专利名称：应用于污水处理系统中的网络监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监控系统，尤其是一种应用于污水处理系统中的网络监控系 统。
背景技术：
由于人类的傲慢与无知，长期以来地球默默地承受人们的污染，随着生活环境快 速恶化及人民生活质量要求的觉醒，工业废水及生活污水向来是环境污染的重大问题，政 府对环境保护的相关措施刻不容缓。都市大楼中污水处理系统的管理与维护，一般是由环境工程股份有限公司处理。 现有的污水处理系统的处理设备多为小型污水处理设施，多采用定期巡查及故障叫修方式 处理，然而，当大楼警卫通知处理设备故障时，污水处理厂的污水早已污染地下室，工程人 员到场处理时，通常要耗费多个小时以上才能处理完毕。在这个过程中除造成环境污染且 容易滋生传染病之外，也会造成公司人力成本提高，直接影响到小区大众生活环境质量及 支出负担。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种应用于污水处理系统中的网络监控系统。为实现上述目的，本实用新型提供一种应用于污水处理系统中的网络监控系统， 包括有至少一嵌入式控制器，至少一数据撷取模块，多个污水处理系统的传感器，该多个传 感器通过数据撷取模块嵌入式控制器相连通，嵌入式控制器可以读入多个传感器的感测信 号；多个污水处理系统的驱动器，该多个驱动器通过数据撷取模块与嵌入式控制器相连通， 该嵌入式控制器可以读入多个驱动器的驱动信号，以测量多个驱动器是否处于运转中，让 该嵌入式控制器也可驱动系统的所有驱动器；及一中央监控计算机，嵌入式控制器通过因 特网与中央监控计算机相连接，传送污水处理系统的感测驱动信号给中央监控计算机，并 接受中央监控计算机的指令。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点1、本实用新型提供的应用于污水处理系统中的网络监控系统，采用分布式控制方 式，将多个大楼的污水系统操作情况实时的传送到维护公司的中央监控计算机；2、中央监控计算机提供全球信息网接口，在密码的保护下，监控人员可以随时随 处上网了解各处污水处理系统的现状，并在必要时驱动污水处理系统内的驱动器。3、本实用新型的监控模块可附加在现有的污水处理系统上，增加其远程网络监控 的功能，以方便对污水处理全程的监看，有事故时立即处理，不用通过大楼警卫的叫修；4、在监控器硬件中硬件结构搭配灵活，有弹性，有利于对监控器的维护、扩充、与 升级。
图1为本实用新型处理单元流程方块图；图2为本实用新型分布式控制架构示意图；[0015]图3为本实用新型中央监控计算机架构示意图；图4为本实用新型嵌入式控制器及数据撷取模块示意图。
具体实施方式
为了更清楚的表述本实用新型，
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述。如图1所示，污水进流先经过拦污栅、沉砂池等物理处理设施去除水中较大悬浮 微粒、砂砾、杂物等，再进入调勻池调勻污水水质并调节水量，以提高处理效率。由调勻池 泵出的污水引入生物处理单元，在生物旋转盘或接触氧化池中曝气，输氧进入水中以供微 生物繁殖生长，并附着于接触滤材形成生物膜，通过微生物吸收分解废水中有机物质，有效 去除污水中之生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand, B0D5)及化学需氧量(Chemical OxygenDemand,, COD)。经生物处理后的污水，进入化学处理单元中利用混凝剂、助凝剂等， 进行混凝、胶凝，使污水中悬浮微粒(Suspended Solid, SS)形成较大胶羽增加沉淀效率，通 过沉淀方式去除。经妥善处理后符合国家放流水标准的放流水经水沟排走。各处理单元产 生的污泥，经污泥浓缩池浓缩、脱水机脱水后的污泥饼运送卫生掩埋场掩埋或再利用制砖 原料。