随着工农业的高速发展，城乡人民生活水平大幅提高，对自然资源的利用越来越多，排放的污染物，特别是废水也越来越多，导致对环境污染程度上升，人们越来越赖以生存的自然资源正逐步减少。若不及时治理，那么沿江城市停水数天的事件将不再是新闻。

令人欣慰的是，水污染的治理引起了政府和企业的高度重视，并逐渐加强对废水排放的管理；政府还出台一系列的污水治理奖惩措施，力争最大限度地整治污水排放。专业的污水治理企业也应运而生，研制更有效、更先进的污水处理系统。

目前，高端污水处理设备和技术主要依赖进口。这种大型的系统从安装调试到设备的运行维护维修都比较困难，设备的购买和维修成本都相当高，这在一定程度上阻碍了污水处理系统在各种中小场合的使用。

广州致远电子有限公司根据多年的工业通信和工业数据采集控制经验，提供了一套较完整的解决方案，包括底层采用高性能现场总线CAN来实现对各类污水处理参数的检测以及对污水处理设备的控制，采用方便的GPRS网络实现灵活的远程监控的实用型分级污水处理系统方案。

1 污水处理流程

污水处理工艺通常可分为一级处理、二级处理和三级处理。一级处理主要是去除污水中呈悬浮状的固体污染物。二级处理的主要任务是大幅度去除污水中呈胶体和溶解态的有机污染物质。三级处理又叫深度处理，其目的是进一步去除污水中的悬浮物、无机盐类和其他污染物质。

其中用到的处理方式主要有：格栅处理、泵房提升、沉砂处理、一次沉淀池、曝气池处理、二次沉淀池处理、泥浆制备、沼气利用。需要控制和监测的有格栅、总泵房、沉砂池、生物反应池、沉淀池、调匀池、氧化池、混凝池、污泥处理装置、变电站等对象。

同时，污水处理系统分为3层：现场控制层，当地监控中心和远程监管中心。将这3层有机连接在一起的分别是CAN总线和GPRS无线网络。现场控制层分布在每一个控制对象处，对该控制对象需要的参数及时做采集，对本设备的运行进行管理，同时接收当地监控中心对该对象的命令。当地监控中心实现对所有对象参数的监视功能，并对不同的参数进行分析处理，及时存档打印等。远程监管中心服务于上级单位或者其他监管单位，能实时观测到该污水处理系统的运行和达标情况，及时对当前的处理情况作出正确的指示。

2 CAN构建底层采集控制网络

现场控制层和当地监控中心是污水处理系统的主体，CAN总线将分散的现场采集参数信息集中到当地监控中心，也将监控中心据此发布的处理命令传输到指定的处理池执行，本系统采用基于CAN总线的iCAN协议来完成。

图1 iCAN底层采集控制网络图

表1 iCAN模块分类及功能

无论是在格栅处理间还是泵房等处，现场参数主要包括液体浓度、液位、设备开停运行情况、液体温度、进出水量情况等。通过传感器和变送器转换之后即变成统一的数字量或者模拟量信号，因此可以方便地接入到iCAN系列数据采集模块上，再通过模块的CAN接口传输到计算机上。iCAN模块种类丰富，能满足大多数被测对象需求。

当地监控中心计算机采用工业级双通道接口卡PCI9820I，单个接口无中继器情况下可带110个CAN节点，随卡附送iCAN协议的驱动库和组态软件的OPC服务器，上位机应用软件采用组态软件，编程方便且界面直观。

PCI9820I符合CAN2.0A/B规范，支持5 kb/s ~1 Mb/s的任意波特率，工作稳定可靠，通信速度快；提供多个操作系统的设备驱动、工具软件等，为工业通信CAN网络提供了可靠、高效的解决方案。

图2 PCI9820I工业级双通道CAN接口卡图

3 GPRS构建远程监控网络

对于大型正规的污水处理工程，相关部门有监控的责任，以便能实时掌握企业的污水处理情况，做到有效管理。在当地监控中心不方便连接Internet的情况下，可采用移动的GPRS网络轻松完成远程监控。

图3 GPRS远程监管网络图

在当地监控中心加一个GPRS无线数据传输模块ZWG22A，ZWG22A将必要的（并不是所有）数据上报到远程监管中心。这样传输的数据量较小，通信费用的成本也会得到较好的控制。远程监控中心通过Internet网络即可获取ZWG22A的上GPRS数据传输单元报数据。

图4 ZWG22A智能型

ZWG22A基于移动运营商现有的GPRS网络，可以方便地实现远程、无线、网络化的通信方式；具有覆盖范围广（移动网络覆盖范围，能使用移动电话的地方就可以使用），组网方便快捷（安装即可使用），运行成本低（按流量计费）等诸多优点。其特性如下：

◆ 透明数据传输与协议转换；

◆ 支持多数据中心；

◆ 支持数据中心动态域名或IP地址访问；

◆ 数据终端永远在线等多种工作方式可选；

◆ RS232 DB9接口；

◆ 单5～35 V宽范围供电；

◆ 工作电流最大为300 mA、休眠时≤10 mA；

◆ 支持本地和远程图形界面配置与维护；

◆ 支持短信配置与维护；

◆ 多重软硬件可靠设计，使设备安全运行；

◆ 支持本地和远程固件升级。

结语

CAN和GPRS的综合污水处理系统以分层分级为核心理念，将污水处理的复杂问题简单化、模块化。现场控制、当地监控、远程监管三层紧密结合，优化了生产结构，提高污水处理的效率。

该系统简洁明了，极大地降低了系统设备的成本，降低了安装调试难度和维护维修成本，实现了污水处理厂远程监管自动化、管理信息化，使污水处理厂内自动化控制及技术水平得到全面显著提升。安全、可靠地实现各种复杂的污水处理工艺流程，可以减少人为因素可能带来的事故和隐患，保证污水处理的质量，同时减轻劳动强度，提高工作效率和经济效益，使传统污水处理厂生产运行及管理产生质的变化，为国内污水处理工程提供了一个新样板。