刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計

張榮華(南通市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)通盛排水有限公司，江蘇 南通 226000)

0 引言

目前，在工業(yè)不斷發(fā)展的同時，工業(yè)污水對環(huán)境的污染問題也變得日益嚴(yán)重。人們在監(jiān)控企業(yè)污水排量的同時，沒有對污水中污染物的成分及其危害性進(jìn)行有效的檢測與監(jiān)測，這對于緩解和消除工業(yè)污水對環(huán)境污染問題是十分不利的。為了能夠更好地控制污水的排放，加強對污水排放是否超標(biāo)的檢測控制，必須建立污水排放控制平臺。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)及其集成技術(shù)不斷發(fā)展的大環(huán)境下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也取得更加長遠(yuǎn)的發(fā)展。通過對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的綜合利用，結(jié)合工業(yè)企業(yè)污水排放的實際情況，設(shè)計一種刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)，按照污染物總量來實現(xiàn)控制與預(yù)付費勢在必行。刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)能夠?qū)Χ喾矫娴男畔⑦M(jìn)行集成，建立一個功能多樣化的資源服務(wù)共享平臺，能夠?qū)ζ髽I(yè)的排污實現(xiàn)有效的控制，還能夠監(jiān)測和采樣污水中超標(biāo)的因子參數(shù)，從而為我國環(huán)保部門的科學(xué)決策提供了有利的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和保障。

1 刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)的架構(gòu)與原理分析

1.1 刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)的架構(gòu)

刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)的架構(gòu)構(gòu)成主要是由中心平臺與現(xiàn)場控制器構(gòu)成。而中心平臺包括前端通訊服務(wù)器軟件、數(shù)據(jù)庫及WEB 服務(wù)器軟件這三部分。現(xiàn)場控制器則包括污水采樣子系統(tǒng)、刷卡控制子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，現(xiàn)場控制器能夠有效地采集污水中的氨氮、COD 以及流量，可以在GPRS網(wǎng)絡(luò)和中心平臺之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。現(xiàn)場控制器的污水采樣、刷卡控制、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)具有很強的獨立性，既能夠獨立控制污染物總量，也能夠協(xié)同控制。

1.2 刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)的原理分析

刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，通過GPRS 來實現(xiàn)中心平臺和現(xiàn)場控制器之間的通訊。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠結(jié)合各種互聯(lián)網(wǎng)與接入網(wǎng)來形成一個大大的智能化網(wǎng)絡(luò)，在刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)中現(xiàn)場端采集數(shù)據(jù)可以通過運用以太網(wǎng)以及WIFI 等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實現(xiàn)通訊。

工業(yè)污水中污染物因子有很多，如氨氮、COD 等，監(jiān)測污水中的污染物因子可以通過刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)一次性實現(xiàn)，且該系統(tǒng)可以通過設(shè)置中心平臺來控制相關(guān)污染物因子的允許排放的總量。通常情況下，污染物因子排放總量的計算公式為污染物濃度乘以廢水流量。

2 刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計方略探究

在設(shè)計刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)時，主要就是設(shè)計中心平臺監(jiān)控軟件和現(xiàn)場控制器。下面就針對刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)的中心平臺監(jiān)控軟件、現(xiàn)場控制器展開設(shè)計與研究。

2.1 設(shè)計中心平臺監(jiān)控軟件

在刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)當(dāng)中，中心平臺監(jiān)控軟件是其重要內(nèi)容和組成部分。在設(shè)計中心平臺監(jiān)控軟件時，主要是以web 應(yīng)用程序為基礎(chǔ)，運用JAVA 語言開發(fā)，運用MySql數(shù)據(jù)庫來對中心平臺中的前端通訊服務(wù)器軟件、數(shù)據(jù)庫及其web 服務(wù)器軟件進(jìn)行設(shè)計。前端服務(wù)器軟件能夠?qū)ΜF(xiàn)場控制器發(fā)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的解析，還能夠?qū)⑦@些數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，還能夠?qū)ο鄳?yīng)的現(xiàn)場控制器下發(fā)控制命令。而web 服務(wù)器軟件能夠通過對現(xiàn)場控制器的運用來控制污染物排放總量，對企業(yè)的排污情況進(jìn)行在線監(jiān)測，對污水排放量進(jìn)行科學(xué)、合理的核定，從而分配排放定額。同時web 服務(wù)器軟件能夠?qū)崿F(xiàn)定向監(jiān)管、智能控污以及強化執(zhí)法。在控制閥門方面，各個職能部門可以通過運用IC 射頻卡充值來對企業(yè)污染物總量進(jìn)行控制，并通過對IC 射頻卡的有效應(yīng)用來進(jìn)行合理收取排污費，這樣更加快捷、智能和公正。通過運用刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)，能夠從技術(shù)上對污染超標(biāo)或者排放超標(biāo)較為嚴(yán)重或者停業(yè)整頓的企業(yè)進(jìn)行有效監(jiān)測和關(guān)閘控制，這也是我國環(huán)保職能部門行政執(zhí)法的有效方式或者途徑。

