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前言

    中國(guó)水資源人均占有量少，空間分布不平衡。隨著中國(guó)城市化、工業(yè)化的加速，水資源的需求缺口也日益增大。因而，保護(hù)有限的水資源、增加水資源的循環(huán)利用，越來越受到企業(yè)和社會(huì)的重視。在這樣的背景下，污水處理行業(yè)成為新興產(chǎn)業(yè)，目前與自來水生產(chǎn)、供水、排水、中水回用行業(yè)處于同等重要地位。污水由兩個(gè)部分組成，一部分是生產(chǎn)廢水，一部分是生活污水。生產(chǎn)廢水主要是來自于電爐煉鋼，釓鋼，化工廠等一些大型的用水工業(yè)工廠。

    目前，全國(guó)661個(gè)設(shè)市城市中，已有383個(gè)城市建成污水處理廠792座，其中，有135個(gè)城市的污水處理率已達(dá)到或接近70％，單廠處理規(guī)模達(dá)到每天100萬立方米。雖然由于國(guó)家和各級(jí)政府對(duì)環(huán)境保護(hù)重視程度的不斷提高，中國(guó)污水處理行業(yè)正在快速增長(zhǎng)，城鎮(zhèn)污水處理率不斷提高，但目前中國(guó)污水處理行業(yè)仍處于發(fā)展的初級(jí)階段。

1 傳感器成為工業(yè)污水處理的眼睛

    污水處理過程的監(jiān)視與控制系統(tǒng)由模型、傳感器、局部調(diào)節(jié)器和上位監(jiān)控策略等4個(gè)部分組成。其中，傳感器是污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)中最重要也是最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。日益嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致了污水處理工藝流程和裝備的復(fù)雜化。同時(shí)，這對(duì)用于污水處理過程監(jiān)視與控制的傳感器的性能，也提出了更高的要求，促進(jìn)了污水處理領(lǐng)域傳感器技術(shù)的發(fā)展。由此，一些適用于污水處理過程的新型傳感器相繼問世。污水處理過程中所涉及的儀器儀表種類繁多，多數(shù)傳感器是污水處理過程所特有的，可分別應(yīng)用于不同的場(chǎng)合，因?yàn)檫@些專用的傳感器收集的信號(hào)將反應(yīng)一個(gè)或多個(gè)特定變量的狀態(tài)信息變化。可以客觀地說，傳感器將成為工業(yè)污水處理的眼睛。

2 工業(yè)水處理廠問題

    由于傳感器在工業(yè)污水處理中有著舉足輕重的作用，因此傳感器的布局相當(dāng)重要。工業(yè)水處理的規(guī)模相當(dāng)大，一般都經(jīng)過幾道工序，如果粗分可分為：預(yù)處理工序、水解酸化工序、SBR工序、接觸氧化工序、污泥脫水工序，細(xì)分又可分為：粗格柵及污水提升泵、細(xì)格柵、曝氣沉砂池、生化池、集配水井、終沉池、濾池、消毒渠等。一個(gè)中型的水處理廠都要占地幾十畝到幾百畝的水池用地，在這么大的區(qū)域內(nèi)，為了采集放置于污水中傳感器的模擬量數(shù)據(jù)，需要布置很長(zhǎng)的數(shù)據(jù)線，同時(shí)考慮到信號(hào)的穩(wěn)定，有時(shí)還需要采用屏蔽電纜線。開溝布線和采用高性能導(dǎo)線所帶來的成本將占據(jù)很大一部分工程預(yù)算，極大地制約了水處理廠的發(fā)展。

3 DX70無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)成為工業(yè)污水處理的視覺神經(jīng)

    針對(duì)于此，邦納公司推出的DX70無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠很好地應(yīng)對(duì)水處理行業(yè)中的應(yīng)用需求。
     
                               圖1   Banner DX70無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

    當(dāng)污水經(jīng)過一道道的工序進(jìn)入相應(yīng)的處理池中時(shí)，首先由各種監(jiān)測(cè)儀表（包括溫度、壓力、液位、流量、pH值、電導(dǎo)率、懸浮固體等傳感器）將污水的相關(guān)值進(jìn)行采集，這些監(jiān)測(cè)儀表將接入邦納DX70無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)，隨后DX70無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)將采集的模擬量數(shù)據(jù)通過無線電波發(fā)送到網(wǎng)關(guān)，然后網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺豍LC或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理過程的全程監(jiān)測(cè)和控制。

