污水流量數據SCADA監控系統方案
適用范圍：工廠流量、污水排放、水質、COD、壓力、溫度、自動采樣、污染物排放總量等數據
一、 系統設計目標
在工廠實時數據監測項目中，所涉及的污水處理、管網流量、溫度、壓力、過熱蒸汽熱量監測系統，很多必需無人值守設備或監測點，受到地形、氣候、監測范圍等因素影響，以及廠區內不同的分散監控點，不適合用有線通信和無線數傳電臺等數據傳輸方式， 而且有線通信和數傳電臺還具有移動性差、成本高、擴展性差、設備維護不方便等缺點，而中國移動GPRS網絡覆蓋面廣，具有高速的數據傳輸和永遠在線的特點，配合靈活的資費方式，使GPRS通訊在污水處理監控系統中的應用具有的性價比優勢。
由重慶兆易科技有限公司針對廠區內該系列問題開發的SCADA無線監控系統，采用性能的傳感器、處理系統，形成技術上的自動信號采集&處理監控系統，通過GPRS把前端設備遠傳至數據中心。
設計原則：
1、 適用性：由于客戶現場要求特殊，要求考慮防盜、無供電設施、距離監控中心較遠、等等原因，盡量選取一種技術成熟、可靠性高的傳輸方案，不過分追求技術的性，來達到監控系統的可靠運行。
2、 實用性：功能強大、用戶界面友好、報表等功能齊全，趨勢圖、日常維護簡單方便。在保證滿足應用的同時，又要體現出GPRS網絡系統的性，充分考慮網絡應用的現狀和未來發展趨勢。
3、 靈活性和擴展性：根據未來應用的需求和變化，應具備充分的接入能力和可擴展性，我們采用一種標準化接口，如以后系統改造增加I/O接口組態方便容易，設點成本很低，包括以后帶寬的擴展（
4、兼容性和經濟性：對于設備就緒的來說，改造成本一定要考慮，并且能夠限度地保證以后網絡改造對現有各種計算機軟硬件資源的可用性和連續性，限度地降低網絡系統的總體投資。
二、 系統組成
SCADA遠程測量系統包括：監測點、測控單元、供電系統、GPRS通信平臺、數據監控中心組成。
該系統可實現對企業廢水和工廠狀態的自動采樣、流量的在線監測和主要污染因子的在線監測；實時掌握企業污水排放情況及污染物排放總量，以及工廠作業流程中的狀態數據檢測，實現監測數據自動傳輸；由監測點對參數自動采集、處理、保存和遠程通訊傳輸，測中心站的計算機控制中心進行數據匯總、整理和綜合分析，且實時顯示。
(一) 監測點
廠區明渠流量監測點流量槽、明渠流量計、供電系統、測控終端等組成。
污水檢測：
利用各種傳感器或專用儀表，采集與污水處理有關的物理、化學參數。如污水處理設備運行狀況，工業用水進水流量/總量，排放污水流量/總量，污水PH值，污水的相對濁度等。
流量監測：
有時在廠區排放測流的地方，會遇到渠道流量大小問題，一般根據排放點流量大，水位流量關系穩定，通常在渠首記錄水位的動態變化來計算水量，波動范圍也很小。而有些排污點流量小，水位流量關系不穩定，在這種情況下需增設巴歇爾槽，通過記錄水位的動態變化來計算過水量。
流量計采用一體式超聲波液量儀，一體式超聲波流量計耗電低，它具有精度高，安裝方便，價格也便宜，支持4～20mA信號或者MODBUS標準協議的485信號。方便移動安裝，且為非接觸測量。在渠首設置巴歇爾槽，計量設施采用移動方式設計，隨時通過通信平臺發送數據到信息中心。
測控單元：
無線采集數傳終端RTU是該采集&傳輸系統的核心部分。其主要功能：
1）通過變送器及傳感器將現場數據采樣、A/D轉換、邏輯判斷、數據編碼、 數據處理和協議打包、存儲并向通信單元傳輸操作;
2）接受通信單元發來的信息和控制操作，處理并執行控制中心對采集參數的設置或機構操作；
3）液位計數據通信協議的編碼和解碼以及TCP/IP數據格式的打包；
4）供電方式多樣。
數據采集終端（DTU RTU）的通訊方式可以根據實際情況選擇SMS/GPRS/CDMA網絡，其他的工作參數如量程、開關量輸入模式、存儲周期、上報周期等可以通訊初始化軟件予以設置,由我司開發。設備可采集4～20mA、0～5V、232、485、脈沖信號、感觸點、開關信號。
供電系統：