如图2至图4所示，本实用新型特点如下(1)控制的重点就自动控制的层面来说，污水处理系统的控制，其感测为液位测量(浮球)、水质 测量、流量测量及余氯测量，驱动器为各式的泵、鼓风机、加药机等，以控制各个污水处理池 的水位，让水质达到国家制定的标准；放流水质标准COD < 100mg/LBOD < 30mg/LSS < 30mg/L油脂< 10mg/LPH :6 9大肠菌类<2000CFU/100mL回收水质标准氢离子浓度指数(pH) 6. 8 8. 5生化需氧量(B0D5)< 10mg/L大肠菌类 不能检出臭味及外观无不舒适色度 < 40余氯 介于0. 5 1. 5mg/L之间目前使用中的控制系统，主要在控制各池的水位，其它有诸多配合使用的机具设 备都是独立操作的，如紫外线灭菌机、活性碳吸附塔、污泥脱水机、加药机、搅拌机、空气除
臭塔等。(2)分布式控制本实用新型监控器的设计着重在采用核心软件技术整合市面上的硬件单元，以构成监控系统。软件的设计采硬件中立的架构，以方便移植到其它硬件上，如此可以拥有结构的弹性，可随着硬件的进步轻易升级。本实用新型监控器有两部份，一部份是置于各大楼污水处理系统的嵌入式控制器 (连同数据撷取模块)，另一部份是置于环境工程股份有限公司的中央监控计算机。(3)嵌入式控制器的设计首先，让其可以将大楼污水处理系统的所有感测及驱动信号带入嵌入式控制器， 让其可以读入系统所有感测及驱动的信号，如各池的水位、流量计上显示的流量、余氯侦测 器的测量值、各泵及鼓风机是否运转中等；让嵌入式控制器也可驱动系统的所有驱动器，如 开关各泵及鼓风机、驱动加药机等；让嵌入式控制器可以经由因特网与中央监控计算机相 连接，传送污水处理系统的感测驱动信号给中央监控计算机，并接受中央监控计算机的指 令。嵌入式控制器的感测与驱动，是通过与远程数据撷取模块相连接而达成；受控系 统的感测及驱动信号，先直接连接到数据撷取模块，而数据撷取模块与嵌入式控制器相连 接。由嵌入式控制器读写数据撷取模块数据，再将相关数据传送中央监控计算机。数据撷取模块与嵌入式控制器的连接，可采TCP/IP内部网络(Intranet)或是 RS232/RS485接口模块，或是两者混用。采TCP/IP内部网络的部份，若是只用一个数据撷 取模块，则可通过跳线的Ethernet网络线直接相连接。若是因为输出入点数多或是感测驱 动的位置分散，而必须使用两个以上的数据撷取模块时，则必须加用集线器。而采RS232/ RS485接口模块的部份，RS-485总线最多可连接256个数据撷取模块。嵌入式控制器与中央监控计算机之间通过外部网络(Extranet)相连接。外部网 络数据的传送，由于必须能够穿透大楼及公司的防火墙，所以采用http协议。中央监控计算机采用一般的服务器计算机，包括Tomcat网页服务器及My SQL数 据库服务器，中央监控计算机上的控制程序主要的有两部份，一部份是与多个嵌入式控制 器联机的数据传输服务器程序，接受各嵌入式控制器的联机要求，将各嵌入式控制器传来 的感测驱动信号数据存入数据库。污水处理系统有任何紧急状况，也是由嵌入式控制器传 给数据传输服务器程序，它一方面将信息存入数据库，一方面发行动电话简讯给负责监控 的人员。中央监控计算机另一部份的控制程序是互动网页Servlet程序，它提供监控信息 的互动网页，让授权的使用者，可以随时随地上网了解各污水处理系统的实时状况。若要驱 动某一污水处理系统的驱动器，如开启或关闭某个泵，可在网页上applet程序接口发出控 制指令，控制指令通过由applet-servlet沟通，传回Servlet程序，Servlet程序将其记录 在数据库。并于下次对应的嵌入式控制器连接中央监控计算机时，将控制指令传回嵌入式 控制器执行，执行结果再回报给中央监控计算机。对于污水处理系统的实时监看，互动网页 的实时自动更新效果比较不好，因此采用applet程序。