专利名称：基于gprs通信的污水处理设备远程在线监控系统及方法
技术领域：
本发明属于ー种污水处理设备远程在线监控技术，具体涉及了一种基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统及方法
背景技术：
水环境问题是人类生存发展面临的重要问题， 中国面临的水环境问题相当严重，已成为经济社会发展的限制因素。污水处理是水环境保护的重要措施，污水处理系统的运行状况关系到污水处理的效果，污水处理设备运行状态的监测信息是系统运行管理的重要依据，对技术人员的管理维护至关重要，同时也对各级政府部门指导环境保护工作和制定政策至关重要。污水处理设备运行状态的监测是污水处理设备管理维护的重要内容，是保证污水处理效果的重要前提。目前，污水处理设备运行状态的监测主要依靠人工定期定点现场查看的方法。传统的人工观测方法比较耗时费力，特别是对分散在各区域的污水处理设备的监测，更是耗费人力物力。随着现场数据采集技木、自动控制技术、通讯技术和计算机技术的发展，对污水处理设备的远程在线监测和控制成为可能。目前，远程在线监测技术已经越来越广泛的应用于环境保护领域，但多应用于水、大气和核辐射等环境质量的在线监测，国内未见有在线监控技术应用于污水处理设备远程实时监测和控制的相关专利报道。通用分组无线业务(GPRS)作为新一代无线通信技术，与传统的数据传输相比有着突出的优势，具有实时在线、传输数据容量大、传输速度快及通信费用低特点。另外，由于GPRS网络为移动通信网络，移动通信运营商已经建设有覆盖范围极为广泛的网络平台。因此，采用基于GPRS网络数据传输的监测系统，利用公网平台，无需再建设网络，可大大降低建设成本。此外，覆盖广泛的GPRS网络也很好的克服了监测点分散、分布范围广等问题。因此，将GPRS通信技术和污水处理设备远程实时监测和控制结合起来监控污水处理设备的运行情况成为目前社会上急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统及方法，能够对远程污水处理设备的运行状态进行实时监控，并对污水处理设备的运行故障进行报警和初歩的远程诊断处理。为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案一种基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统，包括现场信息采集控制子系统、信息传输子系统和信息终端子系统，所述的现场信息采集控制子系统通过信息传输子系统与信息终端子系统进行数据传输；其中，所述现场信息采集控制子系统包括视频监控一体机、信息采集单元和控制单元；所述信息传输子系统包括现场GPRS无线传输设备、GPRS无线传输网络和終端GPRS无线传输设备；所述信息终端子系统包括服务器、监控中心、手机客户端和/或PC客户端。所述的控制単元为可编程逻辑控制器(PLC)。
所述的可编程逻辑控制器包括电源模块、以及分别与电源模块相连接的通信模块、存储単元和处理单元；所述存储単元分别通过信息双向传输线与通信模块、处理単元相连接。所述的通信模块设有输入输出接ロ，并通过相应的输入输出引脚分别与信息采集単元、视频监控一体机、污水处理设备、现场GPRS无线传输设备相连接。所述的视频监控一体机为摄像机。ー种使用如上所述的基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统的监控方法，该监控方法包括以下步骤
(1)首先安装基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统，该系统包括现场信息采集控制子系统、信息传输子系统和信息终端子系统；所述现场信息采集控制子系统包括视频监控一体机、信息采集单元和控制单元；信息采集单元分别与视频监控一体机、控制单元相连接；所述信息传输子系统包括现场GPRS无线传输设备、GPRS无线传输网络和終端GPRS无线传输设备；所述信息终端子系统包括服务器、监控中心、手机客户端和/或PC客户端；所述的控制単元为可编程逻辑控制器；
(2)所述信息采集单元采集视频监控一体机的监控信息数据和污水处理设备的运行状况信息数据，并传输给可编程逻辑控制器；所述可编程逻辑控制器对视频监控一体机及污水处理设备的运行进行监测、控制和管理；
(3)所述可编程逻辑控制器连接现场GPRS无线传输设备，并通过现场GPRS无线传输设备、GPRS无线传输网络和終端GPRS无线传输设备将数据传输给信息终端子系统；
(4)所述信息终端子系统的服务器将接收到的数据进行保存和管理，井根据客户端的命令将实时接收的信息数据和/或保存的历史数据通过局域网和/或互联网传输给PC客户端或监控中心，或通过短信发送给手机客户端，让客户端或监控中心进行信息的显示观测、分析及对现场设备的控制；
(5)所述信息终端子系统的服务器将接收到的客户端命令通过信息终端子系统传输给可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器根据指令对视频监控一体机及污水处理设备的运行进行监测、控制和管理。上述监控方法中，所述可编程逻辑控制器对视频监控一体机及污水处理设备的运行进行监测、控制和管理包括以下方式
