摘要：本文提供了一種基于2G、3G、4G無線采集傳輸終端通信技術(shù)的水處理遠(yuǎn)程監(jiān)測方案，簡要介紹了無線網(wǎng)絡(luò)的基本知識，無線數(shù)據(jù)采集傳輸終端技術(shù)，描述了無線數(shù)據(jù)采集傳輸終端RTU應(yīng)用于水處理的實(shí)現(xiàn)方法。通過實(shí)際應(yīng)用，獲得了理想的效果。

關(guān)鍵詞：2G、3G、4G；無線采集傳輸；無線采集傳輸終端RTU；才茂通信RTU；

一、方案背景

隨著城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，對城市環(huán)境保護(hù)的要求也越來越高。政府有關(guān)部門為此加強(qiáng)了污水處理的步伐，加大了治理力度。各地環(huán)保部門為了掌握水質(zhì)監(jiān)測和環(huán)境信息管理的需要，需對轄區(qū)內(nèi)各有關(guān)水質(zhì)利用遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)控，使其出水水質(zhì)符合污水處理標(biāo)準(zhǔn)并達(dá)標(biāo)排放。

由于各環(huán)保部門轄區(qū)內(nèi)各污水處理設(shè)施相對分散，為便于監(jiān)測管理，系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)需要能夠?qū)崿F(xiàn)電腦、移動(dòng)平板、手機(jī)APP等方式的操作管理，同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對pH 、DO、水溫、水量等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測的功能，系統(tǒng)要能實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)、水泵與自控系統(tǒng)等的故障信息的反映功能，并能實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)、水泵的遠(yuǎn)程控制啟停功能等。

二、方案思路

基于環(huán)境保護(hù)部門的實(shí)際需求，我們認(rèn)為利用2G/3G/4G無線傳輸技術(shù)，基于移動(dòng)運(yùn)營商的無線網(wǎng)絡(luò)，采用具有無線遠(yuǎn)程測控功能與技術(shù)的無線遠(yuǎn)程測控終端設(shè)備（RTU）及其平臺管理系統(tǒng)，以便為環(huán)境保護(hù)部門的生活污水出水水質(zhì)提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集、傳輸、遠(yuǎn)程管理與控制等功能，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測監(jiān)控的遠(yuǎn)程管理。

三、關(guān)于2G/3G/4G無線通信

2G/3G/4G業(yè)務(wù)，具有接入迅速、永遠(yuǎn)在線、流量計(jì)費(fèi)等特點(diǎn)，在遠(yuǎn)程突發(fā)性數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸中有不可比擬的優(yōu)勢，特別適合于頻發(fā)小數(shù)據(jù)量的污水處理監(jiān)測的實(shí)時(shí)傳輸，在其他行業(yè)上也有普遍特殊的應(yīng)用：

如：

電力系統(tǒng)城市中壓低壓電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動(dòng)補(bǔ)償

熱力熱網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和維護(hù)

氣象實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)

城市公用事業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)控維護(hù)系統(tǒng)

煤氣調(diào)壓站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)控制

智慧農(nóng)業(yè)信息化遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)

……

四、關(guān)于無線遠(yuǎn)程測控終端技術(shù)

無線遠(yuǎn)程測控終端，其英譯為Remote Terminal Unit，通常簡稱為RTU，是一組應(yīng)用了集數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制與無線通訊功能為一體的無線終端控制產(chǎn)品，屬終端控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對現(xiàn)場信號、工業(yè)設(shè)備的監(jiān)測和控制。是構(gòu)成遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺系統(tǒng)的前端核心裝置，具有信號輸入輸出接口，可與各污水處理設(shè)施或裝置的傳感設(shè)備連接，由于其具有無線通訊功能，支持2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)，可直接連接以太網(wǎng)。RTU技術(shù)結(jié)合云設(shè)備管理平臺軟件，構(gòu)成一套完整的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，可很好地實(shí)現(xiàn)各環(huán)境保護(hù)部門對現(xiàn)場各相關(guān)污水處理監(jiān)測裝置的遙測、遙控、遙信和遙調(diào)等功能。

五、應(yīng)用分析

根據(jù)對各環(huán)保部門的多方實(shí)地考察與了解，以及我們與各地污水處理成功的項(xiàng)目案例來看，一般環(huán)保部門下轄的污水處理設(shè)施，分設(shè)于各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)街道或村級污水處理站。各污水處理設(shè)施有相關(guān)的污水處理傳感裝置，需要采集傳輸如pH 、DO、水溫、水量等，這類傳感裝置的數(shù)據(jù)一般為數(shù)字量數(shù)據(jù)，可以與RTU無線遠(yuǎn)程測控終端設(shè)備的RS232或RS485直接連接傳輸。另因污水處理的需要，現(xiàn)場還有風(fēng)機(jī)、水泵、自控系統(tǒng)等設(shè)備，當(dāng)這些主要設(shè)備故障時(shí)，要能實(shí)時(shí)的反饋相關(guān)信息，并且要能夠?qū)ζ溥M(jìn)行遠(yuǎn)程啟動(dòng)與關(guān)閉。這就要求RTU無線遠(yuǎn)程測控終端設(shè)備要具備對設(shè)備的監(jiān)測與信息上報(bào)功能，同時(shí)還須具備標(biāo)準(zhǔn)變送器信號和電平信號跳變功能，以及RTU云設(shè)備管理平臺軟件具有遠(yuǎn)程控制的功能。

六、系統(tǒng)組成

本方案系統(tǒng)主要由RTU無線遠(yuǎn)程測控終端設(shè)備、2G/3G/4G無線通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)及有線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)通信設(shè)備、服務(wù)器及RTU云設(shè)備管理平臺軟件等組成。