嵌入式控制器使用污水处理系统大楼的网络，往往无法拥有固定网址(IP)，一般 是用内部网络动态配置的网址，由于无法事先知道各个嵌入式控制器的网址，所以本实用 新型中嵌入式控制器与中央监控计算机的联络，都是由嵌入式控制器主动的，嵌入式控制 器通报感测数据时，会带回中央监控计算机的控制命令。即使在嵌入式控制器没有新感测 数据通报时，它也会定时回报。[0048](4)硬件中立嵌入式系统上的软硬件资源有限，所以其开发过程往往不是在嵌入式系统(target)上直接进行，而是在另一台计算机(host)上进行，程序撰写完后灌入测试板 上测试，有错的话再于host上修改，再灌入测试板测试，如此周而复始，直到没有错误。 在一般的情况下，由于target与host的中央处理单元不同，host上的程序必须先用 cross-compiler编译成target可以执行的程序代码，再灌入target执行，让整个开发过程 更加烦复。本实用新型的嵌入式系统控制软件，主要为一无限循环，不断的读入传感器及驱 动器状态，将其报告给中央监控计算机，处理中央监控计算机回传的控制指令，并回报控制 指令执行结果。嵌入式系统控制软件采硬件中立的架构；设计基础硬件类别来规范数据撷 取模块驱动程序的格式，利用Java语言可以在执行时期检视程序类别的功能，在执行时期 检视出系统上的数据撷取模块驱动程序，动态加载其驱动程序，利用程序多型的特性，执行 各别驱动程序类别的方法(method)来驱动各个数据撷取模块。因此，本实用新型监控器的 硬件配置是程序执行时期才确定的，而且数据撷取模块的加入或是移除，与监控器的其它 部份切割开来。也就是，使用者只要依类别格式提供某一数据撷取模块的驱动程序，就可以 将该数据撷取模块整合输入本实用新型的监控器。(5)数据撷取仿真程序在嵌入式系统控制软件的基础硬件类别上，设计有仿真模式，规范每一数据撷取 模块的驱动程序提供其仿真方法，如此，在没有硬件配线的情况下，可同时发展中央监控计 算机的数据管理程序。目前的趋势，数据撷取模块的信息沟通不通过原生程序，而是采查询响应的字符 串传递方式(Modbus)，因此，使用者可以将数据撷取模块先接到Host计算机上测试，待嵌 入式系统控制软件在Host开发测试完成时，再移植到Aday5E-NCSl嵌入式控制器，尽力免 除Host-Target间烦复又耗时的切换开发过程。(6) Applet远程监控程序污水处理厂的监控人员，可用浏览器连到中央监控计算机，远程了解各污水处理 厂的状况，可是，网页自动更新的效果比较差，因此采用设计Applet远程监控程序，可在在 线自动更新各污水处理厂的状况。Applet远程监控程序，按照使用者的指定，首先加载对应污水处理厂对应的配置 图，在配置图对应的位置，标示感测及驱动的图标，显示其状态。使用者可点按图标，以改变 驱动器的状态。本实用新型设计制作多个大楼污水处理系统网络监控器，主要包括下述几项工 作嵌入式控制器及数据撷取系统选用本实用新型采用奥得科技的Aday5E-NCSl嵌入式控制器及研华科技的Adam6060 远程数据撷取模块。其中，Adam6060是数字输入输出模块，读取传感器及驱动器状态，可驱 动改变驱动器状态。若要感测驱动模拟信号，可加装AD/DA模块。Aday5E-NCSl嵌入式控制器是一个拥有两个TCP/IP埠的控制器，其中一个TCP/ IP端口用于连接数据撷取模块(内部网络)，另一个TCP/IP埠则用地连接中央监控计算机(外部网络)。Aday5E-NCSl的操作系统是一个简单的Linux系统，另移植入Kaffe Java虚拟机器，用于执行Java程序。发展嵌入式控制器内的控制程序Aday5E-NCSl内的Java控制程序，先在个人计算机上，用Eclipse整合开发工具发展。首先，设计ModuleBase类别，规范所有数据撷取模块驱动程序的行为，让驱动程序可在 真实模式及仿真模式下执行。