。目前各地移動公司對GPRS 資費(fèi)包月比網(wǎng)絡(luò)資費(fèi)還便宜。在GPRS網(wǎng)中，用戶只需與網(wǎng)絡(luò)建立一次連接，就可長時(shí)間的保持這種連接，并只在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)才占用信道并被計(jì)費(fèi)，保持時(shí)不占用信道不計(jì)費(fèi)。這樣，營業(yè)點(diǎn)即不用頻繁建立連接，也不必支付傳輸間隙時(shí)的費(fèi)用。
4、鏈路穩(wěn)定可靠，掉線。
5、GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。
6、覆蓋較好，相比較很多無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（集群，雙向傳呼，），其網(wǎng)絡(luò)覆蓋是。
7、接入時(shí)間短，分組交換接入時(shí)間縮短為少于1秒，能提供快速即時(shí)的連接。
8、支持IP協(xié)議和X.25協(xié)議以及VPN組網(wǎng)
(三) 數(shù)據(jù)監(jiān)控中心
在調(diào)度控制中心安裝遠(yuǎn)程GPRS監(jiān)控中心服務(wù)器一臺。并利用現(xiàn)有的辦公局域網(wǎng)、INTERNET環(huán)境形成一套綜合的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)平臺。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用三維力控的數(shù)據(jù)庫軟件，這也是本系統(tǒng)的監(jiān)控核心。力控?cái)?shù)據(jù)庫軟件是一種全新的數(shù)據(jù)庫管理軟件，專門用于分布式客戶/服務(wù)器計(jì)算環(huán)境，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能和完善的數(shù)據(jù)安全保證。目前我們采用的是標(biāo)準(zhǔn)CS架構(gòu)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，及系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫存放在管理中心的服務(wù)器（計(jì)算機(jī)）上，如果客戶需要，我們也提供基于BS架構(gòu)的中心軟件，可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對外發(fā)布。數(shù)據(jù)中心軟件可以接收來自各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的每個(gè)測控終端RTU傳上來的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。該軟件具備數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢、生成曲線報(bào)表等多項(xiàng)功能，并可按用戶要求接入外部接口。
監(jiān)測中心的數(shù)據(jù)接收服務(wù)器通過靜態(tài)IP（固定IP地址）接入Internet網(wǎng)，采用點(diǎn)對多點(diǎn)的組網(wǎng)方式，接收多個(gè)個(gè)監(jiān)測點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)
我們會根據(jù)客戶需要，模擬監(jiān)控現(xiàn)場進(jìn)行組態(tài)，可動態(tài)顯示前端數(shù)據(jù)的變化情況。
(四) 監(jiān)控軟件功能
1、遠(yuǎn)程動態(tài)監(jiān)測功能。信息中心隨時(shí)通過軟件遠(yuǎn)程召測流量、壓力、溫度、污水?dāng)?shù)據(jù)和歷史記錄。能把檢測參數(shù)在相應(yīng)畫面和報(bào)表中顯示出來，并根據(jù)需要對其數(shù)據(jù)自動生成分析圖表和報(bào)表，并分類進(jìn)行存儲，接受各種形式的查詢。
2、 遠(yuǎn)程遙控功能。在數(shù)據(jù)中心通過軟件遠(yuǎn)程控制警戒水位以及流量的預(yù)定值。
3、報(bào)警功能和事件。以水位檢測為例：按照客戶情況，一般汛期RTU半小時(shí)采集一次液位數(shù)據(jù)，枯水期2小時(shí)采集一次液位數(shù)據(jù)，超聲波流量計(jì)實(shí)現(xiàn)24小時(shí)全天候數(shù)據(jù)采集。提供多種報(bào)警檢查方式，支持傳統(tǒng)聲光報(bào)警、語音文件報(bào)警、支持操作人員報(bào)警機(jī)制。當(dāng)超過預(yù)警水位時(shí)測報(bào)裝置將自動上報(bào)水位信息到監(jiān)測站的計(jì)算機(jī)上，計(jì)算機(jī)的屏幕上將有顯示和蜂鳴器響起，同時(shí)把水位信息上報(bào)。
4、大型數(shù)據(jù)庫功能。所有數(shù)據(jù)信息都會自動保存在中心服務(wù)器的大型數(shù)據(jù)庫中，便于歷史數(shù)據(jù)檢索和數(shù)據(jù)分析。
5、分析曲線。根據(jù)數(shù)據(jù)庫繪制實(shí)時(shí)曲線圖和歷史趨勢曲線圖，只需簡單輸入點(diǎn)名和選擇相應(yīng)參數(shù)。
6、歷史報(bào)表。能根據(jù)需要按不同的時(shí)間周期如日、周、年、月等自動生成各種報(bào)表（如發(fā)電量日報(bào)表；月報(bào)表等，以及液位歷史報(bào)表）。對數(shù)據(jù)存儲的時(shí)間范圍間隔起始時(shí)間等可任意指定，也可根據(jù)時(shí)間來查詢。對于匯總數(shù)據(jù)按指定的時(shí)間段進(jìn)行列表和圖形方式分析，。列表分析以表格的方式給出上述數(shù)據(jù)，圖形方式通過曲線、柱狀和餅狀等圖形直觀的顯示。
7、系統(tǒng)擴(kuò)展功能。增減監(jiān)測點(diǎn)容易，預(yù)留40%以上的擴(kuò)展空間，64點(diǎn)I/O通道預(yù)留足夠小型水電站日后擴(kuò)容。
