一、項目背景：WWW.shhzy3.cn,www.soleader.cn,WWW.shybdj6.net, WWW.shzy4.com
隨著(zhù)上海儀表經(jīng)濟的發(fā)展，我國的污水排放量已越來(lái)越大，已造成地表水的嚴重污染，上海儀表股份有限公司與環(huán)境質(zhì)量呈現不斷惡化趨勢，但目前全國各地對污染源和排污河渠的水質(zhì)監測仍停留在手工監測階段，時(shí)間覆蓋率低，樣品缺乏科學(xué)性和代表性，難以反映企業(yè)及城市污水排放連續變化的情況。國家及各省市地區日趨重視生態(tài)環(huán)境的保護，在水資源污染方面不斷加強治理，但因為環(huán)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(huán)境嚴重污染的情況時(shí)有發(fā)生，因此在監測監管方面也要加大投入，提供一個(gè)有效的實(shí)用的先進(jìn)的監控系統和解決方法，對加強環(huán)境監測力度顯得極為迫切建立廢水在線(xiàn)監測系統，提高水質(zhì)監測能力，勢在必行。
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(wú)人值守設備或監測點(diǎn)，受到地形、氣候、監測范圍等因素影響，不適合用有線(xiàn)通信和無(wú)線(xiàn)數傳電臺等數據傳輸方式， 而且它們還具有移動(dòng)性差、成本高、擴展性差、設備維護不方便等缺點(diǎn)，而中國移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò )覆蓋面廣，具有高速的數據傳輸和永遠在線(xiàn)的特點(diǎn)，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(wú)可比擬的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢。
二、項目分析
2.1 系統組成
2.1.1 污水數據采集終端
根據監測性質(zhì)的不同主要分為三個(gè)方面，地表水站（河流、水庫等飲用水）、城市污水處理廠(chǎng)和工業(yè)污染源；主要檢測的物理量有：流速、流量、PH值、COD、氨氮、硝氮、亞硝氮、總磷等；實(shí)時(shí)將現場(chǎng)噪聲數據采集到智能監控終端內。通過(guò)工業(yè)上通用的MODIBUS標準協(xié)議進(jìn)行傳輸。
2.1.2無(wú)線(xiàn)傳輸設備
鑒于對通訊模塊的要求，我們選擇CM550-5XX IP MODEM(dtu)。它具有體積小、功耗低、配置使用簡(jiǎn)單、即插即用。支持主備數據通道、并行多數據通道、實(shí)時(shí)在線(xiàn)和按需在線(xiàn)多種工作方式、并且支持APN網(wǎng)絡(luò )接入等功能不僅可以保障數據安全可靠還能讓客戶(hù)根據需傳輸節省資費。
2.1.3數據管理中心
監測數據接收子系統（整個(gè)系統中至關(guān)重要的一個(gè)子系統,它肩負著(zhù)各種現場(chǎng)實(shí)時(shí)數據的監測及數據接收的作用,具有無(wú)人職守自動(dòng)工作功能）；數據分析統計子系統（監測系統中的核心部分.是用戶(hù)直接操作和感受到的部分，采用 C/S模式在監測部門(mén)內部供工作人員直接操作使用）；報警短信子系統（利用目前廣泛使用的移動(dòng)通訊技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的一個(gè)及其有用的功能系統，終端儀器儀表設定報警值后和短信 MODEM組合，以快速的把報警信息發(fā)到指定的管理層）；WEB發(fā)布子系統（污水自動(dòng)監測系統中對外公布的網(wǎng)頁(yè)查詢(xún)系統，是提供普通市民了解居住城市水體質(zhì)量的窗口，也是被監測企業(yè)、工廠(chǎng)對自己排放污染程度的要求）；
2.2 系統總架構
污水數據采集終端通過(guò)RS232/485通訊接口與CM550-5XX串口連接，數據監控中心可以采用多種方式連接網(wǎng)絡(luò )，例如固定IP、APN、ADSL等。
