基于北斗卫星的移动污水处理设备监控系统

邓俊平 傅磊 宋丹

摘 要：北斗卫星终端短报文是指卫星定位终端和北斗卫星或北斗地面服务站直接通过卫星信号进行双向的信息传递。短报文功能意味着更加效率信息传递，北斗终端就可以通过短报文进行通讯。当前的短报文功能技术具有成熟度高，应用规模大，技术发展速度快的特点。本文描述结合了北斗卫星终端通信设备无线通讯方式的移动污水处理设备的远程监控的运行方案。

关键词：移动污水处理设备；北斗卫星；短报文

“北斗卫星定位系统是我国自主研发的，利用地球同步卫星为用户提供全天候、区域性的卫星定位系统。所谓短信息是指卫星定位终端和北斗卫星或北斗卫星地面服务站直接通过卫星信号进行双向信息传输，GPS只能单向传递（终端从卫星接收位置信号）。为拓展北斗卫星的短报文功能，针对污水处理工艺的特性，文章基于知识集成与共享的理念，针对当前各个运营项目人才短缺的状况，研发了一套基于北斗卫星的短报文功能实现的移动污水处理设备远程监控系统，对污水处理处置项目的运行状况进行实时监管，包括现场作业实况监管、污水处理系统动态过程数据收集与储存、关键技术指标预警与远程诊断、知识集成与知识共享平台，以保证生活垃圾无害化处理处置设施的持续正常稳定运行。

1 系统概述

系统采用北斗卫星终端通信远程无线监控的方式，利用覆盖亚太区域的“北斗”卫星导航定位系统的北斗短报文的通信，将移动污水处理设备的各个参数，包括COD值、余氯值、流量、累计流量等，通过短报文将数据端发往调度中心的数据中心服务器上的数据库，并通过网站页面和手机APP实现监控、报警、报表统计、曲线分析、数据总貌等多项功能。

2 系统功能

（1）实时数据显示：以报表、图形、动画等多种形式显示当前的实时数据，并可以切换不同的监控设备。数据实时刷新，能快速的获得移动污水处理设备的各个参数。

（2）历史数据报表：支持多种形式的报表查询，实现重要参数的日报、月报、季报及年报等。历史数据支持两种保存方式：变化率保存和时间间隔保存，北斗短报文模块采用两级压缩的方式，在保证数据完整性的前提下，将数据所占的空间降到最低。实际现场运行，5000个数据点，1秒钟保存一次历史数据，一年历史数据文件所占的磁盘空间不超过20G。手机APP上历史数据查询能做到秒级响应，一次能够查询上百条记录，便于数据的分析与跟踪。

（3）过程趋势和统计分析：系统提供图形化的历史数据分析界面。每个窗口同时可以显示8个数据的趋势，每个数据的趋势起始时间、时间范围可以随意指定。因此，用户可以对同一位号在不同时刻进行比较。可以随意选择区域进行放大。

（4）集中控制体系：中央智能化管理平台由数据采集和处理模块、中控计算机（配备自行开发的监控软件）、光纤传输模块组成。现场的COD监测仪、pH监测仪、DO监测仪器仪表和其他在线测量仪器通过各自的信号发射机向中央智能管理平台进行连续传输的读取信号，中央智能化管理平台进行采集和处理后，便可在上位机软件窗口中实时显示各处理单元的运行情况。智能化预警控制系统以COD、NH3N、ORP、DO、pH值等水质参数作为关键控制参数，设置好报警控制范围，当各关键控制参数超出设置报警值范围时，系统可以迅速自动进行响应，及时调整工艺参数（如供气量、加药量等），保证系统的稳定运行。

（5）智能化管理平台防腐和防雷设计：污水中含有许多有机酸、硫化物等物质，对仪器设备具有较强的腐蚀性，研究过程中对整个智能化管理平台系统进行了全面的防腐性改造， 主要包括设备的防腐安装及清洗。一方面选用耐腐蚀易清洗的探头；另一方面通过定时自动冲洗，清除探头接触面的污物。在软件中也设计了电气测试功能，当操作人员发现数据出现异常通过电气测试排除系统故障，即可决定是由污染造成的探头，它可以手动强制清洗，以消除麻烦。现场使用的所有设备都是密封安装，以防止气体、雾、酸雨的腐蚀。而对于在户外安装的设备，都安装了防雷避雷设备，防止雷击造成仪器设备的损坏。

（6）报警提示及查询：监控系统提供实时/历史报警功能，支持限值报警、变化率报警和偏差报警，并且可设置报警延时和报警死区。可以跟踪测点的报警出现、报警确认、报警恢复等多种状态，每种状态单独记录，方便事故追忆和责任追踪。另外，支持报警设置的在线修改。

3 结语

该系统的北斗短报文模块有着更好的即时性，传输距离不受限制；数据采用可靠的传输技术，不会出现丢失的情况；不受高大建筑物的干扰，在恶劣气候尤其时强雷电的干扰下，亦能正常运行；系统维护方便，运行费用低。维护人员可以随时使用手机或者电脑在线监控各个移动污水处理设备的运行状态，监视和记录各个污水处理厂的工作参数，主要包括人口污水流量和出口达标净水流量，污水处理系统报警及时，节约了对各移动污水处理设备进行现场定期检查和巡视的劳动力。