基于GPRS的企业污水处理远程监控系统研究

张雪莹

摘 要：本设计以污水处理为研究背景，采用STM32为控制核心，通过传感器对工控量进行数据测量，由PLC对现场进行直接控制，采用C++ Builder 6.0进行上位机开发，提出了集远程监控、信息管理和网络技术于一体的系统方案，并用GPRS通讯方式实现污水处理监控系统的高速数据传输和永远在线监测。能够使污水处理的监控数据采集真实可靠，效率更高，且能够降低污水处理设备监控的建设成本和运营成本。

关键词：GPRS网络；远程监控；污水处理；无线传感器网络

0 引言

在污水处理监控方面存在着分布点零散，每个点设备不多的情况。对这些设备的实时监测一直存在着难以解决的问题，如铺设线路成本高、维护费用高、不易调整等。在我国的污水治理和大气监控项目中，所涉及的处理和监控系统，很多必须是无人值守的设备或监测点，不适合搭建有线通讯网络，若采用光纤或电台的方式实现无线通讯，不仅设备耗资巨大，而且满足不了移动的需要。高速的数据传输和永远在线的特点，配合按流量收费的资费方式，使GPRS的应用具有了无可比拟的性价比优势。

1 国内外研究现状

远程监控是国内外研究的前沿课题，国内外都展开了积极的研究。许多国际组织，如MIMOS、SMFP等纷纷进行设备监控与故障诊断咨询和技术推广工作，并制定了一些信息交换格式和标准。法国ALARM研究组对生产过程的智能报警和监控系统进行了长期研究，并在多个项目中进行了应用。斯坦福大学和麻省理工学院合作开发基于Internet的下一代远程监控诊断示范系统。在国内基本处于研制阶段，未见大范围推广应用及产品出售。

2 本设计的架构

2.1 系统结构框图

本设计中整个GPRS污水处理远程监控系统包括上位机和下位机部分。下位机的部分在中期考核中有简要介绍，上位机部分主要是PC控制中心软件的编写以及服务器信息传输设计和应用效果体现。整体设计可以完成系统的数据采集、传输、显示以及通过远程控制终端实现对制定的污水处理系统进行控制。下位机的组成大致分为：STM32核心控制模块、信息采集模块、显示屏、PLC控制模块以及GPRS-DTU模块。主要是各个污水处理车间或工厂的安装装置集成。可以实现数据的采集、显示、传输，以及实现对PLC的控制。

2.2 设备的选型

（1）STM32根据实际的变量和端口需要暂定选择STM32F103VDT6，PLC选择西门子系列。

（2）在TCP/UDP中选择适合GPRS的传输协议，具体确定哪个，可根据设备供应商、实测应用效果以及外围设备、网络质量来进一步确定。

（3）显示屏选择迪文科技的DGUS系统显示屏，可以很好地支持二次组态开发，友好的人机界面设计方式和真彩的触摸屏显示，电容屏触摸更灵敏。

（4）显示屏与主控机的通讯协议初步选择使用显示屏厂家的通讯协议，可以更好地减少程序编写中的命令解析。

（5）上位机开发使用C++ Builder 6.0版本的软件，软件的开发和使用好评度较好，图形化的开发界面更直接便捷，很好地缩短了开发周期。

（6）传感器的信息采集以及通讯方式，本设计采用检测仪表对数据进行采集，监测仪表采用RS-485 总线通信方式，所使用的检测仪包括COD cr检测仪、BOD 5检测仪、SS检测仪、色度检测仪和pH 检测仪。

3 本设计的主要内容和特色

污水处理的无线远程监控系统的设计，实际上是将物联网的知识延用到工业领域，尤其在无线通讯方式（GPRS）的选择和局域组网方面（WIFI、Zigbee）。

（1）本设计提供了一个污水处理的无线远程监控策略，工控的上位机开发，目前市场上大部分使用组态开发，本设计采用C++Builder进行了.exe程序开发，加之TCP等协议支持，能够让用户更方便对工业系统进行测控。

（2）上位机软件采用C++编写，更容易将神经网络算法通过调用MATLAB软件功能，将算法加入到污水处理的控制过程中，同时也可以对优化改进的算法的验证提供实验验证平台。

（3）系统中考虑加入GSM短信通信模块，用于将报警信息等通过短信形式发送给你制定的监测者，避免工控环境中意外的发生。

（4）显示屏模块的增加，使得人工可以在现场方便地读取到实时的动态信息，或者进行紧急控制。

（5）远程的无线监控方式，可以解决监控区域分散，难以统一管理的问题，可以同时对多个站点进行实时监控，节约了成本，便于集中管理。

4 结束语

在工业污水的处理中，由于现场作业的环境比较恶劣，根据污水处理工艺流程的需要，对污水进行数据采集，本设计GPRS污水处理远程监控系统包括上位机和下位机部分。通过传感器对工控量进行数据测量，由PLC对现场进行直接控制，采用C++ Builder 6.0进行上位机开发，提出了集远程监控、信息管理和网络技术于一体的系统方案，本设计中的监控系统使用方案的选择，实际并不只是考虑到工业应用，还可以延伸到其他领域应用。投入成本较低，远距离通信质量有保障，能够应对间断、突发性的数据通信，且易于调整，维护成本较低。

参考文献

[1]郑丹丹.基于GPRS的电梯远程监控系统设计与研究[D].武汉理工大学，2008.

[2]王鹏.基于GPRS的远程监控系统设计[D].大连理工大学，2014.

[3]王志平，程韬波.基于GPRS的远程无线监控系统的数据中心设计[J].工业控制计算机，2005，（3）：3-4，11.

[4]韩基荣.基于GPRS远程监控系统的设计[D].哈尔滨工程大学，2009.

[5]张修建.基于Web的工业污水远程监控系统的设计与实现[D].燕山大学，2011.

（作者单位：永城职业学院）