申请日2012.04.01
公开(公告)日2012.11.07
IPC分类号H04L29/08; G05B19/418
摘要
本实用新型公开了一种自动化与通信领域的污水处理过程监控系统，包括：由工业控制机构成的上位机监控端、由嵌入式处理器构成的下位机监控端、数据库服务器、GSM服务器、Web服务器和远程监控端。其中，上位机监控端和下位机监控端采用ZigBee无线通信技术传输采集数据和上位机监控指令。上位机监控端与数据库服务器相连传输待存储的现场数据信息和数据库服务器的控制指令信息。上位机监控端分别与Web服务器和GSM服务器相连传输数据交换请求及应答信息。数据库服务器分别与Web服务器和GSM服务器相连传输存储用户控制指令。本实用新型实现了工业污水处理过程的实时监测和智能闭环控制，简单可靠，成本低，效率高。
权利要求书
1.基于LabVIEW和ZigBee无线通讯的污水处理过程监控系统，其特征在于：包括上位 机监控端、下位机监控端、数据库服务器、Web服务器、GSM服务器和远程监控端;下位机 监控端由嵌入式处理器构成，实现数据采集、指令传达以及与上位机实现ZigBee无线通讯; 上位机监控端由工业控制机构成，利用LabVIEW制作人机界面，实现工业现场的数据显示 与指令控制;上位机监控端与下位机监控端采用ZigBee无线通信方式传输采集的现场数据信 息和上位机控制指令信息;上位机监控端与数据库服务器相连传输待存储的现场数据信息和 数据库服务器的控制指令信息;上位机监控端分别与Web服务器和GSM服务器相连传输数 据交换请求及应答信息;数据库服务器分别与Web服务器和GSM服务器相连传输存储用户 控制指令;远程监控端分别与Web服务器和GSM服务器相连传输客户端的请求信息和应答 信息。
2.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于上位机监控端选用工业控制计算机，利 用LabVIEW开发人机界面对污水处理现场数据信息进行实时显示和指令传输。
3.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于下位机监控端包括嵌入式处理器、ZigBee 无线通讯模块、传感器机构和执行机构;其中，传感器机构与嵌入式处理器相连采集的现场 数据信息，嵌入式处理器对现场数据信息进行处理并通过ZigBee无线通讯模块上传到上位 机，同时，嵌入式处理器通过ZigBee无线通讯模块接收上位机传达的指令，嵌入式处理器与 执行机构相连传输控制信息和处理后的数据信息。
4.根据权利要求3所述的监控系统，其特征在于下位机与上位机之间采用ZigBee无线 通信方式互联传输现场采集数据和上位机的指令，无线通讯使数据传输更便捷，避免了布线 繁琐使得控制设备更简单。
5.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于所述数据库服务器采用关系数据库与内 存数据库相结合的方式，对污水处理过程的数据信息进行存储与查询，同时对远程客户端控 制指令进行存储于查询。
6.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于所述远程监控端是客户浏览器和手机。
说明书
基于LabVIEW和ZigBee无线通讯的污水处理过程监控系统
技术领域
本实用新型涉及ZigBee无线通信技术、Internet通信技术和自动化控制领域，尤其涉及 一种基于以上技术的工艺污水处理过程监测与控制系统，与现有的LabVIEW人机界面技术 相结合，用于污水处理过程的实时监测与智能闭环控制。
背景技术
我国淡水资料总量居世界第六，但人均占有量仅为世界人均占有量的1/4。淡水资源非常 缺乏，随着我国经济的进一步发展、人口数量的继续增加，淡水资源短缺加重，水资源是基 础自然资源，是生态环境的控制因素之一，同时又是战略性经济资源。当前水资源短缺已经 成为我国经济持续发展的限制因素特别是人为的水环境污染，严重威胁着人类自身的健康， 因此，世界各国都越来越重视污水的处理和回用技术的发展水资源的短缺，水污染的加重是 我国当前水问题的两大主要方面。实现水资源的可持续利用，遏制水污染加剧的趋势，乃至 恢复良好的水环境，是我们急需解决的问题。
