摘要：本文提供了一種基于2G、3G、4G無線采集傳輸終端通信技術的水處理遠程監(jiān)測方案，簡要介紹了無線網絡的基本知識，無線數(shù)據(jù)采集傳輸終端技術，描述了無線數(shù)據(jù)采集傳輸終端RTU應用于水處理的實現(xiàn)方法。通過實際應用，獲得了理想的效果。

關鍵詞：2G、3G、4G；無線采集傳輸；無線采集傳輸終端RTU；才茂通信RTU；

一、方案背景

隨著城市化建設的不斷推進與經濟的快速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，對城市環(huán)境保護的要求也越來越高。政府有關部門為此加強了污水處理的步伐，加大了治理力度。各地環(huán)保部門為了掌握水質監(jiān)測和環(huán)境信息管理的需要，需對轄區(qū)內各有關水質利用遠程監(jiān)控技術進行監(jiān)測監(jiān)控，使其出水水質符合污水處理標準并達標排放。

由于各環(huán)保部門轄區(qū)內各污水處理設施相對分散，為便于監(jiān)測管理，系統(tǒng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)需要能夠實現(xiàn)電腦、移動平板、手機APP等方式的操作管理，同時遠程監(jiān)控技術能實現(xiàn)對pH 、DO、水溫、水量等數(shù)據(jù)實時監(jiān)測的功能，系統(tǒng)要能實現(xiàn)對風機、水泵與自控系統(tǒng)等的故障信息的反映功能，并能實現(xiàn)對風機、水泵的遠程控制啟停功能等。

二、方案思路

基于環(huán)境保護部門的實際需求，我們認為利用2G/3G/4G無線傳輸技術，基于移動運營商的無線網絡，采用具有無線遠程測控功能與技術的無線遠程測控終端設備（RTU）及其平臺管理系統(tǒng)，以便為環(huán)境保護部門的生活污水出水水質提供實時的數(shù)據(jù)采集、傳輸、遠程管理與控制等功能，實現(xiàn)水質監(jiān)測監(jiān)控的遠程管理。

三、關于2G/3G/4G無線通信

2G/3G/4G業(yè)務，具有接入迅速、永遠在線、流量計費等特點，在遠程突發(fā)性數(shù)據(jù)實時傳輸中有不可比擬的優(yōu)勢，特別適合于頻發(fā)小數(shù)據(jù)量的污水處理監(jiān)測的實時傳輸，在其他行業(yè)上也有普遍特殊的應用：

如：

電力系統(tǒng)城市中壓低壓電網實時監(jiān)控和自動補償

熱力熱網系統(tǒng)實時監(jiān)控和維護

氣象實時監(jiān)測系統(tǒng)

城市公用事業(yè)實時監(jiān)控維護系統(tǒng)

煤氣調壓站實時數(shù)據(jù)采集和自動控制

智慧農業(yè)信息化遠程監(jiān)測系統(tǒng)

……

四、關于無線遠程測控終端技術

無線遠程測控終端，其英譯為Remote Terminal Unit，通常簡稱為RTU，是一組應用了集數(shù)據(jù)采集、遠程控制與無線通訊功能為一體的無線終端控制產品，屬終端控制系統(tǒng)，負責對現(xiàn)場信號、工業(yè)設備的監(jiān)測和控制。是構成遠程監(jiān)控平臺系統(tǒng)的前端核心裝置，具有信號輸入輸出接口，可與各污水處理設施或裝置的傳感設備連接，由于其具有無線通訊功能，支持2G/3G/4G網絡，可直接連接以太網。RTU技術結合云設備管理平臺軟件，構成一套完整的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，可很好地實現(xiàn)各環(huán)境保護部門對現(xiàn)場各相關污水處理監(jiān)測裝置的遙測、遙控、遙信和遙調等功能。

五、應用分析

根據(jù)對各環(huán)保部門的多方實地考察與了解，以及我們與各地污水處理成功的項目案例來看，一般環(huán)保部門下轄的污水處理設施，分設于各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)街道或村級污水處理站。各污水處理設施有相關的污水處理傳感裝置，需要采集傳輸如pH 、DO、水溫、水量等，這類傳感裝置的數(shù)據(jù)一般為數(shù)字量數(shù)據(jù)，可以與RTU無線遠程測控終端設備的RS232或RS485直接連接傳輸。另因污水處理的需要，現(xiàn)場還有風機、水泵、自控系統(tǒng)等設備，當這些主要設備故障時，要能實時的反饋相關信息，并且要能夠對其進行遠程啟動與關閉。這就要求RTU無線遠程測控終端設備要具備對設備的監(jiān)測與信息上報功能，同時還須具備標準變送器信號和電平信號跳變功能，以及RTU云設備管理平臺軟件具有遠程控制的功能。

