1、項目需求概述

三友化工股份有限公司欲建立一套企業(yè)排污在線監(jiān)控系統(tǒng)，計劃根據(jù)污水PH值情況自動調(diào)節(jié)酸罐電動調(diào)節(jié)閥，以實現(xiàn)科學、合理的投放中和酸劑，使污水達標排放。具體情況如下：

該項目包含流量計1臺，液位計1臺，電動調(diào)節(jié)閥1臺，PH計3臺。1臺流量計、1臺PH計采用220伏交流供電，輸出4~20mA標準信號；2臺PH計、1臺液位計采用24VDC兩線制直流供電，輸出4~20mA標準信號；1臺調(diào)節(jié)閥采用4~20mA標準輸入信號。其中流量計、液位計、1臺PH計、電動調(diào)節(jié)閥安裝在罐區(qū)，另外兩臺PH計分別安裝在離罐區(qū)較遠的兩個測量點處，采用兩套太陽能不間斷電源裝置供電。全套遙測方案需滿足如下要求：

（1）、太陽能不間斷電源：每套裝置需保證為20W負載連續(xù)7天無陽光陰雨天連續(xù)供電，輸出電壓為直流24V。

（2）、采用GPRS傳輸數(shù)據(jù)，要求實時采集數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)時間間隔不超過5秒。分設(shè)三處傳輸站點，兩處傳輸PH計數(shù)據(jù)，一處傳輸流量計、液位計、PH計及調(diào)節(jié)閥控制。

（3）、PH計、蓄電池、測控終端等全部放入防盜、防水保護箱中。防盜防水保護箱要避免信號屏蔽。

（4）、控制終端計算機采用DELL商用機。

（5）、SIM卡需滿足實時測量和發(fā)送數(shù)據(jù)時間間隔不超過5秒。

（6）、系統(tǒng)充分考慮現(xiàn)場避雷保護。

 

2、總體方案設(shè)計

 2.1、系統(tǒng)組成：

    1）監(jiān)控中心：計算機1套、上位機監(jiān)控軟件1套。

    2）通訊平臺：支持移動專網(wǎng)模式或公網(wǎng)專線模式。

    3）測控終端：

PH值測點： PH值監(jiān)測終端2臺。

　　　　  灌區(qū)測點：灌區(qū)測控終端1臺。

    4）計量測量控制設(shè)備：

          PH值測點：

PH計：DC24V供電，4~20mA信號輸出。

          灌區(qū)測點：

                電動閥門：AC220V供電，4~20mA信號輸入控制開度。

                液位計：DC24V供電，4~20mA信號輸出。

                流量計：AC220V供電，4~20mA信號輸出。

                PH計：AC220V供電，4~20mA信號輸出。

 2.2、移動專網(wǎng)模式系統(tǒng)拓撲圖

 

 

2.3、監(jiān)控中心

2.3.1、安裝環(huán)境要求

 硬件配置要求

◆ 服務(wù)器：

        品牌：DELL

CPU：Intel2.0G 或更高

內(nèi)存：最低1G

硬盤：普通硬盤 >500G

顯示器：22寸

◆ 傳輸模塊：

DATA-6107型GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊

功能說明：

1）用于遠程維護現(xiàn)場測控設(shè)備。

2）用于GPRS-VPN專網(wǎng)組網(wǎng)模式下與現(xiàn)場終端通訊。

3）GSM - SMS短消息備用通道數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。

 軟件配置要求

服務(wù)器操作系統(tǒng)推薦：Windows 2003 Server with sp2

客戶端操作系統(tǒng)推薦：Windows XP SP3

數(shù)據(jù)庫軟件推薦：Microsoft SQL Server 2000 SP4

2.3.2、上位機監(jiān)控系統(tǒng)軟件

上位機監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計是基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之上的，各部門、各級別管理人員可以通過網(wǎng)絡(luò)訪問管理系統(tǒng)進行相關(guān)信息查詢、管理。具體功能特點如下：