6.1、各水質(zhì)傳感裝置、風(fēng)機(jī)、水泵、自控系統(tǒng)等；

6.2、RTU無線遠(yuǎn)程測控終端設(shè)備；

6.3、2G/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)及有線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；

6.4、服務(wù)器；

6.5、RTU云設(shè)備管理平臺軟件；

七、組網(wǎng)應(yīng)用

7.1、設(shè)備的連接：各污水處理設(shè)施pH 、DO、水溫、水量傳感裝置通過RS232或RS485等接口與才茂通信的RTU一對一連接；

7.2、服務(wù)端的部暑：在監(jiān)控中心這一端，分配一套機(jī)架式服務(wù)器作為服務(wù)器硬件設(shè)備。服務(wù)器硬件設(shè)備用于部暑RTU云設(shè)備管理平臺軟件，該平臺軟件為B/S架構(gòu)，用于管理接收及發(fā)送傳感裝置采集傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；

7.3、數(shù)據(jù)通道的架設(shè)：給服務(wù)器這一端申請使用一個(gè)固定IP地址，在與服務(wù)器連接的路由器這一端開設(shè)一個(gè)未曾使用的端口號，將這個(gè)服務(wù)器的IP地址與端口號配置到才茂通信的RTU，當(dāng)RTU相關(guān)設(shè)備啟用時(shí)，數(shù)據(jù)通過此通道傳輸；

7.4、數(shù)據(jù)的傳輸：當(dāng)RTU啟用時(shí)，即會(huì)通過2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心服務(wù)器建立透明傳輸通道，此時(shí)RTU即能夠收到來自各傳感裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)，通過RTU本身的無線遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)透傳功能，將數(shù)據(jù)原封不動(dòng)的發(fā)送到監(jiān)控中心服務(wù)器，運(yùn)用RTU云設(shè)備管理平臺軟件的功能，也可以發(fā)送控制指令給RTU，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理、控制與統(tǒng)計(jì)；

八、系統(tǒng)拓樸圖

九、系統(tǒng)功能

遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控平臺系統(tǒng)，主要可實(shí)現(xiàn)以下功能：

9.1、RTU無線遠(yuǎn)程測控終端設(shè)備:

RTU無線遠(yuǎn)程測控終端設(shè)備集成了模擬信號采集、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、計(jì)數(shù)和無線數(shù)據(jù)通信于一體的高性能測控裝置，支持以太網(wǎng)通信，串口通信，RS485 通信和4G/3G/2G 無線數(shù)據(jù)通信于一體。

可以直接接入各種傳感器、標(biāo)準(zhǔn)變送器信號、儀表等輸出的模擬信號、電平信號、干觸點(diǎn)、脈沖信號等。

可實(shí)現(xiàn)對pH、DO、水溫、水量等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測。

與各水泵、風(fēng)機(jī)連接，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺管理軟件的PWM功能或繼電器功能，可實(shí)現(xiàn)對水泵、風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程控制啟動(dòng)或停機(jī)工作。

9.2、RTU云設(shè)備管理平臺軟件 功能

RTU云設(shè)備管理平臺軟件具有用戶管理、系統(tǒng)管理、采集控制、遠(yuǎn)程升級、遠(yuǎn)程配置、主動(dòng)報(bào)警、主動(dòng)上報(bào)等功能。

與才茂通信RTU無線遠(yuǎn)程測控終端設(shè)備系列設(shè)備配套使用。能夠?qū)崿F(xiàn)對各類傳感 器的數(shù)據(jù)采集與無線傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測控制與管理功能。

可根據(jù)管理對象的不同，設(shè)置不同的訪問權(quán)限，如基本操作員只具有采集控制、遠(yuǎn)程配置、查詢、統(tǒng)計(jì)等基本功能，管理員除具有這些操作功能外，還具有高級管理、遠(yuǎn)程升級、注冊管理與用戶管理等功能。

可設(shè)定是否允許主動(dòng)上報(bào)的動(dòng)作、設(shè)定上報(bào)的內(nèi)容、上報(bào)的網(wǎng)絡(luò)方式（手機(jī)報(bào)警+系統(tǒng)報(bào)警）、上報(bào)的時(shí)間間隔、上報(bào)信息的接收的手機(jī)號碼等條件。當(dāng)與風(fēng)機(jī)、水泵或其他自控系統(tǒng)設(shè)備連接，可以實(shí)時(shí)反應(yīng)該設(shè)備的故障信息。

通過遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺管理軟件的PWM功能或繼電器功能，可實(shí)現(xiàn)對水泵、風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程控制啟動(dòng)或停機(jī)工作。

具有查詢統(tǒng)計(jì)功能，可按月或時(shí)間段對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢并匯總形成報(bào)表，也可實(shí)現(xiàn)每座設(shè)施污水處理數(shù)量日、月等的統(tǒng)計(jì)，形成報(bào)表以供管理決策使用。

十、系統(tǒng)可行性

基于此，利用2G/3G/4G無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，基于服務(wù)端應(yīng)用寬帶有線網(wǎng)絡(luò)提供固定IP或者動(dòng)態(tài)IP（可用域名綁定）以及端口號，將這些服務(wù)端參數(shù)設(shè)置在才茂通信RTU無線遠(yuǎn)程測控終端設(shè)備上，利用它能夠自動(dòng)解析域名地址，連接到服務(wù)端的RTU云設(shè)備管理平臺軟件，可以為環(huán)境保護(hù)部門的生活污水出水水質(zhì)提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集、傳輸、遠(yuǎn)程管理與控制等功能，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測監(jiān)控的遠(yuǎn)程管理，是一套上佳的遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控平臺方案。