污水處理廠自控系統，是通過通過使用自動化技術、計算機技術、網絡技術、數據庫技術、圖形顯示技術構建成的綜合自動化系統。在確保達到規定的技術要求及污水處理過程優質可靠運行、排放達標的目標前提下，將污水處理廠運營決策、管理、調度、過程優化、故障診斷、現場控制等功能集成在網絡環境下，通過信息多層“無縫”鏈接，為實現污水處理過程的管控一體化及綜合信息處理構建了信息平臺。（湖南圣凱安環保科技趙經理）
對于大型的污水處理系統，一般采用三層控制級來實現自動控制，即生產管理監控級、PLC 邏輯聯動控制級、機旁就地控制級三層結構。見圖 1
◆ 模擬量、開關量的數據采集及在線監測；
◆ 回路控制和順序控制等的遠程控制方式；
◆ 實時數據及歷史數據的有效管理；
◆ 各類圖文報表的制作與管理；
◆ 設備故障的報警提示；
◆ 自控系統的安全管理；
◆ 如果需要可以實現計算機遠程監控
上位機控制界面能對整個污水處理系統的過程進行實時監控，具備實時數據和歷史數據的分析及處理能力，對主要工藝流程進行動態模擬、趨勢分析、報表打印、繪制曲線，并對主要數據永久性保存，能顯示整個工藝流程或局部環節的直觀動態彩色畫面，還能夠通過通過大屏幕動態顯示工藝流程各主要部件的運行狀態。并且還能夠通過電信線路或寬帶通信等實現遠程監視和數據采集，便于遠程管理、快速解決問題排除故障。
1、運行可靠
◆ 選用符合工業級標準的成熟定型產品；
◆ 具有自診斷（檢錯）與容錯功能；
◆ 具有計算機系統輔助診斷及修復功能；
◆ 具有完善的抗干擾及防雷等技術措施；
◆ 具有設備、線路冗余等功能；
2、系統開放性好
系統對用戶是開放的。設備的增減、控制方案的選取、系統的擴縮與維護等，用戶都可以在廣泛的設備環境下便利地自己完成。所有硬件接口，軟件協議全部按開放性的標準設計、編制。
3、系統實用性功能強
◆ 控制系統操作方便、簡單易學、界面清楚、功能實用；
◆ 全功能的漢字處理和漢字顯示；
◆ 生動的在線漢字提示；
◆ 全圖形人機接口，使用戶清晰的了解污水處理廠各工段的運行情況，故障報警點的分支細節，使操作員通過熱鍵或鼠標來 發布各種指令或換畫面；
◆ 通用的計算機及通訊軟件；
◆ 能準備反映各工況的真實情況；
◆ 能按要求對數據進行統一管理，如記錄、歸檔、統計、查詢、打印等；
◆ 能迅速將控制指令可靠的發給執行機構，既能獨立、又能監控，當控制室的上位機出現故障時，各分控制室的 PLC 均能與系統脫開，實行現場獨立工作。
4、系統規范化
在方案設計、設備選型、圖紙設計、軟件設計、設備安裝、系統調試等過程中，都嚴格 按照國家相關質量體系執行。這給計算機監控系統的安全生產運行，日常維護管理、更新換 代升級等均提供了質量保證。
5、故障診斷專家系統
根據環保領域目前發展的需要和趨勢，污水處理過程故障診斷專家系統應運而生。該系統針對污水處理工藝過程的物理和生化變化為主的診斷對象，故障發生的特點，提出了面向工藝故障診斷的總體方案。
一、項目背景
隨著經濟的發展，我國的污水排放量已越來越大，已造成地表水的嚴重污染，環境質量呈現不斷惡化趨勢，但目前全國各地對污染源和排污河渠的水質監測仍停留在手工監測階段，時間覆蓋率低，樣品缺乏科學性和代表性，難以反映企業及城市污水排放連續變化的情況。國家及各省市地區日趨重視生態環境的保護，在水資源污染方面不斷加強治理，但因為環境保護意識的淡薄及利益的驅使等諸多因素，隨意偷排污水和非達標排污，造成環境嚴重污染的情況時有發生，因此在監測監管方面也要加大投入，提供一個有效的實用的先進的監控系統和解決方法，對加強環境監測力度顯得極為迫切建立廢水在線監測系統，提高水質監測能力，勢在必行。
在污水治理監測項目中，所涉及的污水處理監測系統，很多必需無人值守設備或監測點，受到地形、氣候、監測范圍等因素影響，不適合用有線通信和無線數傳電臺等數據傳輸方式， 而且它們還具有移動性差、成本高、擴展性差、設備維護不方便等缺點，而中國移動GPRS網絡覆蓋面廣，具有高速的數據傳輸和永遠在線的特點，配合靈活的資費方式，使GPRS通訊在污水處理監控系統中的應用具有無可比擬的性價比優勢。
二、項目分析
2.1 系統組成
2.1.1 污水數據采集終端
根據監測性質的不同主要分為三個方面，地表水站（河流、水庫等飲用水）、城市污水處理廠和工業污染源；主要檢測的物理量有：流速、流量、PH值、COD、氨氮、硝氮、亞硝氮、總磷等；實時將現場噪聲數據采集到智能監控終端內。通過工業上通用的MODIBUS標準協議進行傳輸。（湖南圣凱安環保科技趙133..975...32.。。。997）
