邦纳DX70无线网络系统－工业污水处理上视觉神经

前言：

    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。在这样的背景下，污水处理行业成为新兴产业，目前与自来水生产、供水、排水、中水回用行业处于同等重要地位。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最重要也是最基础的环节。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。同时，这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。由此，一些适用于污水处理过程的新型传感器相继问世。污水处理过程中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，可分别应用于不同的场合，因为这些专用的传感器收集的信号将反应一个或多个特定变量的状态信息变化。可以客观地说，传感器将成为工业污水处理的眼睛。
 
工业水处理厂问题：

    由于传感器在工业污水处理中举足轻重的作用，因此传感器的布局相当重要。工业水处理的规模相当大，一般都经过几道工序，如果粗分可分为：预处理工序、水解酸化工序、SBR工序、接触氧化工序、污泥脱水工序，细分又可分为：粗格栅及污水提升泵、细格栅、曝气沉砂池、生化池、集配水井、终沉池、滤池、消毒渠等。一个中型的水处理厂都要占地几十亩到几百亩的水池用地，在这么大的区域内，为了采集放置于污水中传感器的模拟量数据，需要布置很长的数据线，同时考虑到信号的稳定，有时还需要采用屏蔽电缆线。开沟布线和采用高性能导线所带来的成本将占据很大一部分工程预算，极大地制约了水处理厂的发展。

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（包括温度、压力、液位、流量、pH值、电导率、悬浮固体等传感器）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，使得布线成为一个很大的难关，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，如开关量、模拟量、热电偶等信号。采用跳频扩频技术（FHSS），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.
 

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。

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。

附：
1. FHSS-无线电跳频扩频技术: 载波频率受一个伪随机码的控制，在其有效工作带宽范围内，按PN码的随机规律不断改变，实现频谱扩展。同时在接收端，接收机的频率合成器受相同的伪随机码控制，并通过同步措施，保持与发射端的跳变顺序一致， 最终实现双向通讯。 跳频的优点是抗干扰性能强，相比其他单一频率通讯方式（例如数传电台），一旦在某个时间点上通讯受到外界噪声干扰，便可以主动跳变到其他频道上继续通讯。

2.污水处理过程的通用仪表包括温度、压力、液位、流量、pH值、电导率、悬浮固体等传感器。
①厌氧消化过程由于常常实施温度控制，温度传感器显得更加重要。典型的温度测量元件是热电阻。
②压力测量值常常用作曝气和厌氧消化过程的报警参数。
③液位测量用于水位监视，通常采用浮标、差压变送器、容量测量、超声水位检测等方法测量。
④流量监测仪表主要有堪板、转子流量计、涡轮式流量计、靶式计量槽、电磁流量计、超声波流量计等。

⑤pH值是生化过程中的一个重要变量，更是厌氧消化和硝化过程的关键值，通常在污水处理厂都安装有pH电极浸人污泥中，通过不同的清洁策略可以实现长期免维护。对于具有高度缓冲能力的废水，pH值测量对过程变化可能不敏感，因此不适合于过程监督与控制，这种情况可以用碳酸盐测量系统代替。
⑥电导率传感器用于监视进水成分的变化，同时也是化学除磷控制策略的基础。
⑦传统的生物量测量是根据悬浮粒子对入射光的散射及吸光度进行估计。

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