自动化远程智能监控系统在污水处理中的应用
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摘要：文章通过对远程智能监控系统软硬件配置与功能、现场总线技术在远程智能监控中的应用、远程通讯程序的应用与功能、人机界面操作站的应用这四个方面的阐释，分析了远程智能监控系统的应用在污水处理中自动化的实现及其功能与作用。
关键词：污水处理；监控系统；远程通讯；远程智能监控；现场总线技术；人机界面操作站
中图分类号：TU996 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）33-0046-03
1 概述
在工业污水处理中，由于现场作业的环境比较恶劣，传统的人工定期监控方法是难以做到快速反应、及时决策的。工作人员可以在远离工作现场的控制室通过远程监控系统发出控制指令，通过通信网络对设备实施控制。海川OPIM系统是一套能够实现高效、快捷、低成本智能化的远程监控系统，通过该系统可以实现对工业污水处理系统远程监控的目的。
2 远程智能监控系统软硬件配置与功能
2.1 PLC控制站自动化控制方式及功能
为确保污水处理工艺和设备能够长期安全可靠地运行，需要建立一套集管理和控制为一体的智能控制系统。而OPIM远程管理系统是根据实际情况，采用工业控制计算机、PLC可编程序控制器和常规检测仪表设计的一套运行可靠的城市污水处理厂自动控制系统。
OPIM远程智能监控系统污水处理设备是由排污泵、传送机、配电设备、进水泵、栅格机、传感器和检测仪表组成的。而这些设备都需要PLC进行通信，通信的信号包括数字量的输入、输出以及模拟量的输入、输出。PLC系统运行的两种控制方式是中央远程控制和就地控制，中央远程控制方式的生成是在现场开关切换到自动的情况下，泵、风机等设备的开、停以及灵活切换到不同的工作状态的控制，都是按照预先编制的控制程序由PLC完成的，完全不需要工作人员的干预。而就地控制则通过现场开关切换到手动，它的装置一般设在控制设备附近，设备直接由现场开关控制、调试或
维修。
海川OPIM远程智能监控系统既可以对设备开关量进行控制和对现场的模拟量进行调节，同时又可以及时掌握和了解污水厂工艺各流程的运行状态、工艺参数的变化及大小，是一套集管理和控制为一体的智能控制系统。它优化了各工艺流程的运行，保证了出水水质，降低了处理成本，提高了运行管理水平，使水厂能够长期正常稳定地运行。
2.2 上位机监控系统的功能与作用
海川OPIM上位机监控系统主要是通过高级语言的编写实现其对所有参数、运行状态的显示、监测以及控制的功能的，它的主要功能和作用有：对软件设置保护系统，实行多种身份认证，以免系统的无故中断；直接控制现场设备，24小时监测各个水厂的现场状态，有任何状态以第一时间预警或启动停止各类阀门、类泵、风机；对远程数据进行采集、监控和程序更新，数据双通道冗余，提供参数监测流程图以及模拟趋势图、显示图等动态画面的显示。
2.3 下位机监控系统的功能与作用
海川OPIM下位机监控系统的程序设计采用模块化的方式，根据设备的实际情况，可以分成几个程序块，每个程序块对应相应的任务及设备程序指令，由主程序通过控制功能和通讯数据进行统一控制，主程序负责调用子程序完成预期的各种功能和任务。同时把污水处理的流程分成几个分流程，每一个分流程具有一定的功能。海川OPIM系统能够监控生产过程的每一环节设备运行情况和现场视频，对数据的统计分析和报警系统能够实时地传送设备信息给操作员。
当数据被判断为异常情况时，海川OPIM系统的下位机停止给上位机传输数据，并进行自我检查和调整。当数据在正常范围之内时，下位机才实现与上位机数据的正常交换。若上位机判断数据属实，则上位机将与检测预设的Internet互联网网络IP地址进行有效连接。反之，则通过警报系统将信息及时发送给相关工作人员。
3.1 污水处理过程中的自动化
