污水流量数据SCADA监控系统方案

 

适用范围：工厂流量、污水排放、水质、COD、压力、温度、自动采样、污染物排放总量等数据

 一、 系统设计目标

在工厂实时数据监测项目中，所涉及的污水处理、管网流量、温度、压力、过热蒸汽热量监测系统，很多必需无人值守设备或监测点，受到地形、气候、监测范围等因素影响，以及厂区内不同的分散监控点，不适合用有线通信和无线数传电台等数据传输方式， 而且有线通信和数传电台还具有移动性差、成本高、扩展性差、设备维护不方便等缺点，而中国移动GPRS网络覆盖面广，具有高速的数据传输和永远在线的特点，配合灵活的资费方式，使GPRS通讯在污水处理监控系统中的应用具有无可比拟的性价比优势。

由重庆兆易科技有限公司针对厂区内该系列问题开发的SCADA无线监控系统，采用性能优越的传感器、处理系统，形成技术上先进的自动信号采集&处理监控系统，通过GPRS把前端设备远传至数据中心。

 设计原则：

1、 适用性：由于客户现场要求特殊，要求考虑防盗、无供电设施、距离监控中心较远、等等原因，尽量选取一种技术成熟、可靠性高的传输方案，不过分追求技术的先进性，来达到监控系统的可靠运行。

2、  实用性：功能强大、用户界面友好、报表等功能齐全，趋势图、日常维护简单方便。在保证满足应用的同时，又要体现出GPRS网络系统的先进性，充分考虑网络应用的现状和未来发展趋势。

3、 灵活性和扩展性：根据未来应用的需求和变化，应具备充分的接入能力和可扩展性，我们采用一种标准化接口，如以后系统改造增加I/O接口组态方便容易，设点成本很低，包括以后带宽的扩展（3G加入）以及监控点移位的可扩展性，最大程度地减少对网络架构和现有设备的调整。

4、兼容性和经济性：对于设备就绪的来说，改造成本一定要考虑，并且能够最大限度地保证以后网络改造对现有各种计算机软硬件资源的可用性和连续性，最大限度地降低网络系统的总体投资。

二、 系统组成

SCADA远程测量系统包括：监测点、测控单元、供电系统、GPRS通信平台、数据监控中心组成。

 该系统可实现对企业废水和工厂状态的自动采样、流量的在线监测和主要污染因子的在线监测；实时掌握企业污水排放情况及污染物排放总量，以及工厂作业流程中的状态数据检测，实现监测数据自动传输；由监测点对参数自动采集、处理、保存和远程通讯传输，测中心站的计算机控制中心进行数据汇总、整理和综合分析，且实时显示。

 

 (一) 监测点

厂区明渠流量监测点流量槽、明渠流量计、供电系统、测控终端等组成。

污水检测：

利用各种传感器或专用仪表，采集与污水处理有关的物理、化学参数。如污水处理设备运行状况，工业用水进水流量/总量，排放污水流量/总量，污水PH值，污水的相对浊度等。

流量监测：

   有时在厂区排放测流的地方，会遇到渠道流量大小问题，一般根据排放点流量大，水位流量关系稳定，通常在渠首记录水位的动态变化来计算水量，波动范围也很小。而有些排污点流量小，水位流量关系不稳定，在这种情况下需增设巴歇尔槽，通过记录水位的动态变化来计算过水量。

 

流量计采用一体式超声波液量仪，一体式超声波流量计耗电低，它具有精度高，安装方便，价格也便宜，支持4～20mA信号或者MODBUS标准协议的485信号。方便移动安装，且为非接触测量。在渠首设置巴歇尔槽，计量设施采用移动方式设计，随时通过通信平台发送数据到信息中心。

 

测控单元：

无线采集数传终端RTU是该采集&传输系统的核心部分。其主要功能：

 1）通过变送器及传感器将现场数据采样、A/D转换、逻辑判断、数据编码、 数据处理和协议打包、存储并向通信单元传输操作;  

2）接受通信单元发来的信息和控制操作，处理并执行控制中心对采集参数的设置或机构操作；

3）液位计数据通信协议的编码和解码以及TCP/IP数据格式的打包；

4）供电方式多样。  

数据采集终端（DTU RTU）的通讯方式可以根据实际情况选择SMS/GPRS/CDMA网络，其他的工作参数如量程、开关量输入模式、存储周期、上报周期等可以通讯初始化软件予以设置,由我司开发。设备可采集4～20mA、0～5V、232、485、脉冲信号、感触点、开关信号。

