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一、項目背景
在城市污水治理中，城市污水處理設施建設已提到了城市基礎設施建設的突出位置，使城市污水處理設施建設進入了一個新的發展階段。但目前全國各地對污染源和排污河渠的水質監測仍停留在手工監測階段，難以反映企業及城市污水排放連續變化的情況。在水資源污染方面不斷加強治理，但因為環境保護意識的淡薄及利益的驅使等諸多因素，隨意偷排污水和非達標排污，造成環境嚴重污染的情況時有發生，因此在監測監管方面提供一個有效、實用、先進的監控系統和解決方法，建立污水處理在線監測系統顯得極為迫切，提高水質監測能力，勢在必行。
二、系統方案優勢
在污水治理監測項目中，所涉及的污水處理監測系統，很多必需無人值守設備或監測點，受到地形、氣候、監測范圍等因素影響，不適合用有線通信和無線數傳電臺等數據傳輸方式， 而且它們還具有移動性差、成本高、擴展性差、設備維護不方便等缺點，而移動GPRS網絡覆蓋面廣，具有高速的數據傳輸和永遠在線的特點，配合靈活的資費方式，使GPRS通訊在污水處理監控系統中的應用具有無可比擬的性價比優勢。
三、系統解決方案
（一）系統構成
本系統是由污水排放監測點、監測中心站和管理中心組成的污水監測系統。該系統可實現對企業廢水和城市污水的自動采樣、流量的在線監測和主要污染因子的在線監測；實時掌握企業及城市污水排放情況及污染物排放總量，實現監測數據自動傳輸；由監測點對水質參數自動采集、處理、保存和遠程通訊傳輸，測中心站的計算機控制中心進行數據匯總、整理和綜合分析；監測信息傳至環保局，由環保局對企業進行監督管理。系統圖如下：
1、污水排放監測點
污水處理監測點利用各種傳感器或專用儀表，采集與污水處理有關的物理、化學參數。如污水處理設備運行狀況，工業用水排放污水流量，污水PH值，污水的相對濁度等。各種數據從監測儀的通信口傳送到YN2200 GPRS DTU，由YN2200 GPRS DTU把數據打成TCP/IP 包，發送到YN2200 GPRS DTU中設定的具有固定IP地址或者域名的監控中心站數據中心服務器端口上。
2、監測中心站
監控中心站計算機系統主要由數據通信子系統、數據處理子系統和報表系統組成，主要完成的功能有數據通信，數據處理，報表統計分析等。
數據處理子系統、報表系統作為主要的人機交互界面，收監測點傳輸來的信息和其他污染源的監測信息；負責對監測信息分類、篩選和綜合分析；完成對數據的統計、運算、處理，能自動生成各種報表；具有存儲、顯示、記錄、打印、統計等功能，而且還可以向監測點發送有關查詢命令和控制信息。
各監測點的YN2200 GPRS DTU上電后自動撥到GPRS網絡，和預先設定的IP地址或者域名建立TCP鏈路，這樣監控中心和各個監測點間就實現了雙向傳輸數據。
3、產品特性
（1）YN2200 GPRS DTU
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技術參數 |
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所選模塊 |
華為 GTM900 |
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外型尺寸 |
80x55x21mm |
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重量 |
200g |
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工作環境 |
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模塊工作溫度 |
-25°C～60°C |
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元器件工作溫度 |
－40°C～85°C |
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濕度范圍 |
0－95%，非冷凝 |
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儲存溫度 |
－40°C～85°C |
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電源 |
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電壓范圍 |
DC5V～26V |
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標準電源 |
DC5V/1000mA |
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功耗 |
通信時平均電流100mA@+5VDC |
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空閑時35mA@+5VDC |
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接口 |
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天線接口 |
50Ω/SMA陰頭 |
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接收靈敏度 |
-104dbm |
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SIM卡 |
3V |
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用戶數據接口 |
RS-232/TTL(DB9) |
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波特率 |
300~115200bits/s |
（2）YN4112 GRPS RTU
基本功能及特點：
◎ 配備多種接口資源，包括模擬信號采集、開關量輸入、輸出，脈沖信號輸入等；
◎ 支持一路RS232/RS485方式的用戶數據接口，可接入PLC等各種設備；
◎ 采集傳輸控制一體化，提高了系統可靠性，降低了成本；
◎ 采用工業級超低功耗高性能的嵌入式處理器；
◎ 用戶可以編程的量程轉換和報警上下限設定；
◎ 內設工業時鐘，精確計時；
◎ 自動定時上報和事件觸發上報功能；
◎ 內置大容量FLASH存儲器，數據自動記錄，支持歷史數據檢索；
◎ 板載GSM/GPRS傳輸模塊，方便用戶選擇GSM、GPRS組網方式；
◎ 提供用戶設置軟件，開放式接口，方便與組太軟件及其它軟件連接；
◎ 工業級設計，穩定可靠，堅固耐用；
技術參數：