与信息采集单元信息交互；
与监控中心信息交互；
执行预设的控制程序；
接收并执行监控中心的控制指令；
控制污水处理设备的运行；
控制视频监控一体机的工作；
诊断污水处理设备的运行状况。上述监控方法中，所述的让客户端或监控中心进行信息的显示观测、分析及对现 场设备的控制包括以下ー种或多种方式
对实时的视频监控信息及污水处理设备运行状况的显示观测和分析；
对实时的视频监控信息及污水处理设备运行状况信息数据的存取；对历史的视频监控信息及污水处理设备运行状况信息数据的提取；
与可编程逻辑控制器信息交互；
对污水处理设备运行故障进行报警；
发送控制指令对视频监控一体机及污水处理设备进行控制和管理。上述监控方法中，所述的可编程逻辑控制器包括电源模块、以及分别与电源模块相连接的通信模块、存储単元和处理单元；所述存储単元分别通过信息双向传输线与通信模块、处理単元相连接；所述的通信模块设有输入输出接ロ，并通过相应的输入输出引脚分别与信息采集单元、视频监控一体机、污水处理设备、现场GPRS无线传输设备相连接。上述监控方法中，所述的视频监控一体机为摄像机。本发明的工作流程(工作原理)
首先信息采集单元对污水处理设备运行状态的參数数据和视频监控一体机的监控数据进行采集，并传输给控制単元，控制单元则将采集到的数据和控制信息数据通过GPRS无线输出设备及GPRS无线传输网络传输到終端服务器数据中心，并将数据存储到数据库中；服务器将接收到的数据进行解析还原后，根据指令将解析的信息输出给客户端及监控中心；监控中心判读采集到的污水处理设备运行状态信息和可编程逻辑控制器的控制信息；如果判读结果为设备运行不正常，出现了故障，监控中心则会显示出现故障的设备所属区域位置和运行參数，并通过客户端显示报警信息，接着监控中心通过GPRS无线网络向可编程逻辑控制器发送控制指令，可编程逻辑控制器接收到控制指令后，按照控制指令对污水处理设备的运行情况进行控制；如果判读结果为设备运行正常，无故障，监控中心可以不发送控制指令，等待进行下ー轮判读。最后，通过指令，客户端还可以显示实时的和/或历史的污水处理设备运行状态信息机实时的控制信息。本发明的优点
I.基于GPRS通信技木，实现了对污水处理设备运行进行远程的实时监测观察、分析及控制管理，以及ー个监控中心同时对多个区域的污水处理设备进行监控的功能。2.系统的建设费用低、数据通信传输距离远及終端可以移动并实时在线等，为技术人员、决策管理者提供实时信息和数据參考，提高管理效率、降低设备运行维护成本，为分散式污水处理系统集中远程监控及管理维护提供方便。
图I为本发明的基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统的示意图2为本发明的基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统的结构框架图3为本发明的基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控方法的流程图4为本发明的可编程逻辑控制器(PLC)的结构框架及与外部设备连接图5为本发明的可编程逻辑控制器(PLC)的功能框架示意图6为本发明的信息终端子系统中的监控中心/客户端的功能框架示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进ー步说明。实施例如附图所示，一个基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统，包括现场信息采集控制子系统、信息传输子系统和信息终端子系统，所述的现场信息采集控制子系统通过信息传输子系统与信息终端子系统进行数据传输；其中，所述现场信息采集控制子系统包括视频监控一体机、信息采集单元和控制单元；所述信息传输子系统包括现场GPRS无线传输设备、GPRS无线传输网络和終端GPRS无线传输设备；所述信息终端子系统包括服务器、监控中心、手机客户端和/或PC客户端。所述的控制单元采用可编程逻辑控制器(PLC)。所述的可编程逻辑控制器包括电源模块、以及分别与电源模块相连接的通信模块、存储単元和处理单元；所述存储単元分别通过信息双向传输线与通信模块、处理単元相连接。所述的通信模块设有输入输出接ロ，并通过相应的输入输出引脚分别与信息采集単元、视频监控一体机、污水处理设备、现场GPRS无线传输设备相连接。
所述的视频监控一体机采用摄像机。该系统的工作流程为
1.信息采集单元通过数据采集前端对视频信息及污水处理设备运行状态信息进行采
集;
2.采集到的数据通过通讯接ロ传送到可编程逻辑控制器(PLC)，可编程逻辑控制器(PLC)将采集到的数据和控制信息数据通过相连的现场GPRS无线传输设备、GPRS无线传输网络及終端GPRS无线传输设备传输到終端服务器的数据中心，数据中心将接收的数据储存到数据库；
3.服务器将接收到的数据进行解析还原，井根据监控中心和/或客户端的命令将实时解析的信息和/或保存的历史信息输出到客户端；
4.监控中心判读采集到的污水处理设备运行状态信息和可编程逻辑控制器(PLC)的控制信息，如果设备运行出现故障，则把出现故障的设备所属区域位置和运行參数显示出来，并通过客户端显示报警信息；
