刷卡排污远程监测监控采样系统的设计

张荣华(南通市经济技术开发区通盛排水有限公司，江苏 南通 226000)

0 引言

目前，在工业不断发展的同时，工业污水对环境的污染问题也变得日益严重。人们在监控企业污水排量的同时，没有对污水中污染物的成分及其危害性进行有效的检测与监测，这对于缓解和消除工业污水对环境污染问题是十分不利的。为了能够更好地控制污水的排放，加强对污水排放是否超标的检测控制，必须建立污水排放控制平台。在网络技术、现代信息技术及其集成技术不断发展的大环境下，物联网技术也取得更加长远的发展。通过对物联网技术的综合利用，结合工业企业污水排放的实际情况，设计一种刷卡排污远程监测监控采样系统，按照污染物总量来实现控制与预付费势在必行。刷卡排污远程监测监控采样系统能够对多方面的信息进行集成，建立一个功能多样化的资源服务共享平台，能够对企业的排污实现有效的控制，还能够监测和采样污水中超标的因子参数，从而为我国环保部门的科学决策提供了有利的数据基础和保障。

1 刷卡排污远程监测监控采样系统的架构与原理分析

1.1 刷卡排污远程监测监控采样系统的架构

刷卡排污远程监测监控采样系统的架构构成主要是由中心平台与现场控制器构成。而中心平台包括前端通讯服务器软件、数据库及WEB 服务器软件这三部分。现场控制器则包括污水采样子系统、刷卡控制子系统、数据采集子系统，现场控制器能够有效地采集污水中的氨氮、COD 以及流量，可以在GPRS网络和中心平台之间进行数据的交换。现场控制器的污水采样、刷卡控制、数据采集子系统具有很强的独立性，既能够独立控制污染物总量，也能够协同控制。

1.2 刷卡排污远程监测监控采样系统的原理分析

刷卡排污远程监测监控采样系统是以物联网为基础，通过GPRS 来实现中心平台和现场控制器之间的通讯。物联网技术能够结合各种互联网与接入网来形成一个大大的智能化网络，在刷卡排污远程监测监控采样系统中现场端采集数据可以通过运用以太网以及WIFI 等物联网技术来实现通讯。

工业污水中污染物因子有很多，如氨氮、COD 等，监测污水中的污染物因子可以通过刷卡排污远程监测监控采样系统一次性实现，且该系统可以通过设置中心平台来控制相关污染物因子的允许排放的总量。通常情况下，污染物因子排放总量的计算公式为污染物浓度乘以废水流量。

2 刷卡排污远程监测监控采样系统的设计方略探究

在设计刷卡排污远程监测监控采样系统时，主要就是设计中心平台监控软件和现场控制器。下面就针对刷卡排污远程监测监控采样系统的中心平台监控软件、现场控制器展开设计与研究。

2.1 设计中心平台监控软件

在刷卡排污远程监测监控采样系统当中，中心平台监控软件是其重要内容和组成部分。在设计中心平台监控软件时，主要是以web 应用程序为基础，运用JAVA 语言开发，运用MySql数据库来对中心平台中的前端通讯服务器软件、数据库及其web 服务器软件进行设计。前端服务器软件能够对现场控制器发来的数据进行实时的解析，还能够将这些数据保存到数据库当中，还能够对相应的现场控制器下发控制命令。而web 服务器软件能够通过对现场控制器的运用来控制污染物排放总量，对企业的排污情况进行在线监测，对污水排放量进行科学、合理的核定，从而分配排放定额。同时web 服务器软件能够实现定向监管、智能控污以及强化执法。在控制阀门方面，各个职能部门可以通过运用IC 射频卡充值来对企业污染物总量进行控制，并通过对IC 射频卡的有效应用来进行合理收取排污费，这样更加快捷、智能和公正。通过运用刷卡排污远程监测监控采样系统，能够从技术上对污染超标或者排放超标较为严重或者停业整顿的企业进行有效监测和关闸控制，这也是我国环保职能部门行政执法的有效方式或者途径。

2.2 设计现场控制器

在设计刷卡排污远程监测监控采样系统时，现场控制器的设计是非常重要的环节。在设计现场控制器时，数据采集处理子系统、刷卡控制子系统、污水采样子系统的设计是非常重要的内容。

在设计数据采集子系统时，数据采集子系统的核心与重点就是工控控制主机，主要是由串口扩展、A/D 采集、液晶触摸屏等构成，串口扩展与A/D 采集模块主要能够对氨氮、COD 以及污水流量等信号进行采集与显示，然后在中心平台与刷卡控制子系统和污水采样子系统之间进行传输数据。使得监测因子的分、时、日、月、年等数据进行实时的保存与查询。但是为了能够保障工控控制主机的正常运行，需要配置相应的电池来保障在断电的情况下还能够正常运行。

在设计刷卡控制子系统时，该系统主要是由通信模块、IC卡、WM-17UC 射频读写器、液晶、主板等构成。设计刷卡控制子系统主要是为了能够控制阀门和实现刷卡充值的功能。在刷卡充值功能的设计上主要有两种形式，其一是在现场刷卡，然后在控制软件当中将企业排污允许量输入进来。其二是通过中心平台进行远程充值，然后再将充值金额下发到模块，与之前剩余的金额进行累计，再将金额和排污允许量一同输入控制软件当中。在刷卡排污远程监测监控采样系统当中，刷卡控制子系统能够对中心平台发来的总量数据进行实时接收和扣除，如果允许量是0，那么必须要实施关阀处理。与此同时，刷卡控制子系统也能够对中心平台发送的开、关阀命令进行实时接收，从而更加快捷、智能地对开、关阀进行处理。此外，刷卡控制子系统也具备良好的查询与记录功能。

在设计污水采样子系统时，其是由存储器、泵控制、温度检测、工业串口屏、时钟、单片机以及步进电机控制等内容构成。中心平台通过对污水中污染物因子的浓度值进行实时的监测，然后比较其上限值，如果发现超标就会对立即发送采集的命令，然后污水采样子系统就会接受命令来采样污水，并对采样的时间及存储瓶的号码进行及时的记录。污水采样子系统的采样方式有很多。当污水与采样器的距离比较远时，提升泵能够将污水提前采样到采样器附近的蓄水池当中，这样方便对污水进行及时采样。而在运用提升泵时，可以通过对继电器来对提升泵进行直接控制。在污水采样子系统中，蠕动泵能够将污水抽入瓶中，蠕动泵内压有软管，通过对软管的不断挤压来完成采样污水的工作。污水采样子系统中的分瓶器主要发挥着将污水采集到对应的瓶中，其通过对步进电机驱动摇臂的运用与控制来精确控制其位置，提升污水采集的效率与水平。

通过对刷卡排污远程监测监控采样系统中各个子系统的设计、研发以及应用，能够对企业排放的污水排放量进行合理、有效的控制，对于环境保护工作提供了更加便利、智能的条件。

3 结语

综上所述，环境污染问题已经成世界性的难题。在环境污染问题当中，水污染问题一直非常严重，其污染来源主要源于一些企业排放的废水等，对环境造成了非常大的伤害。为了能够更好地保护环境，减少污染物的排放，设计和运用刷卡排污远程监测监控采样系统，能够对企业污染排放量进行合理有效的监测与控制。通过对物联网技术的有效应用，以此来实现刷卡排污远程监测监控采样系统中各个子系统的优化设计，最终形成较为健全的刷卡排污远程监测监控采样系统，对企业排放的污染量、污染物等进行采集和控制，合理监控企业的废水、污染物等排放，以此加大环境保护力度，增强环保效应。