对于污水处理工艺，有许多重要的现场参数和信息(如污水的流量、液位、PH值、温度、 溶解氧浓度等)需要实时监视和共享，而这些数据和信息的时变性对监控系统的实时性提出 了要求。此外，污水处理监控系统应该具备如下功能：不受地理位置限制的监控手段，便于 相关管理、维护人员了解设备运行情况并作相关统计信息;能实现资源的共享，达到管理、 控制和监控的目的;具有友好的操作界面，便于环保局环境监控中心的审核。此外，与一般 监控系统不同的是，必须考虑工艺监控系统对实时性、可靠性和安全性的高要求。
目前工业污水处理由于布局分散，仅限于传统的有线，需要专业人员时刻守候在现场， 非常不科学。另外，有关部门的远程监测不方便，需要到现场勘查监督，管理困难。国内的 污水处理过程的自动化水平仍相当落后，大多数只停留在数据采集，对于现场处理工艺过程 大多数局限于本地监测。许多污水处理自动控制系统大部分只有简单的开关量控制，达不到 控制专业集成化、智能化、全过程化的控制程度。运行效率低，能耗大，费用高。
实用新型内容
本实用新型主要解决了目前工业污水处理过程监控系统不能达到智能化、全过程化的问 题，提供了一种基于LabVIEW和ZigBee无线通讯的嵌入式污水处理过程监控系统。本实用 新型实现对污水处理现场与控制室的无线通讯，并通过对处理过程监测与控制系统的层次化 设计，满足了各种用户和处理现场的不同需求，确保处理过程的便捷性、多层次性、可靠性 和安全性。
本实用新型由网络远程、本地工控机和现场手动三级层次的监控系统组成，其中无线远 程监控系统的级别最高。
本实用新型系统包括：上位机监控端、下位机监控端、数据库服务器、Web服务器、GSM 服务器和远程监控端。其中，上位机监控端与下位机监控端采用ZigBee无线通讯传输采集的 现场数据信息和上位机控制指令信息。上位机监控端与数据库服务器相连传输待存储的现场 数据信息和数据库服务器的控制指令信息。上位机监控端分别与Web服务器和GSM服务器 相连传输数据交换请求及应答信息。数据库服务器分别与Web服务器和GSM服务器相连传 输存储客户端控制指令。远程监控端分别于Web服务器和GSM无线通讯服务器相连传输客 户端的请求信息和应答信息。
上位机监控端选用工业控制计算机，利用LabVIEW开发人机界面对污水处理现场数据 信息进行实时显示和指令传输。同时上位机监控端集成现场视频监视系统和巡更系统。
下位机包括嵌入式处理器、ZigBee无线通讯模块、传感器机构和执行机构。其中，传感 器机构与数据处理模块相连传输传感器机构采集的现场数据信息，嵌入式处理器对现场数据 信息进行处理并通过ZigBee无线通讯模块上传到上位机，同时，嵌入式处理器通过ZigBee 无线通讯模块接收上位机传达的指令，执行机构相连传输控制信息和处理后的数据信息。
所述的下位机与上位机之间采用ZigBee无线通信方式互联传输现场采集数据和上位机 的指令，无线通讯使数据传输更便捷，避免了布线繁琐使得控制设备更简单。
所述的数据库服务器采用关系数据库与内存数据库相结合的方式，对污水处理过程的数 据信息进行存储与查询，同时对远程客户端控制指令进行存储于查询。
所述的远程监控端是客户浏览器和手机，客户浏览器监控端包括普通用户浏览器和管理 员用户浏览器，其中普通用户浏览器只能对污水处理现场工艺数据信息进行查询，而管理员 用户浏览器可以对现场进行实时的监测和控制。手机监控端只对指定手机号码开放，可以通 过编辑短信的方式对处理工艺数据信息进行查询和设备控制，在现场工艺出现故障时能自动 通过短信形式发送到手机监控端。
采用LabVIEW开发人机界面，减少了现场布线量和维护工作量，系统便于扩展和集中 管理。同时控制系统对污水处理工艺参数采用基于智能算法的闭环控制，实现工业控制的智 能化。全过程完全自动控制彻底让操作人员解放双手，避免因人为误操作对处理过程的影响， 实现工业控制自动化。