5.通过监控中心的操作界面，发送控制指令依次通过服务器、GPRS无线传输设备及GPRS无线传输网络传输到现场可编程逻辑控制器(PLC)，可编程逻辑控制器按照接收到的控制命令和/或预设的控制程序对污水处理设备的运行进行控制；
6.客户端显示实时和/或历史的视频信息、污水处理设备运行状态信息及可编程逻辑控制器(PLC)实时的控制信息。使用如上所述的基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统的监控方法，该监控方法包括以下步骤
(1)首先安装基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统，该系统包括现场信息采集控制子系统、信息传输子系统和信息终端子系统；所述现场信息采集控制子系统包括视频监控一体机、信息采集单元和控制单元；信息采集单元分别与视频监控一体机、控制单元相连接；所述信息传输子系统包括现场GPRS无线传输设备、GPRS无线传输网络和終端GPRS无线传输设备；所述信息终端子系统包括服务器、监控中心、手机客户端和/或PC客户端；所述的控制单元采用可编程逻辑控制器；
(2)所述信息采集单元采集视频监控一体机的监控信息数据和污水处理设备的运行状况信息数据，并传输给可编程逻辑控制器；所述可编程逻辑控制器对视频监控一体机及污水处理设备的运行进行监测、控制和管理；
(3)所述可编程逻辑控制器连接现场GPRS无线传输设备，并通过现场GPRS无线传输设备、GPRS无线传输网络和終端GPRS无线传输设备将数据传输给信息终端子系统；
(4)所述信息终端子系统的服务器将接收到的数据进行保存和管理，井根据客户端的命令将实时接收的信息数据和/或保存的历史数据通过局域网和/或互联网传输给PC客户端或监控中心，或通过短信发送给手机客户端，让客户端或监控中心进行信息的显示观测、分析及对现场设备的控制；
(5)所述信息终端子系统的服务器将接收到的客户端命令通过信息终端子系统传输给可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器根据指令对视频监控一体机及污水处理设备的运行进行监测、控制和管理。
上述监控方法中，所述可编程逻辑控制器对视频监控一体机及污水处理设备的运行进行监测、控制和管理包括以下方式
与信息采集单元信息交互；
与监控中心信息交互；
执行预设的控制程序；
接收并执行监控中心的控制指令；
控制污水处理设备的运行；
控制视频监控一体机的工作；
诊断污水处理设备的运行状况。上述监控方法中，所述的让客户端或监控中心进行信息的显示观测、分析及对现场设备的控制包括以下ー种或多种方式
对实时的视频监控信息及污水处理设备运行状况(如进水提升泵的开/关、曝气机的开/关、曝气时间等信息)的显示观测和分析；
对实时的视频监控信息及污水处理设备运行状况信息数据的存取；
对历史的视频监控信息及污水处理设备运行状况信息数据的提取；
与可编程逻辑控制器信息交互；
对污水处理设备运行故障进行报警；
发送控制指令对视频监控一体机及污水处理设备进行控制和管理。上述监控方法中，所述的可编程逻辑控制器包括电源模块、以及分别与电源模块相连接的通信模块、存储単元和处理单元；所述存储単元分别通过信息双向传输线与通信模块、处理単元相连接；所述的通信模块设有输入输出接ロ，并通过相应的输入输出引脚分别与信息采集单元、视频监控一体机、污水处理设备、现场GPRS无线传输设备相连接。上述监控方法中，所述的视频监控一体机采用摄像机。该基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统及方法，能够对远程污水处理设备的运行进行实时监测观察、分析及控制管理，实现ー个监控中心同时对多个区域的污水处理设备进行监控，并对设备的运行故障进行报警和初步的远程故障处理；而且具有建设费用低、数据通信传输距离远及終端可以移动并实时在线等优点，为技术人员、决策管理者提供实时信息和数据參考，提高管理效率、降低设备运行维护成本，为分散式污水处理系统集中远程监控及管理维护提供方便 。
权利要求
1.一种基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统，包括现场信息采集控制子系统、信息传输子系统和信息终端子系统，所述的现场信息采集控制子系统通过信息传输子系统与信息终端子系统进行数据传输；其特征在于所述现场信息采集控制子系统包括视频监控一体机、信息采集单元和控制单元；所述信息传输子系统包括现场GPRS无线传输设备、GPRS无线传输网络和終端GPRS无线传输设备；所述信息终端子系统包括服务器、监控中心、手机客户端和/或PC客户端。
2.根据权利要求I所述的基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统，其特征在于所述的控制単元为可编程逻辑控制器。
3.根据权利要求2所述的基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统，其特征在于所述的可编程逻辑控制器包括电源模块、以及分别与电源模块相连接的通信模块、存储单元和处理单元；所述存储単元分别通过信息双向传输线与通信模块、处理単元相连接。
