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1、水质在线监测系统【引言】进入 21 世纪，随着现代工业的飞速发展,环境问题受到全社会的高度关注；水作为自然环境的最重要资源，其污染问题日益严重，水质监测的意义在于：1.为确定水质标准提供数据，具有法律意义；2.判别水质情况，预报水质的污染趋势；3.为不同用途的用水提供水源；4.为环境科学研究提供数据；5.可提高生产工艺和净化设备的工作效益；【总体设计 】水质在线自动监测系统是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感器技术、自动测量技术，自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性的在线自动监测数据，统计、处理监测数据，并可将数据输入中心数据库或上网。收集并长
2、期存储指定的监测数据及各种运行资料、环境资料等。1系统架构设计1.1 总体结构水质在线自动监测系统由水资源信息采集中心、水质监测站等组成。监测站的水质信息依托数据通信骨干网和利用名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - GPRS 作为备用通道实时传送到水资源信息采集中心，经中心分析、处理后及时传送到数据中心。同时，水资源信息采集中将人工定期采集的水资源信息和机动应急巡测的信息经整理、录入后上传至数据中心。系统结构图：1.2
3、 水资源信息采集中心硬件：数据库服务器、数据处理计算机、网络打印机以及UPS 电源等。基站工控机水质在线检测系统PLC 控制系统取水单元水样预处理清洗除藻防雷、辅助空气反吹系统氨氮总有机碳温度湿度Ph 溶解氧电导模拟信号I/O 电源系统485 总线名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 软件：数据库管理系统软件、水质数据库软件、自动监测站监控管理软件、数据分析整编软件、信息服务软件以及操作系统软件等。1.3 监测站监测站
4、与采集中心间的通信线路选用光纤，配置一对光纤收发器；采用无线自动备份线路，选用GPRS 调制解调器。2.系统集成方案水质监测基站系统由以下几部分构成：2.1 取水单元由杂物隔离网、取样浮子、自吸水泵、压力流量传感器和采水管道组成。并由PLC 控制、监测其运行状态。2.2 水样预处理单元当预处理单元运行异常时，PLC 会及时切断该增压泵电源，同时启动备用泵，并以多种方式向上级计算机发出警报信息以便维护人员在第一时间排除故障。2.3 辅助分析单元主要包括：自来水、空压气、除藻、纯水制备等。由基站管理软件控制，分别实现管路供气、管路除藻；并通过PLC 控制的电磁阀实现管路切换。2.4 水质监测分析单
5、元主要功能有：自动量程转换、遥控、标准输出接口和数字显示、自动清洗、状态自检和报警、干运转和断电保护、来电名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 自动恢复等；其中C0D、氨氮、 T0C 、总磷、总氮等仪器具有自动标定校正功能。2.5 PLC 控制系统PLC 系统控制单元由CPU 模块、电源模块、 Dl 模块、 D0模块、 Al 模块以及机座等组成。PLC 通过与监测站工控机的通讯，从而实现对各个检测站设备的控制。3.系统
6、软件设计3.1 采集中心站软件中心站软件的主要功能有：1)实时的数据采集与处理：系统对采集的数据进行处理分析，形成曲线和趋势。2)数据存储：对实时采集的数据进行定时统计和计算，把其结果存放在数据库中。3)数据显示输出：主要把各种实测的数据以一定的形式(表格、示意图、监控图等)显示。4)数据打印输出：系统提供了将各种报表和过程曲线等图形在打印机上输出。5)查询：全面地查询实时水情、水质，历史水情、水质，并进行统计分析。6)数据库维护：包括监控服务、数据备份、安全管理、性能调整、故障排除等。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - -
7、 - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 7)系统设置：包括权限设定、设置过程线天数、设置数据刷新时间、设置是否超标水质。8)系统运行监测：对各遥测点实时运行参数进行监测，同时也对水位、阀门状态、泵机运行情况等进行实时监控。9)数据统计、分析：对实时采集的数据进行定时统计和计算，并将结果存入数据库。10)远程数据通信：内部各设备之间的通信由网上连接，采用以太网结构；网内和网外的通信，则支持超短波、卫星广域网、局域网计算机网、地面微波广域网和程控电话线路等各种通信方式。3.2 水质监测基站软件现场控制主要由ICS 现场工控机 C4
8、004 、PLC 、传感器、检测设备等完成。系统软件包括：水样采集与控制子模块系统、数据采集与控制子模块系统、信息传输子模块系统、信息处理子模块系统。3.2.1 水样采集与控制子系统根据自身监测到的相应管路的压力、流量、液位状况，启动相应的设备。根据用户设定的参数自动定时地完成具体的执行动作。3.2.2 数据采集与控制子系统多参数数据采集；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 仪器数据采集；其他数据采集；3.2.3 信
9、息传输子系统PSTN 模式；GSM 模式；GPRS 模式；3.2.4 信息处理子系统信息处理子系统主要是对采集的数据进行基站级处理，包括各种条件下的数据查询、多种数据方式显示、监测结果的日、周、月、季、年报表打印、系统及仪器的状态巡检、相应远程中心站的各种监控指令等功能。【结束语 】首先，为了保证整个系统能稳定有效地运行，在监控软件中采用了多线程与临界资源相结合的技术，实现了与系统的交互却又不干扰的实时控制功能。其次，监控软件采用数据库与操作系统及系统初始化技术，实现了停电数据保护，来电自动恢复到初始状态的功能。另外，为了避免由于工控机死机而产生系统无法正常运行的情况，系统采用了看门狗技术，在工控机死机5 分钟后，工控机自动复位，有关信息被载入系统日志，系统开始正常运行。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -