污水集中排放监控终端的设计和实现

　　0 引言

　　近年来，城市污水处理产业进入快速发展期。污水排放企业将污水集中排放到污水处理厂进行集中污水处理，排污企业根据排污量缴费。而传统的污水排放量主要是由人工对排污企业的现场流量计进行抄收，但这种由于排污企业比较分散而显得方法费时费力，因此，设计了一套针对污水排放企业的集中监控系统。通过系统采集排污企业的污水排放实时流量、流速、电机状态等现场数据，集中传输到污水处

　　理厂的监控中心，并通过监控中心实时控制现场污水排放。

　　1 污水集中排放监控系统概述

　　污水处理集中监控系统框图如图1所示：

图 1
污水排放集中监控系统框图

　　集中监控系统包括三层：顶层、中间层、底层。

　　顶层为监控中心的上位机，负责系统的监控任务，通过Internet接入完成和无线数据收发器(DTU)之间的通信，在这里可以看到底层各个部分的实时情况，并可对底层的一些部分进行控制。

　　中间层为污水排放监控终端，负责数据的处理和传输，并控制底层的执行机构和采集底层现场数据。它既是各个现场对象的数据采集器，又是这些数据处理和集中传输的部分。

　　底层为现场数据采集和控制单元，能够对上位机过来的数据进行处理，并且能使外围的电路执行相应的动作，同时也能够对周边环境中的模拟量进行数据采集，并发送给监控终端。

　　2 监控终端系统设计

　　2.1 系统功能要求

　　根据监控系统的要求，监控终端必须具备以下功能：

　　(1)能够采集污水流量计的数据，包括累计流量、实时流量、流速等参数。

　　(2)能够根据污水排放企业的交费情况，控制企业是否可以排放污水。

　　(3)能够通过远程控制系统的运行。

　　(4)在网络不佳或其他特殊的情况能够本地控制系统的运行。

　　(5)系统的进行必要经过授权。

　　(6)系统在断电的情况下，必须能运行关阀指令，在关阀后系统关闭。

　　功能系统的以上要求，采用了2片ATMEGA128作为处理器，一方面解决了ATMEGA128本身UART不足的问题，同时减轻了主CPU的工作量，使系统能够稳定运行。

　　2.2 系统结构框图

　　根据上述要求。监控终端系统结构图如图2所示。

图 2
监控终端系统结构图

　　系统采用2片ATMEGA128作为处理器，通过SPI构成了主从式通信。主CPU负责人机交互、非接触式IC卡读卡、断电检测以及对水泵阀门的控制。从机负责和流量计的通信以及通过无线数据收发器(DTU)完成数据到监控中心的上传和监控命令的下传。