基于DX70无线网络系统远程监控工业污水处理全过程

　　前言：

　　中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占水资源的6%,仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5,是13个人均水资源贫乏的国家之一。

　　现状：水资源短缺、水污染严重 、水土流失严重 、水价严重偏低、水资源浪费严重，南方水多，北方水少。西部水少，沿海水多。

　　中国水资源人均占有量少，空间分布不平衡。随着中国城市化、工业化的加速，水资源的需求缺口也日益增大。因而，保护有限的水资源、增加水资源的循环利用，越来越受到企业和社会的重视。污水由两个部分组成，一部分是生产废水，一部分是生活污水。生产废水主要是来自于电炉炼钢，钆钢，化工厂等一些大型的用水工业工厂。

　　目前，全国661个设市城市中，已有383个城市建成污水处理厂792座，其中，有135个城市的污水处理率已达到或接近70%,单厂处理规模达到每天100万立方米。虽然由于国家和各级政府对环境保护重视程度的不断提高，中国污水处理行业正在快速增长，城镇污水处理率不断提高，但目前中国污水处理行业仍处于发展的初级阶段。

　　传感器成为工业污水处理的眼睛：

　　污水处理过程的监视与控制系统由模型、传感器、局部调节器和上位监控策略等4个部分组成。其中，传感器是污水处理厂监控系统中薄弱，也是重要、基础的环节。日益严格的污水排放标准导致了污水处理工艺流程和装备的复杂化，对用于污水处理过程监视与控制的传感器的性能也提出了更高的要求，促进了污水处理领域传感器技术的发展，一些适用于污水处理过程的新型传感器相继问世。污水处理过程是复杂的生化反应过程，所涉及的仪器仪表种类繁多，多数传感器是污水处理过程所特有的，分别应用于不同的场合，反映一个或多个特定变量的状态信息变化。

　　污水处理工艺一般由机械处理、生化处理和化学处理构成，其中涉及液相、固相、气相三种物质成分。监视这些相态的仪表可以简单地分为通用型和特殊性两大类。

　　工业水处理厂问题：

　　水的处理方法可以概括为三种方式：①常用的是通过去除原水中部分或全部杂质来获得所需要的水质；②通过在原水中添加新的成分来获得所需要的水质；③对原水的加工不涉及去除杂质或添加新成分的问题。

　　污水处理一般来说包含以下三级处理：处理是它通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。二级处理是生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。三级处理是污水的深度处理，它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。可能根据处理的目标和水质的不同，有的污水处理过程并不是包含上述所有过程。

　　DX70无线网络系统成为工业污水处理的视觉神经：

　　针对于此，邦纳公司推出的DX70无线网络系统，能够很好地应对水处理行业中的应用需求。

 

　　Banner DX70无线网络系统

　　当污水经过一道道的工序进入相应的处理池中时，首先由各种监测仪表将污水的相关值进行采集，这些监测仪表将接入邦纳DX70无线网络系统的节点，随后DX70无线网络系统节点将采集的模拟量数据通过无线电波发送到网关，然后网关将数据传输到主控PLC或计算机系统，实现对污水处理过程的全程监测和控制。

　　邦纳无线传感技术，使远程信号采集和多点监测测量成为可能，大大方便了污水处理过程监视的实施。无线传感技术与传统有线系统相比，具有很大潜力。水处理工厂由于地理的限制和污水的限制，在某些塔式药剂投放地点，根本不可能实现布线来采集数据，而此时，无线系统就可以发挥关键的作用。邦纳的DX70无线网络系统给予用户的既是成本上的节省和又是实施时间上的便利。

　　DX70无线网络系统接线图

　　DX70 无线网络系统可将现场离散传感器信号通过节点传输到控制室的的网关。可以支持各种传感器的输入，采用跳频扩频技术，抗干扰性能好。SureCross节点可连接液位、PH值、电导率和流量等各种模拟量信号，而这些模拟量信号分散在水处理厂的不同的地方，节点通过网关将数据发送到中央控制中心，DX70的无线网络系统解决了污水处理厂环境的障碍、资源的影响等因素，明副其实地成为了连接分布在污水处理各个环节传感器眼睛的视觉神经网络系统。

　　DX70无线网络的现场使用图

　　邦纳无线网络系统拓扑：

　　无线网络系统网关作为主设备担负着各个节点的输入输出间的映射关系和控制，同时与上位系统进行通讯，实现数据交换。节点负责现场数据的采集，并发送往网关。节点数量可灵活配置。

　
图释：采用星型网络拓扑技术， 如一个网关及15个节点，网关与各节点实行双向通讯。

　　图释：网关作为主设备担负着各个节点的输入输出间的映射关系和控制，同时与上位系统进行通讯，实现数据交换。

　　支持的通讯协议有：

　　1. RS-485 Modbus RTU

　　2. Modbus TCP

　　3. Ethernet IP

　　节点负责现场数据的采集，并发送往网关。节点数量可灵活配置。

　　邦纳无线网络系统的技术参数：

　　Frequency Hopping Spread Spectrum （FHSS） 无线电跳频扩频以及Time Division Multiple Access （TDMA）时分多址控制架构的技术结合， 抗干扰强。

　　无线工业级I/O 系统， 4 路开关量I/O, 2路模拟量I/O, 连接信号丢失输出

　　网关与节点为双向数据传输， 包括数据传输的应答

　　坚固的外壳， 防护等级为IP67

　　即插即用

　　2.4 GHz 频率

　　内建信号强度指示

　　内置或外置天线可选， 天线种类繁多

　　超远距离3.2 Km

　　总结：

　　邦纳DX70无线网络系统在实际中的应用中，适用于各种已有的传感器安装，减少了布线距离增加的成本，解决了现场布线障碍 （高架桥路， 桥梁， 河流…）及生产中断或是在室外工作的限制，并且解决了需要耗时耗力的布线及现场的环境如灰尘等问题。该产品可以应用到许多行业及自动化领域的多种信号输入输出而无需布线的场合。DX70无线网络系统的出现，将为国内传感器市场带来更为广泛、高效的产品应用。

　　据有关机构统计，使用无线传感器和使用有线传感器相比，在应用条件和输出结果相同的情况下，总体的应用成本后者将是前者的3倍。因为有线不可避免布线和开槽这些常规操作，而无线的传感器将更为自由、方便地使用。相信，随着应用理念的提升，更具性价比和实用性的无线传感器将会被越来越多的国内企业所接受。

  

参考文献:

[1]. PLC datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/PLC_1248813.html.