   ◆ 系統(tǒng)支持網(wǎng)絡(luò)（因特網(wǎng)、局域網(wǎng)）瀏覽、操作。局域網(wǎng)用戶可通過內(nèi)網(wǎng)訪問，經(jīng)用戶名和密碼等身份認證后進入相應(yīng)級別管理系統(tǒng)。

   ◆ 系統(tǒng)軟件可存儲不少于三年的各種歷史數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲間隔可設(shè)置。

 

 

 

1）主界面以系統(tǒng)分布圖為背景，顯示PH值、排污河監(jiān)測點位置分布情況。

2）可以顯示監(jiān)測點的基本信息及最新監(jiān)測數(shù)據(jù)，單擊測點可進入該測點的實時監(jiān)測界面，查看詳細數(shù)據(jù)。

 

 

 

主動上報是指測控終端按指定時間間隔定期上報監(jiān)測數(shù)據(jù)。

定時問詢是指軟件定時下發(fā)采集命令，采集現(xiàn)場所有監(jiān)測點數(shù)據(jù)，采集時鐘基準統(tǒng)一為計算機時鐘，保證數(shù)據(jù)同時性。

即時召測是指用戶在需要時，通過軟件下發(fā)命令，采集指定監(jiān)測點當前數(shù)據(jù)。

   ◆ 軟件功能模塊化設(shè)計，同時支持GPRS、短消息通信方式。具體功能描述如下：

（1）系統(tǒng)信息管理：具備軟件授權(quán)管理、秘密保護功能，授予不同的操作員不  同的級別與操作控制管理權(quán)限。

（2）測點信息管理：包括測點安裝信息及測控終端信息的管理。

（3）實時監(jiān)測（顯示各監(jiān)測點最新數(shù)據(jù)）：

實時數(shù)據(jù)：顯示PH值、監(jiān)測終端的基本信息、最新監(jiān)測數(shù)據(jù)及設(shè)備狀態(tài)。

即時召測：通過軟件下發(fā)召測命令，遠程讀取監(jiān)測點當前監(jiān)測數(shù)據(jù)。

遠程設(shè)置：遠程設(shè)置監(jiān)測點設(shè)備參數(shù)，如：PH值上下限、液位告警限值等。

遠程控制：遠程控制電動閥門的開度。

（4）歷史記錄數(shù)據(jù)存儲、查詢、輸出管理

具備監(jiān)測數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)、操作信息存儲、查詢、生成Excel表格、打印輸出功能。