無(wú)線(xiàn)傳輸設備CM550-5XX通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )連接到遠程數據中心服務(wù)器主機，與中心建立TCP/IP連接后開(kāi)啟透明數據通道。當采集終端需要上報數據的時(shí)候將數據直接送往串口，此時(shí)CM550-5XX就會(huì )把收到的數據原封不動(dòng)地發(fā)送到數據中心服務(wù)器主機。當數據中心下發(fā)的命令或數據通過(guò)通道傳輸到CM550-5XX后，CM550-5XX通過(guò)串口送到采集終端，從而實(shí)現了數據雙向透明傳輸。
2.3系統實(shí)現功能
2.3.1監測數據接收子系統
1. 自動(dòng)啟動(dòng)(在停電后/系統重啟后自動(dòng)啟動(dòng),不用人為操作。
2. 數據過(guò)濾(本系統從安全考慮，僅接收經(jīng)系統認證后的數據)。
3. 使用于各種數據類(lèi)型輸出的現場(chǎng)檢測儀表(開(kāi)關(guān)量、模擬量、數值等)。
4. 將接收到的監測數據保存到后臺數據庫。
5. 現場(chǎng)反控(通過(guò)修改監測采集方案來(lái)啟動(dòng)現場(chǎng)設備(包括對自動(dòng)采樣器的操作等)。
6. 查看各監測站連接狀態(tài)
2.3.2數據分析統計子系統
數據分析統計子系統是監測系統中的核心部分.是用戶(hù)直接操作和感受到的部分，采用 C/S模式在監測部門(mén)內部供工作人員直接操作使用。具有安全、快捷方便的特點(diǎn)、系統即具有綜合性、集成性的特點(diǎn)、又有各模塊獨立操作的有點(diǎn)。
其功能包括如下:
1. 現場(chǎng)實(shí)時(shí)監測原始數據的查詢(xún)、偏離修正、監測數據有效性審核、預報數據錄入
2. 監測數據歷史記錄的維護。
3. GIS電子地圖實(shí)時(shí)顯示水體污染變化趨勢
4. 結合歷史數據生成水體污染指數曲線(xiàn)圖
5. 監測數據異常分析、軟件報警、實(shí)時(shí)通過(guò)短信通知報警信息
6. 各種數據匯總報表、統計報表、上報表格，包括特殊格式報表
7. 默認、自定義監測采集方案維護
8. 現場(chǎng)自動(dòng)采樣器操作
9. 現場(chǎng)樣本試驗數據錄入、與自動(dòng)監測數據對比、偏離報告
10. 現場(chǎng)維護記錄
11. 監測站點(diǎn)、監測項目等基礎信息自由配置、兼容性好
12. 人員權限分配
13. 數據備份
14. WEB用戶(hù)認證、權限分配、及其web訪(fǎng)問(wèn)統計情況等
2.3.3報警短信子系統
1. 報警短信系統是利用目前廣泛使用的移動(dòng)通訊技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的一個(gè)及其有用的功能系統，終端儀器儀表設定報警值后和短信 MODEM組合，以快速的把報警信息發(fā)到指定的管理層。
2. 深圳市云傳物聯(lián)技術(shù)有限公司，污染監測設備可通過(guò)配置軟件靈活配置對端接收的多個(gè)手機號碼，設備永遠在線(xiàn)，自動(dòng)檢測串口數據，實(shí)現自動(dòng)短信收發(fā)功能。和報警裝置串口對接，實(shí)時(shí)監測報警裝置串口的報警數據，便可以第一時(shí)間把某種監測項目的異常報警信息發(fā)送到相關(guān)項目負責人、監督人的手機，報警系統可以定時(shí)將某個(gè)統計匯總數據、分析結果通過(guò)GSM MODEM發(fā)送到相關(guān)負責人，讓相關(guān)項目負責人、監督人在出差、外出等情況下第一時(shí)間了解其負責的監測情況。
2.3.4 WEB發(fā)布子系統
1. 歷史當前水體污染報告、預告
2. 水體測試數據查詢(xún)、曲線(xiàn)圖
3. 監測站點(diǎn)明細、監測分析報表等
三、項目架構實(shí)施
3.1 傳輸模塊與污水處理采集終端連接
在工業(yè)領(lǐng)域設備一般都采用以太口或串口傳輸數據，無(wú)線(xiàn)通信模塊CM550-5XX同時(shí)支持232/485通信方式，因此可以直接和污水處理數據采集終端進(jìn)行連接通信，如下圖：
