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前言

    中國水資源人均占有量少，空間分布不平衡。隨著中國城市化、工業化的加速，水資源的需求缺口也日益增大。因而，保護有限的水資源、增加水資源的循環利用，越來越受到企業和社會的重視。在這樣的背景下，污水處理行業成為新興產業，目前與自來水生產、供水、排水、中水回用行業處于同等重要地位。污水由兩個部分組成，一部分是生產廢水，一部分是生活污水。生產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工廠。

    目前，全國661個設市城市中，已有383個城市建成污水處理廠792座，其中，有135個城市的污水處理率已達到或接近70％，單廠處理規模達到每天100萬立方米。雖然由于國家和各級政府對環境保護重視程度的不斷提高，中國污水處理行業正在快速增長，城鎮污水處理率不斷提高，但目前中國污水處理行業仍處于發展的初級階段。

1 傳感器成為工業污水處理的眼睛

    污水處理過程的監視與控制系統由模型、傳感器、局部調節器和上位監控策略等4個部分組成。其中，傳感器是污水處理廠監控系統中最重要也是最基礎的環節。日益嚴格的污水排放標準導致了污水處理工藝流程和裝備的復雜化。同時，這對用于污水處理過程監視與控制的傳感器的性能，也提出了更高的要求，促進了污水處理領域傳感器技術的發展。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，多數傳感器是污水處理過程所特有的，可分別應用于不同的場合，因為這些專用的傳感器收集的信號將反應一個或多個特定變量的狀態信息變化。可以客觀地說，傳感器將成為工業污水處理的眼睛。

2 工業水處理廠問題

    由于傳感器在工業污水處理中有著舉足輕重的作用，因此傳感器的布局相當重要。工業水處理的規模相當大，一般都經過幾道工序，如果粗分可分為：預處理工序、水解酸化工序、SBR工序、接觸氧化工序、污泥脫水工序，細分又可分為：粗格柵及污水提升泵、細格柵、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，在這么大的區域內，為了采集放置于污水中傳感器的模擬量數據，需要布置很長的數據線，同時考慮到信號的穩定，有時還需要采用屏蔽電纜線。開溝布線和采用高性能導線所帶來的成本將占據很大一部分工程預算，極大地制約了水處理廠的發展。

3 DX70無線網絡系統成為工業污水處理的視覺神經

    針對于此，邦納公司推出的DX70無線網絡系統，能夠很好地應對水處理行業中的應用需求。
     
                               圖1   Banner DX70無線網絡系統

    當污水經過一道道的工序進入相應的處理池中時，首先由各種監測儀表（包括溫度、壓力、液位、流量、pH值、電導率、懸浮固體等傳感器）將污水的相關值進行采集，這些監測儀表將接入邦納DX70無線網絡系統的節點，隨后DX70無線網絡系統節點將采集的模擬量數據通過無線電波發送到網關，然后網關將數據傳輸到主控PLC或計算機系統，實現對污水處理過程的全程監測和控制。

    邦納無線傳感技術，使遠程信號采集和多點監測測量成為可能，大大方便了污水處理過程監視的實施。無線傳感技術與傳統有線系統相比，具有很大潛力。水處理工廠由于地理的限制和污水的限制，使得布線成為一個很大的難關，在某些塔式藥劑投放地點，根本不可能實現布線來采集數據，而此時，無線系統就可以發揮關鍵的作用。邦納的DX70無線網絡系統給予用戶的既是成本上的節省和又是實施時間上的便利。

                            圖2   DX70無線網絡系統接線圖

    DX70 無線網絡系統可將現場離散傳感器信號通過節點傳輸到控制室的的網關。可以支持各種傳感器的輸入，如開關量、模擬量、熱電偶等信號。采用跳頻擴頻技術（FHSS），抗干擾性能好。SureCross節點可連接液位、PH值、電導率和流量等各種模擬量信號,而這些模擬量信號分散在水處理廠的不同的地方，節點通過網關將數據發送到中央控制中心，DX70的無線網絡系統解決了污水處理廠環境的障礙、資源的影響等因素，明副其實地成為了連接分布在污水處理各個環節傳感器眼睛的視覺神經網絡系統。

                               圖3   DX70無線網絡的現場使用圖

4 邦納無線網絡系統拓撲

    無線網絡系統網關作為主設備擔負著各個節點的輸入輸出間的映射關系和控制，同時與上位系統進行通訊，實現數據交換。節點負責現場數據的采集，并發送往網關。節點數量可靈活配置。

               
                               圖4   星型網絡拓撲圖

    如圖4所示，采用星型網絡拓撲技術， 如一個網關及15個節點，網關與各節點實行雙向通訊。

   

                                             圖5

    如圖5所示，網關作為主設備擔負著各個節點的輸入輸出間的映射關系和控制，同時與上位系統進行通訊，實現數據交換。

    支持的通訊協議有：

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

    節點負責現場數據的采集，并發送往網關。節點數量可靈活配置。

5 邦納無線網絡系統的技術參數

   （1）Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) 無線電跳頻擴頻以及Time Division Multiple Access (TDMA)時分多址控制架構的技術結合, 抗干擾強；
   （2） 無線工業級I/O 系統, 4 路開關量I/O, 2路模擬量I/O, 連接信號丟失輸出；
   （3） 網關與節點為雙向數據傳輸, 包括數據傳輸的應答；
   （4） 堅固的外殼, 防護等級為IP67；
   （5） 即插即用；
   （6） 2.4 GHz 頻率；
   （7） 內建信號強度指示；
   （8） 內置或外置天線可選, 天線種類繁多；
   （9） 超遠距離3.2 km。

6 總結

   邦納DX70無線網絡系統在實際中的應用中，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，解決了現場布線障礙 (高架橋路, 橋梁, 河流…)及生產中斷或是在室外工作的限制，并且解決了需要耗時耗力的布線及現場的環境如灰塵等問題。該產品可以應用到許多行業及自動化領域的多種信號輸入輸出而無需布線的場合。DX70無線網絡系統的出現，將為國內傳感器市場帶來更為廣泛、高效的產品應用。

   據有關機構統計，使用無線傳感器和使用有線傳感器相比，在應用條件和輸出結果相同的情況下，總體的應用成本后者將是前者的3倍。因為有線不可避免布線和開槽這些常規操作，而無線的傳感器將更為自由、方便地使用。相信，隨著應用理念的提升，更具性價比和實用性的無線傳感器將會被越來越多的國內企業所接受。