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A/D轉換 |
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采集速率 |
8次/秒 |
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模擬量輸 |
4~20mA 0~5V |
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分辨率 |
10bit |
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輸入通道 |
4 |
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測量精度 |
0.5% |
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輸入隔離 |
300VDC |
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量程轉換 |
自動轉換或上下限判斷 |
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開關量輸入部分 |
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開關量輸入 |
4 |
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光電隔離 |
有 |
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脈沖計數 |
有 |
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開關量輸出部分 |
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繼電器輸出 |
2 |
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觸點電流 |
>7A/220VAC |
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斷電記憶 |
有 |
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存儲記憶部分 |
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存儲方式 |
2M BYTES flash，循環覆蓋 |
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時鐘部分 |
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工業時鐘 |
有 |
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用戶通訊接口部分 |
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RS232/RS485 |
RS232/RS485 |
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通信速率 |
300～115200BPS |
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無線數據通信部分 |
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GSM短消息 |
有 |
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GPRS |
有 |
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SIM卡座 |
抽屜式 |
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通信協議 |
Modbus-RTU |
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參數設置 |
本地及短信息遠程配置 |
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工作環境 |
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工作溫度 |
-20°C～+60°C |
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限定溫度 |
-25°C～+70°C |
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濕度范圍 |
0－95%，非冷凝 |
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供電電源 |
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輸入電壓 |
5～26VDC |
4、安全特性
以上方式是通過Internet(CMNET)實現的，這樣用戶的實現成本比較低。如需要高可靠性數據傳輸。中國移動為這種應用提供了直接接入GPRS網絡的方式。數據中心服務器通過專線方式接入GPRS移動基站，并獲得一個固定的IP地址。監測點數據無需路由到Internet網絡，監測點DTU也采用固定IP地址的SIM卡。采用這種方式組成點對多點網絡具有實時性好、安全性高的特點，但接入費用相對較高。
同時監測中心和管理中心也進行聯網，監測信息傳至管理中心，由管理中心對企業進行監督管理。
四、結論
該系統和傳統監測方式相比，實現了水排放量及理化參數量數據的自動提取和隨機抽取、污水處理設備運轉情況的自動提取監控和非正常情況下的報警、污水排放主要理化指標超標自動報警、排污費的自動計費、數據統計報表自動生成。同時該系統運行費用低，系統容易擴展，留有數據接口，通過配置或改變不同的傳感器，系統也適用于大氣和噪音監測，與有線MODEM、無線數傳電臺數據傳輸相比，該系統在技術上更具先進性。
從經濟效益和社會效益來說，過去對企業的惡意偷排和閑置排污設備運行等不法行為難以察覺、難以監管、近乎束手無策，這是個全國性的難題。本系統對污水偷排、污水主要理化指標超標排放、污水處理設備閑置，均能及時發現并自動報警。系統造價不高，不需要太多的投資，企業完全能夠承受，便于大規模推廣。
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