 

供电系统：

供电系统是为了保证超声波流量计和通信平台正常的工作供电，可以选择以下几种方式：

一是太阳能供电：太阳能连续供电能保证产品有持续的工作电源，用于日照度比较强的北方比较适合。特点是：无需人工维护，工作简单，能保证持续给仪表供电，缺点是较易人为损坏，首次投入成本高。

二是电瓶供电：支渠，斗渠的每个流量计旁边配一台48~72安时的DC12V电瓶，可以连续工1个月左右，农渠配12安时的电瓶，可保证工作48小时以上

三是支渠，斗渠配太阳能供电，农渠移动流量计配电瓶供电，方便移动携带。

(二)    通信平台GPRS

1、安装简单方便。GPRS用户可随意分布和移动自己的网络点，无须担心线路的维护或有线在移机时导致的通讯中断。建设新的点无需进行拉线，埋线等工作。

2、设备投资价格低。

3、通信资费便宜。目前各地移动公司对GPRS 资费包月比有线电话网络资费还便宜。在GPRS网中，用户只需与网络建立一次连接，就可长时间的保持这种连接，并只在传输数据时才占用信道并被计费，保持时不占用信道不计费。这样，营业点即不用频繁建立连接，也不必支付传输间隙时的费用。

4、链路稳定可靠，永不掉线。

5、GPRS网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。

6、覆盖较好，相比较很多无线数据网络（集群，双向传呼，），其网络覆盖是最好的。

7、接入时间短，分组交换接入时间缩短为少于1秒，能提供快速即时的连接。

8、支持IP协议和X.25协议以及VPN组网

 

(三)    数据监控中心

在调度控制中心安装远程GPRS监控中心服务器一台。并利用现有的办公局域网、INTERNET环境形成一套综合的数据业务平台。本系统的数据库系统采用三维力控的数据库软件，这也是本系统的监控核心。力控数据库软件是一种全新的数据库管理软件，专门用于分布式客户/服务器计算环境，具有强大的数据处理功能和完善的数据安全保证。目前我们采用的是标准CS架构的建设标准，及系统的数据库存放在管理中心的服务器（计算机）上，如果客户需要，我们也提供基于BS架构的中心软件，可以通过网络实现对外发布。数据中心软件可以接收来自各个监控点的每个测控终端RTU传上来的数据并进行处理。该软件具备数据接收、数据显示、数据存储、数据查询、生成曲线报表等多项功能，并可按用户要求接入外部接口。

监测中心的数据接收服务器通过静态IP（固定IP地址）接入Internet网，采用点对多点的组网方式，接收多个个监测点发来的数据

我们会根据客户需要，模拟监控现场进行组态，可动态显示前端数据的变化情况。

(四)    监控软件功能

1、远程动态监测功能。信息中心随时通过软件远程召测流量、压力、温度、污水数据和历史记录。能把检测参数在相应画面和报表中显示出来，并根据需要对其数据自动生成分析图表和报表，并分类进行存储，接受各种形式的查询。

2、 远程遥控功能。在数据中心通过软件远程控制警戒水位以及流量的预定值。

3、报警功能和事件。以水位检测为例：按照客户情况，一般汛期RTU半小时采集一次液位数据，枯水期2小时采集一次液位数据，超声波流量计实现24小时全天候数据采集。提供多种报警检查方式，支持传统声光报警、语音文件报警、支持操作人员报警机制。当超过预警水位时测报装置将自动上报水位信息到监测站的计算机上，计算机的屏幕上将有显示和蜂鸣器响起，同时把水位信息上报。

4、大型数据库功能。所有数据信息都会自动保存在中心服务器的大型数据库中，便于历史数据检索和数据分析。

5、分析曲线。根据数据库绘制实时曲线图和历史趋势曲线图，只需简单输入点名和选择相应参数。

6、历史报表。能根据需要按不同的时间周期如日、周、年、月等自动生成各种报表（如发电量日报表；月报表等，以及液位历史报表）。对数据存储的时间范围间隔起始时间等可任意指定，也可根据时间来查询。对于汇总数据按指定的时间段进行列表和图形方式分析，。列表分析以表格的方式给出上述数据，图形方式通过曲线、柱状和饼状等图形直观的显示。

7、系统扩展功能。增减监测点容易，预留40%以上的扩展空间，64点I/O通道预留足够小型水电站日后扩容。