供電系統是為了保證超聲波流量計和通信平臺正常的工作供電，可以選擇以下幾種方式：
一是太陽能供電：太陽能連續供電能保證產品有持續的工作電源，用于日照度比較強的北方比較適合。特點是：無需人工維護，工作簡單，能保證持續給儀表供電，缺點是較易人為損壞，投入成本高。
二是電瓶供電：支渠，斗渠的每個流量計旁邊配一臺48~72安時的DC12V電瓶，可以連續工1個月左右，農渠配12安時的電瓶，可保證工作48小時以上
三是支渠，斗渠配太陽能供電，農渠移動流量計配電瓶供電，方便移動攜帶。
(二) 通信平臺GPRS
1、安裝簡單方便。GPRS用戶可隨意分布和移動自己的網絡點，無須擔心線路的維護或有線在移機時導致的通訊中斷。建設新的點無需進行拉線，埋線等工作。
2、設備投資價格低。
3、通信資費便宜。目前各地移動公司對GPRS 資費包月比網絡資費還便宜。在GPRS網中，用戶只需與網絡建立一次連接，就可長時間的保持這種連接，并只在傳輸數據時才占用信道并被計費，保持時不占用信道不計費。這樣，營業點即不用頻繁建立連接，也不必支付傳輸間隙時的費用。
4、鏈路穩定可靠，掉線。
5、GPRS網絡接入速度快，提供了與現有數據網的無縫連接。
6、覆蓋較好，相比較很多無線數據網絡（集群，雙向傳呼，），其網絡覆蓋是。
7、接入時間短，分組交換接入時間縮短為少于1秒，能提供快速即時的連接。
8、支持IP協議和X.25協議以及VPN組網
(三) 數據監控中心
在調度控制中心安裝遠程GPRS監控中心服務器一臺。并利用現有的辦公局域網、INTERNET環境形成一套綜合的數據業務平臺。本系統的數據庫系統采用三維力控的數據庫軟件，這也是本系統的監控核心。力控數據庫軟件是一種全新的數據庫管理軟件，專門用于分布式客戶/服務器計算環境，具有強大的數據處理功能和完善的數據安全保證。目前我們采用的是標準CS架構的建設標準，及系統的數據庫存放在管理中心的服務器（計算機）上，如果客戶需要，我們也提供基于BS架構的中心軟件，可以通過網絡實現對外發布。數據中心軟件可以接收來自各個監控點的每個測控終端RTU傳上來的數據并進行處理。該軟件具備數據接收、數據顯示、數據存儲、數據查詢、生成曲線報表等多項功能，并可按用戶要求接入外部接口。
監測中心的數據接收服務器通過靜態IP（固定IP地址）接入Internet網，采用點對多點的組網方式，接收多個個監測點發來的數據
我們會根據客戶需要，模擬監控現場進行組態，可動態顯示前端數據的變化情況。
(四) 監控軟件功能
1、遠程動態監測功能。信息中心隨時通過軟件遠程召測流量、壓力、溫度、污水數據和歷史記錄。能把檢測參數在相應畫面和報表中顯示出來，并根據需要對其數據自動生成分析圖表和報表，并分類進行存儲，接受各種形式的查詢。
2、 遠程遙控功能。在數據中心通過軟件遠程控制警戒水位以及流量的預定值。
3、報警功能和事件。以水位檢測為例：按照客戶情況，一般汛期RTU半小時采集一次液位數據，枯水期2小時采集一次液位數據，超聲波流量計實現24小時全天候數據采集。提供多種報警檢查方式，支持傳統聲光報警、語音文件報警、支持操作人員報警機制。當超過預警水位時測報裝置將自動上報水位信息到監測站的計算機上，計算機的屏幕上將有顯示和蜂鳴器響起，同時把水位信息上報。
4、大型數據庫功能。所有數據信息都會自動保存在中心服務器的大型數據庫中，便于歷史數據檢索和數據分析。
5、分析曲線。根據數據庫繪制實時曲線圖和歷史趨勢曲線圖，只需簡單輸入點名和選擇相應參數。
6、歷史報表。能根據需要按不同的時間周期如日、周、年、月等自動生成各種報表（如發電量日報表；月報表等，以及液位歷史報表）。對數據存儲的時間范圍間隔起始時間等可任意，也可根據時間來查詢。對于匯總數據按的時間段進行列表和圖形方式分析，。列表分析以表格的方式給出上述數據，圖形方式通過曲線、柱狀和餅狀等圖形直觀的顯示。
7、系統擴展功能。增減監測點容易，預留40%以上的擴展空間，64點I/O通道預留足夠小型水電站日后擴容。