4.根据权利要求3所述的基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统，其特征 在干所述的通信模块设有输入输出接ロ，并通过相应的输入输出引脚分别与信息采集单元、视频监控一体机、污水处理设备、现场GPRS无线传输设备相连接。
5.根据权利要求1-4任一所述的基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统，其特征在于所述的视频监控一体机为摄像机。
6.ー种使用如权利要求1-5任一所述的基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统的监控方法，其特征在于该监控方法包括以下步骤(1)首先安装基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统，该系统包括现场信息采集控制子系统、信息传输子系统和信息终端子系统；所述现场信息采集控制子系统包括视频监控一体机、信息采集单元和控制单元；信息采集单元分别与视频监控一体机、控制单元相连接；所述信息传输子系统包括现场GPRS无线传输设备、GPRS无线传输网络和終端GPRS无线传输设备；所述信息终端子系统包括服务器、监控中心、手机客户端和/或PC客户端；所述的控制単元为可编程逻辑控制器；(2)所述信息采集单元采集视频监控一体机的监控信息数据和污水处理设备的运行状况信息数据，并传输给可编程逻辑控制器；所述可编程逻辑控制器对视频监控一体机及污水处理设备的运行进行监测、控制和管理；(3)所述可编程逻辑控制器连接现场GPRS无线传输设备，并通过现场GPRS无线传输设备、GPRS无线传输网络和終端GPRS无线传输设备将数据传输给信息终端子系统；(4)所述信息终端子系统的服务器将接收到的数据进行保存和管理，井根据客户端的命令将实时接收的信息数据和/或保存的历史数据通过局域网和/或互联网传输给PC客户端或监控中心，或通过短信发送给手机客户端，让客户端或监控中心进行信息的显示观测、分析及对现场设备的控制；(5)所述信息终端子系统的服务器将接收到的客户端命令通过信息终端子系统传输给可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器根据指令对视频监控一体机及污水处理设备的运行进行监测、控制和管理。
7.根据权利要求6所述的基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统的监控方法，其特征在于所述可编程逻辑控制器对视频监控一体机及污水处理设备的运行进行监测、控制和管理包括以下方式与信息采集单元信息交互；与监控中心信息交互；执行预设的控制程序；接收并执行监控中心的控制指令；控制污水处理设备的运行；控制视频监控一体机的工作；诊断污水处理设备的运行状况。
8.根据权利要求6所述的基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统的监控方法，其特征在干所述的让客户端或监控中心进行信息的显示观测、分析及对现场设备的控 制包括以下ー种或多种方式对实时的视频监控信息及污水处理设备运行状况的显示观测和分析；对实时的视频监控信息及污水处理设备运行状况信息数据的存取；对历史的视频监控信息及污水处理设备运行状况信息数据的提取；与可编程逻辑控制器信息交互；对污水处理设备运行故障进行报警；发送控制指令对视频监控一体机及污水处理设备进行控制和管理。
9.根据权利要求6-8任一所述的基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统的监控方法，其特征在于所述的可编程逻辑控制器包括电源模块、以及分别与电源模块相连接的通信模块、存储単元和处理单元；所述存储単元分别通过信息双向传输线与通信模块、处理单元相连接；所述的通信模块设有输入输出接ロ，并通过相应的输入输出引脚分别与信息采集单元、视频监控一体机、污水处理设备、现场GPRS无线传输设备相连接。
10.根据权利要求9所述的基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统的监控方法，其特征在于所述的视频监控一体机为摄像机。
全文摘要
本发明公开一种基于GPRS通信的污水处理设备远程在线监控系统及方法，监控系统包括现场信息采集控制子系统、信息传输子系统和信息终端子系统，现场信息采集控制子系统通过信息传输子系统与信息终端子系统进行数据传输；现场信息采集控制子系统包括视频监控一体机、信息采集单元和控制单元；信息传输子系统包括现场GPRS无线传输设备、GPRS无线传输网络和终端GPRS无线传输设备；信息终端子系统包括服务器、监控中心、手机客户端和/或PC客户端；控制单元为可编程逻辑控制器。该监控系统能够对远程污水处理设备的运行状态进行实时监控，并对污水处理设备的运行故障进行报警和初步的远程诊断处理，并且系统建设费用低，管理效率高。
文档编号G05B19/418GK102830673SQ201210298038
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月21日 优先权日2012年8月21日
发明者胡湛波, 周权能, 孙全民 申请人:广西益江环保科技有限责任公司