海川OPIM管理系统加强了污水处理设施的运行、检测和管理，真正实现了计算机的计算、报警、控制和实时记录。OPIM自动控制系统在污水处理中的应用是以PLC构成的集散监控系统为处理自动化的主流的。人们对污水处理的自动化要求由于计算机水平的不断提高和PLC功能的提升而越来越高，而现场总线作为一项自动控制领域的新兴技术在不断发展着。
3.2 现场总线应用的功能与作用
现场总线是当前最先进的自动化控制技术，对污水处理厂的生产过程进行控制。污水处理厂的主要特点就是电机的数量和种类繁多，由于不同的要求需要在现场设备和中央控制中心大量传输数据，而海川OPIM管理系统能高速传输100M和1000M的数据和有较好的信息集成能力，能满足污水处理厂的自动化要求。
支持单主和多主的总线系统的总线上站点数量较多，中央控制器的主站负责交换分散的信息，全面访问现场仪表和进行数据交换。从站可以是PLC、传感器和驱动器。由于PLC和PC需要传输大量的数据，海川OPIM现场总线可利用通讯关系统一分散的应用过程于统一共用工程当中，从而实现虚拟设备VFD与现场实际的通讯。由于海川OPIM现场总线与工程设备直接连接，将现场的传感器和执行器互联成通讯网络，实现了不同现场设备间的资源共享。同时将现场采集的运行参数和故障信息传送到中央控制室，实现了现场控制设备与更高控制管理层的连接。
4 远程智能监控系统远程通讯程序的应用与功能
海川OPIM管理系统远程安全通讯模块OPIM-TP/IP是实现现场设备互联互通的重要的装置，OPIM-TP/IP支持具有工业以太网接口的PLC，连接广域网与远端的计算机进行远程安全数据OPC通讯、上下载程序和在线编程。OPIM-TP/IP支持路由功能，并具有防火墙功能，支持DES加密、AES加密、ESP&AH加密、S-Link加密，能够保证工业数据的安全传输。
海川OPIM远程控制系统通过3G无线网络将河源中水站的现场数据传输到总部，实现对设备的远程监控，包括对设备的远程控制、数据的实时监测、故障报警、报表分析、高层决策等功能。同时通过无线摄像头（上下270度，水平360度）可以对现场环境进行实时监视，达到现场无人值守，数据、视频实时监控的功能，降低了系统成本，提高了生产效率，优化了过程管理。
系统同时可以通过远程计算机对现场每个水厂设备运行工况及水质进行监测，对所有设备进行通信，实时在线反映设备的运行状态，并通过文字、颜色、语言、动画的形式直观地表现出来。中心控制站也可以通过计算机用无线通讯方式控制现场的水泵、电动阀、加氯机等设备的开关并显示控制结果。使用海川OPIM系统能够在终端设备如手机、IPAD、手提电脑、台式办公电脑上随时随地对各个水厂进行远程的在线监控以及相关生产数据的读取，轻松监控整个厂的各部门、各设备的运行情况，并且能够实时接受报警信号。海川OPIM也能够自动对报警信息分级处理，直接通过手机短信、电子邮件、MSN传送报警信息给相关负责人。
5 人机界面操作站的应用
中央控制室一般设有操作员站，在生产过程中，往往需要各种不同的自控设备配合协调工作。但是各设备又是独立运行的，鉴于某些产品的独立性，设备相互之间无法通信，每台设备需要有专人来监控，浪费了人力、物力、财力。
海川OPIM系统能够实现PLC的3G无线网络连接，由传感器在对现场数据进行采集处理后，将实时数据以IP包的形式由3G通讯模块发送到3G网络，通过3G网络连接Internet网。然后将解密后的信号路数据包由Internet网发送到中心服务器上，对数据进行统计分析和报警处理，实时地传送设备信息给操作员。操作人员只要在中控室的人机操作界面软件上就能监控不同的设备的运行和现场视频，并且对各设备独立起来，进行数据分析、统计等，也可以为生产需要把设备之间的参数联系起来采样分析，以达到人机界面操作集中控制的目的。
6 结语
海川0PlM远程智能监控系统极大地扩展了污水处理厂监控能力的范围。该监控系统能够实现无线传输，传输信号稳定，解决了在不便于铺设有线通信电缆、光缆的特殊场所无法监测的问题，节省了施工费用。提高了污水处理自动化的可靠性，取得了很好的经济效益、社会效益和环境效益。
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