六、系統(tǒng)組成

本方案系統(tǒng)主要由RTU無線遠程測控終端設備、2G/3G/4G無線通信基礎網絡及有線互聯(lián)網絡及相關通信設備、服務器及RTU云設備管理平臺軟件等組成。

6.1、各水質傳感裝置、風機、水泵、自控系統(tǒng)等；

6.2、RTU無線遠程測控終端設備；

6.3、2G/3G/4G無線網絡及有線互聯(lián)網絡；

6.4、服務器；

6.5、RTU云設備管理平臺軟件；

七、組網應用

7.1、設備的連接：各污水處理設施pH 、DO、水溫、水量傳感裝置通過RS232或RS485等接口與才茂通信的RTU一對一連接；

7.2、服務端的部暑：在監(jiān)控中心這一端，分配一套機架式服務器作為服務器硬件設備。服務器硬件設備用于部暑RTU云設備管理平臺軟件，該平臺軟件為B/S架構，用于管理接收及發(fā)送傳感裝置采集傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；

7.3、數(shù)據(jù)通道的架設：給服務器這一端申請使用一個固定IP地址，在與服務器連接的路由器這一端開設一個未曾使用的端口號，將這個服務器的IP地址與端口號配置到才茂通信的RTU，當RTU相關設備啟用時，數(shù)據(jù)通過此通道傳輸；

7.4、數(shù)據(jù)的傳輸：當RTU啟用時，即會通過2G/3G/4G網絡與監(jiān)控中心服務器建立透明傳輸通道，此時RTU即能夠收到來自各傳感裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)，通過RTU本身的無線遠距離數(shù)據(jù)透傳功能，將數(shù)據(jù)原封不動的發(fā)送到監(jiān)控中心服務器，運用RTU云設備管理平臺軟件的功能，也可以發(fā)送控制指令給RTU，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集、處理、控制與統(tǒng)計；

八、系統(tǒng)拓樸圖

九、系統(tǒng)功能

遠程自動監(jiān)控平臺系統(tǒng)，主要可實現(xiàn)以下功能：

9.1、RTU無線遠程測控終端設備:

RTU無線遠程測控終端設備集成了模擬信號采集、開關量輸入、開關量輸出、計數(shù)和無線數(shù)據(jù)通信于一體的高性能測控裝置，支持以太網通信，串口通信，RS485 通信和4G/3G/2G 無線數(shù)據(jù)通信于一體。

可以直接接入各種傳感器、標準變送器信號、儀表等輸出的模擬信號、電平信號、干觸點、脈沖信號等。

可實現(xiàn)對pH、DO、水溫、水量等數(shù)據(jù)實時監(jiān)測。

與各水泵、風機連接，通過遠程監(jiān)控平臺管理軟件的PWM功能或繼電器功能，可實現(xiàn)對水泵、風機的遠程控制啟動或停機工作。

9.2、RTU云設備管理平臺軟件 功能

RTU云設備管理平臺軟件具有用戶管理、系統(tǒng)管理、采集控制、遠程升級、遠程配置、主動報警、主動上報等功能。

與才茂通信RTU無線遠程測控終端設備系列設備配套使用。能夠實現(xiàn)對各類傳感 器的數(shù)據(jù)采集與無線傳輸，實現(xiàn)遠程監(jiān)測控制與管理功能。

可根據(jù)管理對象的不同，設置不同的訪問權限，如基本操作員只具有采集控制、遠程配置、查詢、統(tǒng)計等基本功能，管理員除具有這些操作功能外，還具有高級管理、遠程升級、注冊管理與用戶管理等功能。

可設定是否允許主動上報的動作、設定上報的內容、上報的網絡方式（手機報警+系統(tǒng)報警）、上報的時間間隔、上報信息的接收的手機號碼等條件。當與風機、水泵或其他自控系統(tǒng)設備連接，可以實時反應該設備的故障信息。

通過遠程監(jiān)控平臺管理軟件的PWM功能或繼電器功能，可實現(xiàn)對水泵、風機的遠程控制啟動或停機工作。

具有查詢統(tǒng)計功能，可按月或時間段對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行查詢并匯總形成報表，也可實現(xiàn)每座設施污水處理數(shù)量日、月等的統(tǒng)計，形成報表以供管理決策使用。

十、系統(tǒng)可行性

基于此，利用2G/3G/4G無線數(shù)據(jù)傳輸技術，基于服務端應用寬帶有線網絡提供固定IP或者動態(tài)IP（可用域名綁定）以及端口號，將這些服務端參數(shù)設置在才茂通信RTU無線遠程測控終端設備上，利用它能夠自動解析域名地址，連接到服務端的RTU云設備管理平臺軟件，可以為環(huán)境保護部門的生活污水出水水質提供實時的數(shù)據(jù)采集、傳輸、遠程管理與控制等功能，實現(xiàn)水質監(jiān)測監(jiān)控的遠程管理，是一套上佳的遠程自動監(jiān)控平臺方案。