2.2 設(shè)計現(xiàn)場控制器

在設(shè)計刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)時，現(xiàn)場控制器的設(shè)計是非常重要的環(huán)節(jié)。在設(shè)計現(xiàn)場控制器時，數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)、刷卡控制子系統(tǒng)、污水采樣子系統(tǒng)的設(shè)計是非常重要的內(nèi)容。

在設(shè)計數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)時，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的核心與重點就是工控控制主機，主要是由串口擴展、A/D 采集、液晶觸摸屏等構(gòu)成，串口擴展與A/D 采集模塊主要能夠?qū)Π钡OD 以及污水流量等信號進(jìn)行采集與顯示，然后在中心平臺與刷卡控制子系統(tǒng)和污水采樣子系統(tǒng)之間進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)。使得監(jiān)測因子的分、時、日、月、年等數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的保存與查詢。但是為了能夠保障工控控制主機的正常運行，需要配置相應(yīng)的電池來保障在斷電的情況下還能夠正常運行。

在設(shè)計刷卡控制子系統(tǒng)時，該系統(tǒng)主要是由通信模塊、IC卡、WM-17UC 射頻讀寫器、液晶、主板等構(gòu)成。設(shè)計刷卡控制子系統(tǒng)主要是為了能夠控制閥門和實現(xiàn)刷卡充值的功能。在刷卡充值功能的設(shè)計上主要有兩種形式，其一是在現(xiàn)場刷卡，然后在控制軟件當(dāng)中將企業(yè)排污允許量輸入進(jìn)來。其二是通過中心平臺進(jìn)行遠(yuǎn)程充值，然后再將充值金額下發(fā)到模塊，與之前剩余的金額進(jìn)行累計，再將金額和排污允許量一同輸入控制軟件當(dāng)中。在刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)當(dāng)中，刷卡控制子系統(tǒng)能夠?qū)χ行钠脚_發(fā)來的總量數(shù)據(jù)進(jìn)行實時接收和扣除，如果允許量是0，那么必須要實施關(guān)閥處理。與此同時，刷卡控制子系統(tǒng)也能夠?qū)χ行钠脚_發(fā)送的開、關(guān)閥命令進(jìn)行實時接收，從而更加快捷、智能地對開、關(guān)閥進(jìn)行處理。此外，刷卡控制子系統(tǒng)也具備良好的查詢與記錄功能。

在設(shè)計污水采樣子系統(tǒng)時，其是由存儲器、泵控制、溫度檢測、工業(yè)串口屏、時鐘、單片機以及步進(jìn)電機控制等內(nèi)容構(gòu)成。中心平臺通過對污水中污染物因子的濃度值進(jìn)行實時的監(jiān)測，然后比較其上限值，如果發(fā)現(xiàn)超標(biāo)就會對立即發(fā)送采集的命令，然后污水采樣子系統(tǒng)就會接受命令來采樣污水，并對采樣的時間及存儲瓶的號碼進(jìn)行及時的記錄。污水采樣子系統(tǒng)的采樣方式有很多。當(dāng)污水與采樣器的距離比較遠(yuǎn)時，提升泵能夠?qū)⑽鬯崆安蓸拥讲蓸悠鞲浇男钏禺?dāng)中，這樣方便對污水進(jìn)行及時采樣。而在運用提升泵時，可以通過對繼電器來對提升泵進(jìn)行直接控制。在污水采樣子系統(tǒng)中，蠕動泵能夠?qū)⑽鬯槿肫恐校鋭颖脙?nèi)壓有軟管，通過對軟管的不斷擠壓來完成采樣污水的工作。污水采樣子系統(tǒng)中的分瓶器主要發(fā)揮著將污水采集到對應(yīng)的瓶中，其通過對步進(jìn)電機驅(qū)動搖臂的運用與控制來精確控制其位置，提升污水采集的效率與水平。

通過對刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)的設(shè)計、研發(fā)以及應(yīng)用，能夠?qū)ζ髽I(yè)排放的污水排放量進(jìn)行合理、有效的控制，對于環(huán)境保護(hù)工作提供了更加便利、智能的條件。

3 結(jié)語

綜上所述，環(huán)境污染問題已經(jīng)成世界性的難題。在環(huán)境污染問題當(dāng)中，水污染問題一直非常嚴(yán)重，其污染來源主要源于一些企業(yè)排放的廢水等，對環(huán)境造成了非常大的傷害。為了能夠更好地保護(hù)環(huán)境，減少污染物的排放，設(shè)計和運用刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)，能夠?qū)ζ髽I(yè)污染排放量進(jìn)行合理有效的監(jiān)測與控制。通過對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有效應(yīng)用，以此來實現(xiàn)刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，最終形成較為健全的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)，對企業(yè)排放的污染量、污染物等進(jìn)行采集和控制，合理監(jiān)控企業(yè)的廢水、污染物等排放，以此加大環(huán)境保護(hù)力度，增強環(huán)保效應(yīng)。