仿真功能方便控制程序在没有实际数据撷取模块硬件的情况 下，顺利进行，以有效隔离软件问题及硬件问题，方便程序发展。TCP/IP接口的数据撷取模块本身也是硬件中立的，其信息传递的格式，采主从 (Master/Slave)式的Modbus协议，它的连接方式与台型计算机和嵌入式控制器的连接方 式是相同的。中央监控计算机信息系统多处污水处理系统的感测驱动信号，以http协议，同时送回中央监控计算机，这 些数据储存于数据库服务器，同时，中央监控计算机提供网页页面，管理不同使用者存取相 关的数据，这些功能连同公司的网站，形成中央监控计算机信息系统。以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此， 任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
权利要求一种应用于污水处理系统中的网络监控系统，其特征在于，包括至少一嵌入式控制器；至少一数据撷取模块；多个污水处理系统的传感器，所述多个传感器经由所述数据撷取模块与所述嵌入式控制器相连通；多个污水处理系统的驱动器，所述多个驱动器经由所述数据撷取模块而与所述嵌入式控制器连通；以及；一中央监控计算机，所述嵌入式控制器可以经由因特网与所述中央监控计算机相连接。
2.如权利要求1所述的一种应用于污水处理系统中的网络监控系统，其特征在于，所 述多个传感器包括水位计、流量计及余气侦测器。
3.如权利要求1所述的一种应用于污水处理系统中的网络监控系统，其特征在于，所 述多个驱动器包括有开关各泵的驱动器、开关鼓风机的驱动器及驱动加药机的驱动器。
4.如权利要求1所述的一种应用于污水处理系统中的网络监控系统，其特征在于，所 述数据撷取模块通过TCP/IP内部网络或RS232/RS485接口模块与所述嵌入式控制器的连 接。
5.如权利要求1所述的一种应用于污水处理系统中的网络监控系统，其特征在于，所 述数据撷取模块的数量为1个，所述数据撷取模块与所述嵌入式控制器之间通过网络或所 述RS232/RS485接口模块相连接。
6.如权利要求1所述的一种应用于污水处理系统中的网络监控系统，其特征在于，所 述数据撷取模块的数量为至少2个，所述数据撷取模块与集线器相连接，所述集线器与所 述嵌入式控制器相连接，所述嵌入式控制器与所述数据撷取模块之间通过TCP/IP内部网 络或所述RS232/RS485接口模块相连接。
7.如权利要求6所述的一种应用于污水处理系统中的网络监控系统，其特征在于，所 述嵌入式控制器与所述数据撷取模块之间还可以通过所述TCP/IP内部网络与所述RS232/ RS485接口模块之间组合相连接。
8.如权利要求1所述的一种应用于污水处理系统中的网络监控系统，其特征在于，所 述嵌入式控制器与所述中央监控计算机之间相连接的因特网为一外部网络，所述外部网络 的数据传送为http协议。
9.如权利要求1所述的一种应用于污水处理系统中的网络监控系统，其特征在于，所 述中央监控计算机为一服务器计算机。
专利摘要本实用新型涉及一种应用于污水处理系统中的网络监控系统，包括有至少一嵌入式控制器，至少一数据撷取模块，多个污水处理系统的传感器，多个污水处理系统的驱动器，及一中央监控计算机，该多个传感器通过数据撷取模块与嵌入式控制器相连通，该多个驱动器通过数据撷取模块与嵌入式控制器相连通，嵌入式控制器通过因特网与中央监控计算机相连接，传送污水处理系统的感测驱动信号给中央监控计算机，并接受中央监控计算机的指令。本实用新型硬件结构搭配灵活，有弹性，有利于对监控器的维护、扩充、与升级，由于采用分布式控制方式，将多个大楼的污水系统操作情况实时的传送到维护公司的中央监控计算机。
文档编号G05B19/418GK201562150SQ20092015767
公开日2010年8月25日 申请日期2009年5月31日 优先权日2009年5月31日
发明者李武钲 申请人:富钧环境工程股份有限公司