2.1.2無線傳輸設備
鑒于對通訊模塊的要求，我們選擇廈門才茂通訊有限公司的CM550-5XX IP MODEM(dtu)。它具有體積小、功耗低、配置使用簡單、即插即用。支持主備數據通道、并行多數據通道、實時在線和按需在線多種工作方式、并且支持APN網絡接入等功能不僅可以保障數據安全可靠還能讓客戶根據需傳輸節省資費。
2.1.3數據管理中心
監測數據接收子系統（整個系統中至關重要的一個子系統,它肩負著各種現場實時數據的監測及數據接收的作用,具有無人職守自動工作功能）；數據分析統計子系統（監測系統中的核心部分.是用戶直接操作和感受到的部分，采用 C/S模式在監測部門內部供工作人員直接操作使用）；報警短信子系統（利用目前廣泛使用的移動通訊技術進行開發的一個及其有用的功能系統，終端儀器儀表設定報警值后和短信 MODEM組合，以快速的把報警信息發到指定的管理層）；WEB發布子系統（污水自動監測系統中對外公布的網頁查詢系統，是提供普通市民了解居住城市水體質量的窗口，也是被監測企業、工廠對自己排放污染程度的要求）；
2.2 系統總架構
污水數據采集終端通過RS232/485通訊接口與CM550-5XX串口連接，數據監控中心可以采用多種方式連接網絡，例如固定IP、APN、ADSL等。
無線傳輸設備CM550-5XX通過GPRS網絡連接到遠程數據中心服務器主機，與中心建立TCP/IP連接后開啟透明數據通道。當采集終端需要上報數據的時候將數據直接送往串口，此時CM550-5XX就會把收到的數據原封不動地發送到數據中心服務器主機。當數據中心下發的命令或數據通過通道傳輸到CM550-5XX后，CM550-5XX通過串口送到采集終端，從而實現了數據雙向透明傳輸。
2.3系統實現功能
2.3.1監測數據接收子系統
1. 自動啟動(在停電后/系統重啟后自動啟動,不用人為操作。
2. 數據過濾(本系統從安全考慮，僅接收經系統認證后的數據)。
3. 使用于各種數據類型輸出的現場檢測儀表(開關量、模擬量、數值等)。
4. 將接收到的監測數據保存到后臺數據庫。
5. 現場反控(通過修改監測采集方案來啟動現場設備(包括對自動采樣器的操作等)。
6. 查看各監測站連接狀態
2.3.2數據分析統計子系統
數據分析統計子系統是監測系統中的核心部分.是用戶直接操作和感受到的部分，采用 C/S模式在監測部門內部供工作人員直接操作使用。具有安全、快捷方便的特點、系統即具有綜合性、集成性的特點、又有各模塊獨立操作的有點。
其功能包括如下:
1. 現場實時監測原始數據的查詢、偏離修正、監測數據有效性審核、預報數據錄入
2. 監測數據歷史記錄的維護。
3. GIS電子地圖實時顯示水體污染變化趨勢
4. 結合歷史數據生成水體污染指數曲線圖
5. 監測數據異常分析、軟件報警、實時通過短信通知報警信息
6. 各種數據匯總報表、統計報表、上報表格，包括特殊格式報表
7. 默認、自定義監測采集方案維護
8. 現場自動采樣器操作
9. 現場樣本試驗數據錄入、與自動監測數據對比、偏離報告
10. 現場維護記錄
11. 監測站點、監測項目等基礎信息自由配置、兼容性好
12. 人員權限分配
13. 數據備份
14. WEB用戶認證、權限分配、及其web訪問統計情況等
2.3.3報警短信子系統
1.報警短信系統是利用目前廣泛使用的移動通訊技術進行開發的一個及其有用的功能系統，終端儀器儀表設定報警值后和短信 MODEM組合，以快速的把報警信息發到指定的管理層。
2. 湖南圣凱安環保技術有限公司，污染監測設備可通過配置軟件靈活配置對端接收的多個手機號碼，設備永遠在線，自動檢測串口數據，實現自動短信收發功能。和報警裝置串口對接，實時監測報警裝置串口的報警數據，便可以第一時間把某種監測項目的異常報警信息發送到相關項目負責人、監督人的手機，報警系統可以定時將某個統計匯總數據、分析結果通過GSM MODEM發送到相關負責人，讓相關項目負責人、監督人在出差、外出等情況下第一時間了解其負責的監測情況。
2.3.4 WEB發布子系統
1. 歷史、當前水體污染報告、預告
2. 水體測試數據查詢、曲線圖
3. 監測站點明細、監測分析報表等
三、項目架構實施
3.1 傳輸模塊與污水處理采集終端連接
在工業領域設備一般都采用以太口或串口傳輸數據，無線通信模塊CM550-5XX同時支持232/485通信方式，因此可以直接和污水處理數據采集終端進行連接通信，如下圖：
3.2.1 專線接入
中心采用APN專線， 所有點都采用內網固定IP