    邦納無線傳感技術(shù)，使遠(yuǎn)程信號(hào)采集和多點(diǎn)監(jiān)測(cè)測(cè)量成為可能，大大方便了污水處理過程監(jiān)視的實(shí)施。無線傳感技術(shù)與傳統(tǒng)有線系統(tǒng)相比，具有很大潛力。水處理工廠由于地理的限制和污水的限制，使得布線成為一個(gè)很大的難關(guān)，在某些塔式藥劑投放地點(diǎn)，根本不可能實(shí)現(xiàn)布線來采集數(shù)據(jù)，而此時(shí)，無線系統(tǒng)就可以發(fā)揮關(guān)鍵的作用。邦納的DX70無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)給予用戶的既是成本上的節(jié)省和又是實(shí)施時(shí)間上的便利。

                            圖2   DX70無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接線圖

    DX70 無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可將現(xiàn)場(chǎng)離散傳感器信號(hào)通過節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)娇刂剖业牡木W(wǎng)關(guān)。可以支持各種傳感器的輸入，如開關(guān)量、模擬量、熱電偶等信號(hào)。采用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)（FHSS），抗干擾性能好。SureCross節(jié)點(diǎn)可連接液位、PH值、電導(dǎo)率和流量等各種模擬量信號(hào),而這些模擬量信號(hào)分散在水處理廠的不同的地方，節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)發(fā)送到中央控制中心，DX70的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)解決了污水處理廠環(huán)境的障礙、資源的影響等因素，明副其實(shí)地成為了連接分布在污水處理各個(gè)環(huán)節(jié)傳感器眼睛的視覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

                               圖3   DX70無線網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場(chǎng)使用圖

4 邦納無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)?/P>

    無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)作為主設(shè)備擔(dān)負(fù)著各個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸入輸出間的映射關(guān)系和控制，同時(shí)與上位系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集，并發(fā)送往網(wǎng)關(guān)。節(jié)點(diǎn)數(shù)量可靈活配置。

               
                               圖4   星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

    如圖4所示，采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)， 如一個(gè)網(wǎng)關(guān)及15個(gè)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)與各節(jié)點(diǎn)實(shí)行雙向通訊。

   

                                             圖5

    如圖5所示，網(wǎng)關(guān)作為主設(shè)備擔(dān)負(fù)著各個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸入輸出間的映射關(guān)系和控制，同時(shí)與上位系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

    支持的通訊協(xié)議有：

   （1）RS-485 Modbus RTU；
   （2）Modbus TCP；
   （3）Ethernet IP。

    節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集，并發(fā)送往網(wǎng)關(guān)。節(jié)點(diǎn)數(shù)量可靈活配置。

5 邦納無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)

   （1）Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) 無線電跳頻擴(kuò)頻以及Time Division Multiple Access (TDMA)時(shí)分多址控制架構(gòu)的技術(shù)結(jié)合, 抗干擾強(qiáng)；
   （2） 無線工業(yè)級(jí)I/O 系統(tǒng), 4 路開關(guān)量I/O, 2路模擬量I/O, 連接信號(hào)丟失輸出；
   （3） 網(wǎng)關(guān)與節(jié)點(diǎn)為雙向數(shù)據(jù)傳輸, 包括數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)答；
   （4） 堅(jiān)固的外殼, 防護(hù)等級(jí)為IP67；
   （5） 即插即用；
   （6） 2.4 GHz 頻率；
   （7） 內(nèi)建信號(hào)強(qiáng)度指示；
   （8） 內(nèi)置或外置天線可選, 天線種類繁多；
   （9） 超遠(yuǎn)距離3.2 km。

6 總結(jié)

   邦納DX70無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用中，適用于各種已有的傳感器安裝，減少了布線距離增加的成本，解決了現(xiàn)場(chǎng)布線障礙 (高架橋路, 橋梁, 河流…)及生產(chǎn)中斷或是在室外工作的限制，并且解決了需要耗時(shí)耗力的布線及現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境如灰塵等問題。該產(chǎn)品可以應(yīng)用到許多行業(yè)及自動(dòng)化領(lǐng)域的多種信號(hào)輸入輸出而無需布線的場(chǎng)合。DX70無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的出現(xiàn)，將為國(guó)內(nèi)傳感器市場(chǎng)帶來更為廣泛、高效的產(chǎn)品應(yīng)用。

   據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，使用無線傳感器和使用有線傳感器相比，在應(yīng)用條件和輸出結(jié)果相同的情況下，總體的應(yīng)用成本后者將是前者的3倍。因?yàn)橛芯€不可避免布線和開槽這些常規(guī)操作，而無線的傳感器將更為自由、方便地使用。相信，隨著應(yīng)用理念的提升，更具性價(jià)比和實(shí)用性的無線傳感器將會(huì)被越來越多的國(guó)內(nèi)企業(yè)所接受。