（5） 報表管理：可以生成（某一個時間段的時、日、月份、年度）統(tǒng)計、分析報表并進行存儲、輸出、生成Excel表格、打印。

（6） 圖形分析：以曲線的形式顯示時段統(tǒng)計的結(jié)果。

◆ 系統(tǒng)擴展方便

當需要增加監(jiān)測點時，只需在現(xiàn)場加裝一套終端設(shè)備，在監(jiān)測系統(tǒng)軟件上添加一個測點即可。

◆ 具備良好的數(shù)據(jù)接口，可并入信息化系統(tǒng)。

2.4、太陽能供電型PH值監(jiān)測終端

2.4.1、終端功能特點

◆ 實時采集4~20mA信號輸出PH計數(shù)據(jù)，采集時間間隔、存儲

    記錄時間間隔可設(shè)置，現(xiàn)場液晶顯示測點實時PH值。

◆ 通過GPRS方式與監(jiān)控中心、灌區(qū)測控終端通訊，支持同多中心通訊。

◆ 監(jiān)控中心隨時問詢PH值信息，支持定時主動上報（上報時間間隔可設(shè) 置）。

◆ 可設(shè)置PH值上報的上下限報警值，采集的數(shù)據(jù)超過上報的上下限時，即刻上報報警信息。

◆  PH計與終端之間斷線、終端箱門被打開時，主動上報故障信息。

◆ 自動檢測數(shù)據(jù)上報是否成功，保障上報記錄時間連續(xù)、完整。

◆ 終端支持大容量歷史記錄存儲，供查詢。

◆ 終端自動與時間服務(wù)器進行時間同步，保證了中心服務(wù)器時間、終端時

    間的一致性。

◆ 支持遠程維護、修改終端的工作參數(shù)。

◆ 終端采用不銹鋼外箱，具備防水防盜功能，并采取避雷措施。

2.4.2、核心配置

2.4.3、原理示意圖

2.5、灌區(qū)測控終端

2.5.1、終端功能特點

◆ 現(xiàn)場顯示酸罐液位、閥門開度、流量及測點PH值。

◆ 輸出4~20mA信號調(diào)節(jié)閥門開度、控制閥門開關(guān)，支持采集采集4~20mA閥門開度信號和閥門開到位、關(guān)到位信號。

◆ 終端直接接收PH值測點通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腜H值信息，確保控制系統(tǒng)的即時性、穩(wěn)定性。

◆ 閥門控制模式可設(shè)置：

1）終端自動控制：接收PH值監(jiān)測終端監(jiān)測的PH值信息，自動通過PH值控制閥門開度。

2）監(jiān)控中心人工控制：通過中心軟件下發(fā)閥門控制命令，控制閥門開度或開關(guān)。

3）現(xiàn)場手動控制

終端支持現(xiàn)場手動控制閥門的開啟、關(guān)閉、和停止。

 

2.5.2、核心配置

2.5.3、原理示意圖

2.6、通訊平臺及系統(tǒng)運行分析

2.6.1、VPN專網(wǎng)組網(wǎng)通訊平臺

移動專網(wǎng)也叫VPN專網(wǎng)，是移動公司提供的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)平臺，該網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全性好，穩(wěn)定性高。移動公司分配專門的APN接入點，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對SIM卡和APN及IP進行綁定，只有屬于指定APN的SIM卡才能訪問此網(wǎng)絡(luò)。

終端內(nèi)部、監(jiān)測中心均配置GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，模塊內(nèi)安裝一張開通GPRS功能并具有VPN專網(wǎng)固定IP的SIM卡。監(jiān)測終端與監(jiān)測中心通過GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊組成一個通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程數(shù)據(jù)傳輸。

VPN專網(wǎng)組網(wǎng)適用于監(jiān)測點數(shù)量不多，數(shù)據(jù)傳輸頻率高、實時性要求強、網(wǎng)絡(luò)安全性要求高的系統(tǒng)。

本項目可采用VPN專網(wǎng)組網(wǎng)通訊平臺，兩個PH值測點數(shù)據(jù)同時向監(jiān)控中心和灌區(qū)測控終端發(fā)送，灌區(qū)測控終端可根據(jù)接收到的PH值數(shù)據(jù)，即時高效的對閥門進行調(diào)節(jié)控制。

2.6.2、公網(wǎng)專線通信平臺

公網(wǎng)專線模式：監(jiān)控中心具有公網(wǎng)數(shù)據(jù)專線，服務(wù)器可以登陸INTERNET，有固定的IP，現(xiàn)場監(jiān)測終端的B型GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊每次登陸GPRS網(wǎng)絡(luò)時得到動態(tài)IP，可與監(jiān)控中心的服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交換。

終端內(nèi)部配置GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，模塊內(nèi)安裝一張開通GPRS功能并的SIM卡。監(jiān)測終端與監(jiān)控中心通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)和INTERNET公網(wǎng)固定組成一個通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程數(shù)據(jù)傳輸。

本項目也可采用專線組網(wǎng)通訊平臺，兩個PH值測點數(shù)據(jù)先向監(jiān)控中心發(fā)送，監(jiān)控中心計算后向灌區(qū)測控終端發(fā)送控制指令，由灌區(qū)測控終端可完成閥門的開度控制。