3.2 數據中心網(wǎng)絡(luò )接入方式分析
3.2.1 專(zhuān)線(xiàn)接入
中心采用APN專(zhuān)線(xiàn)， 所有點(diǎn)都采用內網(wǎng)固定IP客戶(hù)中心通過(guò)一條2M APN專(zhuān)線(xiàn)接入移動(dòng)公司GPRS網(wǎng)絡(luò )，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進(jìn)行廣域連接，在GGSN與移動(dòng)公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。為客戶(hù)分配專(zhuān)用的APN，普通用戶(hù)不得申請該APN。用于GPRS專(zhuān)網(wǎng)的SIM卡才能進(jìn)入專(zhuān)網(wǎng)APN，防止其他非法用戶(hù)的進(jìn)入。
用戶(hù)在內部建立RADIUS服務(wù)器，作為內部用戶(hù)接入的遠程認證服務(wù)器（或在A(yíng)PN路由器內，啟用路由器本地認證功能）。只有通過(guò)認證的用戶(hù)才允許接入，用以保證用戶(hù)內部安全。
用戶(hù)在內部建立DHCP服務(wù)器（或在A(yíng)PN路由器內，啟用DHCP功能），為通過(guò)認證的用戶(hù)分配用戶(hù)內部地址。移動(dòng)終端和服務(wù)器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個(gè)傳輸過(guò)程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進(jìn)行隔離，并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過(guò)濾。此種方案無(wú)論實(shí)時(shí)性，安全性和穩定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數據點(diǎn)比較多、實(shí)時(shí)性要求較高的應用環(huán)境。在資金允許的情況下之最佳組網(wǎng)方式。
3.2.2 ADSL撥號連接（動(dòng)態(tài)公網(wǎng)IP地址）
中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+DNS解析服務(wù)的?？蛻?hù)先與DNS服務(wù)商聯(lián)系開(kāi)通動(dòng)態(tài)域名，IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務(wù)器，再由DNS服務(wù)器找到中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大節約公網(wǎng)固定IP的費用，但穩定性受制于DNS服務(wù)器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務(wù)商。此種方案適合小規模應用。
3.2.3 通過(guò)固定公網(wǎng)IP連接
中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP服務(wù)的。此種方案先向INTERNET運營(yíng)商申請ADSL等寬帶業(yè)務(wù)，中心有公網(wǎng)固定IP的。IP MODEM直接向中心發(fā)起連接。運行可靠穩定，推薦此種方案。
3.3 數據中心軟件平臺構建
中心端軟件的構建有多種方式，對于傳入數據的方式的不同，我們提供不同的軟件來(lái)幫助客戶(hù)快速地實(shí)現中心端的數據接收和現場(chǎng)設備的管理。
目前提供三種方式的中心接口：
1. 首先是對于組態(tài)軟件，目前很多組態(tài)軟件廠(chǎng)家已經(jīng)集成了我們的驅動(dòng)了，可以直接配置使用；
2. 對于后臺中心軟件只讀串口數據的情況，提供一個(gè)虛擬串口軟（TCP2COM），利用虛擬串口軟件可以將以太網(wǎng)數據轉化為串口數據，從而實(shí)現利用無(wú)線(xiàn)公網(wǎng)傳輸數據且又對現有系統不做修改的完美結合。
