吉林省城鎮污水處理運營遠程監管系統應用技術研究

李波　于大偉

摘 要：針對吉林省城鎮污水處理情況，基于吉林省城鎮污水處理運營遠程監管系統應用技術研究項目支持，對項目研究加以分析并作出系統設計。

關鍵詞：污水處理系統；監管；重要性

1 研究背景

進入網絡時代，社會經濟迅猛發展，城鎮化水平不斷提高，城市基礎設施對網絡依賴程度逐漸加深。污水處理作為城市基礎建設一部分對網絡監管提出了新的需求。2007年，國務院節能減排工作方案明確要求，“十一五”期間全國城市污水處理率要高于70%，對網絡監管有了更高的要求。然而目前，國內只有廣東、上海、遼寧等幾個省份實現了城鎮污水處理在線監測管理。

2 研究內容

網絡監測在各行各業都有存在，在污水處理方面結合了傳感器技術、自動測量技術、計算機技術和通信網絡，并且基于在線自動分析儀器為核心，成為一個綜合的污水處理運營監管系統。該系統的開發和研究將填補吉林省城鎮污水處理網絡監管管理空白。城市污水處理在線監測管理系統能夠實現污水處理量及理化參數數據的自動監測和隨機監測，對在線監測設備非正常運轉情況以及對污水偷排、超標排放、設備閑置等情況實現自動報警，自動生成數據統計報表。本系統運行需要的費用低廉，有接口便于系統擴展；能夠實現不同區域部門數據資源的整合與共享。系統實現之后，未來研究方向為分布式網絡監管能力開發，大數據整合，云計算平臺搭建。現有數據監測基礎上利用視頻監測、通信、網絡技術、遠程遙視、視頻監控，對我國污水處理行業監管有一定借鑒意義。

現有研究基礎為單機版的污水處理運營監管系統，數據采集設備在現場，實時采集并利用GPRS技術將數據發送有固定IP的數據服務器上，服務器位于數據中心。將數據庫技術和GIS地理信息技術應用在監管系統開發上，主要完成以下研究與設計內容。

2.1 數據采集控制技術研究

遠程終端單元（RTU）作為實時監控的核心是監控管理的終端監控設備。包括三個基本工作：實時檢測、主動警告、和數據轉換及安全策略。實時檢測：將存儲到本地的數據用輪巡檢測技術檢測至本監控點，直接上報最新的狀態數據；設置監控點的RTU檢測時間表從而調整監控點檢測的參數周期，實現檢測策略多樣化。主動警告：RTU檢測到本地監控參數后會與內部參數限值表比較，向監控中心發出警報信息，根據報警信息做相應策略調整。數據轉換與安全策略：RTU得到數據之后做數據轉換，通過無線網絡收發并策劃安全策略，網絡通訊具有重連機制，能夠保證與監控中心無線通訊可靠。

2.2 數據傳輸技術研究

GPRS網絡是存在于應用層之下的承載網絡，通過SGSN進行用戶數據管理、安全性管理、位置管理以及接入控制等。而GPRS系統到外部網絡的連接和路由選擇是GGSN根據ANP信息進行的，要完成用戶的動態地址分配要配合HDCP服務器，由此完成外部數據包的傳送。利用GPRS技術將數據發送到具有固定IP地址和域名的網絡監控中心數據服務器的端口上。

2.3 開發監測中心信息管理模塊設計與研究

后臺數據庫用SQL server數據庫實現，GIS系統作為開發平臺，結合軟件集成。系統充分考慮業務發展、數據安全、系統穩定的因素，實現數據通訊和數據處理功能。監測中心數據通訊服務器運行完成同時對監測點數據實時數據接收、處理，并以統計報表和圖形的方式生成結果，最后實現組合查詢，以此完成系統參數配置管理。系統管理員權限劃分通過服務器的參數設置來實現，可以對系統參數、背景數據進行查詢統計，對系統整體運行和設備狀況進行監測和管理同時生成管理日志。信息監測管理是監測中心內部通過局域網采用B/S方式實現數據的共享和管理，同時利用互聯網技術，對各級城市污水處理主管部門授予不同的訪問權限，實現資源共享。建立全省相應比例尺GIS地理信息數據庫，并將形成的各種分析報表，趨勢圖表圖形，編輯有關數據，在web頁上發布。

2.4 系統優化研究

在上述研究的基礎上，對吉林省城鎮污水處理運營監管系統進行優化研究。

3 系統實現

3.1 進行需求分析和管理系統的總體設計，進行監測點在線儀器監測設計

與有關部門或單位在污水處理廠進、出口現場監測點安裝在線監測儀器，并且利用其監測探頭和傳感器來采集水量和水質參數，如：流量、PH值、COD值、總磷值和總氮值等，對水量和水質指標的在線、實時、自動監測。實現對監控點檢測策略的多樣化。

3.2 進行數據轉換和傳輸技術研究和實現

在現場監測點安裝數據采集通訊設備以進行數據采集傳輸，以此進行實時采集在線儀表監測儀器輸出的數據，對采集的數據進行自動處理、顯示及存儲，同時將數據利用GPRS發送到預先設定的IP地址或域名監控中心數據服務器端口。

3.3 進行開發監測中心信息管理模塊開發與研究

基于GIS信息管理平臺進行監控系統數據管理部分的開發，后臺采用SQL Server數據庫，并且結合其他軟件集合。實現對現場監測點數據進行實時數據采集、接收和數據處理，生成各種統計分析報表、趨勢圖表，用最直觀的圖形體現數據含義；對監測數據和統計值的組合查詢；完成系統參數配置和管理。

3.4 進行系統主界面設計、進行系統優化研究

主要包括數據監控、視頻監控；報表分析、廠區上報；企業信息、報警查詢、數據維護；政策公告、系統設置等。在上述研究的基礎上，對吉林省城鎮污水處理運營監管系統進行優化研究。

3.5 技術路線

采用的技術路線如下框圖。