基于KingView和ZigBee的污水曝气无线监控系统

透视Hot-PointPerspectiveDIGITCW热点130DIGITCW2019.05目前我国城市污水处理厂大多采用生物处理技术来治理污水，其非常关键的环节是对污水池进行曝气，能否对曝气系统有着良好控制，对整个污水处理过程至关重要[1]。本文提出一种基于kingview和ZigBee技术的污水曝气无线监控系统，不仅能够实现准确的监控溶解氧浓度及运行工况，且具有良好的人机交互功能。开发了能满足曝气系统工艺要求的组态监控图形界面，具有历史监测数据报表存储和曲线显示等功能。经过综合调试与运行工况分析，结果表明：系统不仅有利于曝气过程的高效进行，保证出水水质达标，还能降低处理能耗，最终实现高效低成本的污水处理。1污水处理工艺及总体架构本文研究的污水处理工艺为：CASS活性污泥法工艺[2]。下位机无线通信模块采用嵌有CC2530芯片的电路板，一个作为采集终端，一个作为协调器。污水池中利用溶氧仪检测溶解氧的浓度，通过RS485转USB模块电路把数据传输到ZigBee终端节点上，终端节点把测得的数据通过ZigBee网络发送至协调器节点，协调器通过串行通信接口把数据传至OPC服务器，最后组态王通过读取OPC的数据，从而实现Zigbee模块与组态王的通信。上位机Kingview监控界面接收Zigbee模块发送来的数据，对所得数据进行实时的显示和存储，再对数据进行分析处理，通过PLC技术控制变频器的输出频率，从而改变电机的转速，使曝气池中的溶解氧浓度保持在设置的数值，以实现对污水处理工艺曝气过程的优化控制。当溶解氧未达要求或超标时，及时提示工作人员进行相应控制措施。2基于ZigBee技术的下位机监测终端设计根据城市污水自动化处理无线监测系统的流程，系统需要对污水中的含氧量进行实时的监测，将处理后的溶解氧数据以无线通信的形式传输到上位机，以实时监测污水池中的氧浓度，保障污水出水水质。设计原理：在污水处理曝气池中安装若干个溶氧仪传感器终端节点采集曝气池中的溶解氧浓度，RS485转USB模块电路将溶氧仪测得数据传输到ZigBee终端节点上。终端节点把溶解氧浓度信号通过Zigbee网络发送到协调器节点电路。协调器电路接收数据，最后通过串口驱动，利用OPC技术实现下位机设备与上位机的数据通讯。系统组网方式选择星型拓扑结构，中心传感器终端节点通过串行通信线路与上位机联系。传感器终端节点只有在等到下一次被唤醒的时候才再次进入到工作模式采集溶解氧浓度信号并发送至中心节点，其余时间应处在待机休眠状态以节省终端节点电池能耗。中心节点应时刻保持工作状态，随时等待接收终端节点电路发送来的信号。3基于PLC的鼓风曝气控制系统设计根据活性污泥法工艺要求，污水处理厂曝气池内的溶解氧浓度通常要保持在2.5mg/L左右[3]。鼓风曝气系统采用PLC+变频器形式来实现变频调速控制。电机转速由编码器产生的脉冲反馈到西门子S7-200PLC中，PLC再把脉冲通过公式转换成实际转速。转速设定值的大小为溶解氧含量在标准值下的对应转速，在组态王界面上输入该转速预定值，实际转速与转速设定值的偏差作为PID控制器的输入信号，经过CPU运算，将得到0-10V的电压控制信号，变频器将电压信号转换成相应的频率，电机将以该频率对应的转速进行旋转，从而实现对鼓风机的变频调速控制。此外，在KingView组态王监控界面上可进行参数修改和监视运行工况正常与否。4结束语本文以污水处理曝气过程溶解氧浓度为研究对象，给出了一套污水处理曝气过程无线监测与控制系统的设计方案。系统具有良好的人机交互功能，实现了无线数据采集及运行工况的自动监测，保证出水水质达标，能够有效节省污水处理耗能，提高污水处理效益。参考文献[1]莫建强.水厂污水处理技术及选择探讨[J].城市建设理论研究，2013.18：3-4.[2]杨杰.城市污水处理的工艺及工艺选择分析[J].城市建设理论研究，2015，11：78-81.[3]左钱林.基于PLC的污水控制系统研究[J].城市建设理论研究，2012，21：49-51.基于KingView和ZigBee的污水曝气无线监控系统陈龙燕（泉州理工职业学院，泉州362000）摘要：针对污水处理厂曝气系统技术改造问题，设计出了一套基于KingView和ZigBee技术的污水处理曝气过程无线监测与控制系统。采用KingView组态软件进行上位机监控系统的开发，选用西门子PLC和变频器作为控制设备，融合ZigBee无线通信技术，实现污水处理曝气过程无线远程实时监控。关键词：污水曝气；KingView；ZigBee；PLCdoi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2019.05.102中图分类号：TP277；TN92文献标示码：A文章编码：1672-7274（2019）05-0130-01