3. 在客戶(hù)想要開(kāi)發(fā)自己的數據中心是，此時(shí)我公司會(huì )提供一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫，利用動(dòng)態(tài)鏈接庫客戶(hù)可以很輕松的與傳輸通道進(jìn)行對接，同時(shí)會(huì )提供一個(gè)的數據中心DEMO軟件，不僅開(kāi)放源碼還全程協(xié)助客戶(hù)進(jìn)行自己數據中心軟件和功能的開(kāi)發(fā)?？蛻?hù)可能通過(guò)動(dòng)態(tài)鏈接庫快速開(kāi)發(fā)一個(gè)靈活的，穩定的，功能齊全的終端管理和數據交互的中心軟件。
四、方案特點(diǎn)
1. 利用無(wú)線(xiàn)IP MODEM可基本不用布線(xiàn)，且采用多點(diǎn)對一中心的組網(wǎng)方式，實(shí)現了數據的一中心統一管理。
2. IP MODEM采用高性能工業(yè)級處理器以及看門(mén)狗等安全機制設計，保證IP MODEM 萬(wàn)一通信中斷也會(huì )自行檢測然后自動(dòng)斷電重啟，保證IP MODEM 永遠在線(xiàn)，通信鏈路永遠正常。
3. 目前污水處理監控工程數量及規模都不斷的在擴大，因此系統采用多點(diǎn)對中心的組網(wǎng)方案，不論采用普通無(wú)線(xiàn)GPRS還是APN專(zhuān)網(wǎng)都可以實(shí)現隨時(shí)增加新的采集控制點(diǎn)，對現有的網(wǎng)絡(luò )不會(huì )造成任何的中斷和影響。
4. IP MODEM 采用標準的工業(yè)串口通信，即插即用，且高規格的模具設計，體積小巧方便維護。
5. IP MODEM完全采用國際標準的TCP/IP安全傳輸協(xié)議機制，保證數據的安全和及時(shí)，而且采用完全透明傳輸機制，保證數據的準確性。
6. 多中心設計，可同時(shí)設置5個(gè)中心監控采集現場(chǎng)，避免因某個(gè)中心網(wǎng)絡(luò )不穩定或者關(guān)閉導致無(wú)法對現場(chǎng)進(jìn)行監控而產(chǎn)生安全隱患。
7. 污水處理一般都在偏遠地區，在此CM550-5XX進(jìn)行人性化工程設計，可是工程人員無(wú)需到現場(chǎng)就可以遠程直接對網(wǎng)絡(luò )參數進(jìn)行相應的配置，達到時(shí)間和人力的合理利用。
8. 高規格材料選配，可在 -25~+65oC、 相對濕度 95%(無(wú)凝結)環(huán)境下正常工作。
五、小結
上海自動(dòng)化儀表有限公司
$，httP://www.soleader.cn上海自動(dòng)化表股份有限公司 2，上海自動(dòng)儀表三廠(chǎng)WWW.shhzy3.cn， WWW.shhdahua4.cn 3.上海上自?xún)x轉速表儀表電機有限公司WWW.shybdj6.net 8.WWWshzy1.com, WWW.shzy4.com, WWW.shyb8.net, WWW.shyb118.com, WWW.chinahongqi8.com ,WWW.shyb6.com
6,WWW.zghq5.com 7.www.shhdahua2.com, www.shlaodahua2.testmart.cn,
上海儀表股份有限公司http://www.soleader.cn
目前污水數據監測應用廣泛，直接關(guān)系到生態(tài)環(huán)境安全，在特殊的大背景下國家政策也是大力推行，深圳云傳物聯(lián)在污水處理監測領(lǐng)域已有全國范圍性的應用。在物聯(lián)網(wǎng)的大環(huán)境下云傳物聯(lián)解決方案和產(chǎn)品已廣泛應用于移動(dòng)POS終端、金融、供應鏈自動(dòng)化、智能化運輸、工業(yè)自動(dòng)化、智能建筑、智能家居、消防、公共安全、環(huán)境保護、氣象、數字化醫療、遙感勘測、軍事、空間探索、農業(yè)、林業(yè)、水務(wù)、電力、煤礦、石化等行業(yè)。
