[實用新型]基于LabVIEW和ZigBee無線通訊的污水處理過程監控系統

有效

• 申請號: 201220138776.6
• 申請日: 2012-04-01
• 公開（公告）號: CN202522908U
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 熊偉麗;姚樂;劉欣;王肖
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;H04L29/08
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 王秀麗

技術領域

本實用新型涉及ZigBee無線通信技術、Internet通信技術和自動化控制領域，尤其涉及一種基于以上技術的工藝污水處理過程監測與控制系統，與現有的LabVIEW人機界面技術相結合，用于污水處理過程的實時監測與智能閉環控制。

背景技術

我國淡水資料總量居世界第六，但人均占有量僅為世界人均占有量的1/4。淡水資源非常缺乏，隨著我國經濟的進一步發展、人口數量的繼續增加，淡水資源短缺加重，水資源是基礎自然資源，是生態環境的控制因素之一，同時又是戰略性經濟資源。當前水資源短缺已經成為我國經濟持續發展的限制因素特別是人為的水環境污染，嚴重威脅著人類自身的健康，因此，世界各國都越來越重視污水的處理和回用技術的發展水資源的短缺，水污染的加重是我國當前水問題的兩大主要方面。實現水資源的可持續利用，遏制水污染加劇的趨勢，乃至恢復良好的水環境，是我們急需解決的問題。

對于污水處理工藝，有許多重要的現場參數和信息(如污水的流量、液位、PH值、溫度、溶解氧濃度等)需要實時監視和共享，而這些數據和信息的時變性對監控系統的實時性提出了要求。此外，污水處理監控系統應該具備如下功能：不受地理位置限制的監控手段，便于相關管理、維護人員了解設備運行情況并作相關統計信息；能實現資源的共享，達到管理、控制和監控的目的；具有友好的操作界面，便于環保局環境監控中心的審核。此外，與一般監控系統不同的是，必須考慮工藝監控系統對實時性、可靠性和安全性的高要求。

目前工業污水處理由于布局分散，僅限于傳統的有線，需要專業人員時刻守候在現場，非常不科學。另外，有關部門的遠程監測不方便，需要到現場勘查監督，管理困難。國內的污水處理過程的自動化水平仍相當落后，大多數只停留在數據采集，對于現場處理工藝過程大多數局限于本地監測。許多污水處理自動控制系統大部分只有簡單的開關量控制，達不到控制專業集成化、智能化、全過程化的控制程度。運行效率低，能耗大，費用高。

實用新型內容

本實用新型主要解決了目前工業污水處理過程監控系統不能達到智能化、全過程化的問題，提供了一種基于LabVIEW和ZigBee無線通訊的嵌入式污水處理過程監控系統。本實用新型實現對污水處理現場與控制室的無線通訊，并通過對處理過程監測與控制系統的層次化設計，滿足了各種用戶和處理現場的不同需求，確保處理過程的便捷性、多層次性、可靠性和安全性。

本實用新型由網絡遠程、本地工控機和現場手動三級層次的監控系統組成，其中無線遠程監控系統的級別最高。

本實用新型系統包括：上位機監控端、下位機監控端、數據庫服務器、Web服務器、GSM服務器和遠程監控端。其中，上位機監控端與下位機監控端采用ZigBee無線通訊傳輸采集的現場數據信息和上位機控制指令信息。上位機監控端與數據庫服務器相連傳輸待存儲的現場數據信息和數據庫服務器的控制指令信息。上位機監控端分別與Web服務器和GSM服務器相連傳輸數據交換請求及應答信息。數據庫服務器分別與Web服務器和GSM服務器相連傳輸存儲客戶端控制指令。遠程監控端分別于Web服務器和GSM無線通訊服務器相連傳輸客戶端的請求信息和應答信息。

上位機監控端選用工業控制計算機，利用LabVIEW開發人機界面對污水處理現場數據信息進行實時顯示和指令傳輸。同時上位機監控端集成現場視頻監視系統和巡更系統。

下位機包括嵌入式處理器、ZigBee無線通訊模塊、傳感器機構和執行機構。其中，傳感器機構與數據處理模塊相連傳輸傳感器機構采集的現場數據信息，嵌入式處理器對現場數據信息進行處理并通過ZigBee無線通訊模塊上傳到上位機，同時，嵌入式處理器通過ZigBee無線通訊模塊接收上位機傳達的指令，執行機構相連傳輸控制信息和處理后的數據信息。

所述的下位機與上位機之間采用ZigBee無線通信方式互聯傳輸現場采集數據和上位機的指令，無線通訊使數據傳輸更便捷，避免了布線繁瑣使得控制設備更簡單。

所述的數據庫服務器采用關系數據庫與內存數據庫相結合的方式，對污水處理過程的數據信息進行存儲與查詢，同時對遠程客戶端控制指令進行存儲于查詢。

所述的遠程監控端是客戶瀏覽器和手機，客戶瀏覽器監控端包括普通用戶瀏覽器和管理員用戶瀏覽器，其中普通用戶瀏覽器只能對污水處理現場工藝數據信息進行查詢，而管理員用戶瀏覽器可以對現場進行實時的監測和控制。手機監控端只對指定手機號碼開放，可以通過編輯短信的方式對處理工藝數據信息進行查詢和設備控制，在現場工藝出現故障時能自動通過短信形式發送到手機監控端。