1 、概述

一般而言，用于環(huán)境監(jiān)測目的的數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備（以下簡稱“采集器”應(yīng)當(dāng)具備以下基本功能： 1 ）模擬量數(shù)據(jù)采集； 2 ）開關(guān)量數(shù)據(jù)采集； 3 ）數(shù)據(jù)保存； 4 ）數(shù)據(jù)保持； 5 ）數(shù)據(jù)傳送。這里，數(shù)據(jù)保持是指數(shù)據(jù)的不可破壞性，即使遇到采集器掉電，采集器被破壞等情況時(shí)，數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。數(shù)據(jù)傳送應(yīng)受到權(quán)限控制，一旦權(quán)限許可，采集器才會(huì)按一定格式向計(jì)算機(jī)或其它通信設(shè)備傳送數(shù)據(jù)。基于采集器具有以上功能，所以又將環(huán)境數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備俗稱為“環(huán)保黑匣子”。有些采集器除了具備以上功能外，還具備超標(biāo)自動(dòng)報(bào)警；允許遠(yuǎn)程設(shè)置、修改參數(shù)，以及遠(yuǎn)程控制功能等。遠(yuǎn)程終端設(shè)備或稱 RTU （ Remote Terminal Unit ）就是因?yàn)檫@種設(shè)備又具備了遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程通信的特性。

2 、采集器的通信系統(tǒng)

采集器的監(jiān)控通信接口通過 MODEM 與公共電話網(wǎng)絡(luò)連接，或通過無線通信設(shè)備與監(jiān)測中心計(jì)算機(jī)通信。采集器的企業(yè)通信接口則可以通過串口通信線直接與企業(yè)計(jì)算機(jī)通信。 企業(yè)計(jì)算機(jī)通信接口與監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)接口不應(yīng)共用一個(gè)接口，其通信的權(quán)限、通信命令、協(xié)議也是不同的。當(dāng)企業(yè)計(jì)算機(jī)與采集器連線時(shí)，也不會(huì)影響監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)與采集器的通信。采集器的通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)與采集器的通信遵循一定的通信協(xié)議，包括通信標(biāo)準(zhǔn)、通信協(xié)議和數(shù)據(jù)包傳送格式。通信協(xié)議使用十條通信命令字，總數(shù)據(jù)量達(dá) 600byte 以上。通信協(xié)議中的十條命令字分別是：

（ 1 ）讀實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信命令（ Real 命令）；

（ 2 ）讀歷史數(shù)據(jù)通信命令（ History 命令）；

（ 3 ）時(shí)鐘校正通信命令（ Timer 命令）；

（ 4 ）記錄儀參數(shù)配置通信命令（ Configuration 命令）；

（ 5 ）讀記錄儀配置參數(shù)通信命令 （Parameter 命令 ） ；

（ 6 ）強(qiáng)制采樣（繼電器輸出）通信命令 （Force 命令 ） ；

（ 7 ）密碼登錄及記錄儀密碼設(shè)置通信命令（ Secretary 命令）；

（ 8 ）查詢報(bào)警信息通信命令 （Alarm 命令 ） ；

（ 9 ）修改企業(yè)編碼通信命令（ Number 命令）；

（ 10 ）修改報(bào)警時(shí)段通信命令 （I nterval 命令 ） 。

例如，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)向采集器發(fā)送如下通訊命令：

采集器即以中斷方式向遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包格式為：

以上 39 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)中，包括了采集器編號(hào)、時(shí)鐘，流量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)， COD 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)， PH 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其它污染物（共 8 個(gè)）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，污染治理設(shè)施運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)等。

3 、采集器的工作原理

采集器以 PHILIPS 高性能工業(yè)級(jí)單片微處理器為核心，并且采用 IMPμP 監(jiān)控單元。采集器的 A/D 轉(zhuǎn)換采用 TIL I 2 C 總線結(jié)構(gòu)的電路， A/D 轉(zhuǎn)換精度 10 位。采集器采用 256K 大容量 E 2 PROM 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存芯片，可以將每 1 小時(shí)采集的流量數(shù)據(jù)、 COD cr 數(shù)據(jù)、 PH 等（ 8 路模擬量）數(shù)據(jù)，和污水處理設(shè)備運(yùn)行狀況（ 8 路開關(guān)量）數(shù)據(jù)保存在儲(chǔ)存芯片中。儲(chǔ)存單元在掉電，甚至電路被破壞的情況下，數(shù)據(jù)仍能保持 10 年以上。

采集器以 1次/秒的速率實(shí)時(shí)采集在線檢測設(shè)備，如流量、COD、PH以及污處設(shè)施運(yùn)行狀況等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。其中，采集器通過RS-232端口采集流量數(shù)據(jù)；通過4～20mA模擬量輸入端口，或RS-232端口采集COD數(shù)據(jù)；通過從4～20mA模擬量輸入端口，或RS-232端口采集PH數(shù)據(jù)；通過開關(guān)量輸入端口采集污處設(shè)施運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。采集器每小時(shí)將以上數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在采集器中，每天儲(chǔ)存24組數(shù)據(jù)。當(dāng)采集器采集到報(bào)警數(shù)據(jù)時(shí)，采集器除立即向遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)報(bào)警，并同時(shí)傳送報(bào)警信息。

采集器的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理如圖 2 所示。

4 、采集器的安裝與調(diào)試

將 COD、PH計(jì)在線測量儀表的標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)（4～20mA或1～5V）接入采集器模擬量輸入通道，如圖3所示。當(dāng)正確連接，并對(duì)采集器下傳了運(yùn)行參數(shù)后，則當(dāng)儀表開啟時(shí)，并且信號(hào)超過4mA后，指示燈亮；儀表關(guān)閉后，則指示燈滅；當(dāng)信號(hào)超過報(bào)警值時(shí)，指示燈閃亮。

采集器在出廠時(shí)，對(duì)開關(guān)量信號(hào)的連接已設(shè)置為無源觸點(diǎn)信號(hào)連接方式。觸點(diǎn)信號(hào)的連接方法如圖 4 所示。

與 RS232 串口信號(hào)設(shè)備的連接，可以通過標(biāo)準(zhǔn) RS232 通信線（一般其長度不超過 20m ），直接連接在采集器相應(yīng)的 RS232 串口接口上。例如，流量計(jì)的連接方法如圖 5 所示。

采集器的在使用前，應(yīng)進(jìn)行以下幾個(gè)方面的調(diào)試：

1 ）設(shè)置在線儀表信號(hào)的類型

2 ）設(shè)置在線儀表的量程；

3 ）設(shè)置報(bào)警參數(shù)，如報(bào)警時(shí)段、報(bào)警電話號(hào)碼、報(bào)警開關(guān)等；

4 ）采集器編碼；

5 ）鍵盤操作密碼等。

5 、小結(jié)

在企業(yè)排污口安裝使用采集器，可以有效地防止統(tǒng)計(jì)資料的失真性，和部分企業(yè)虛報(bào)、瞞報(bào)、漏報(bào)等現(xiàn)象。通過采集器對(duì)企業(yè)污染源實(shí)施監(jiān)測，以掌握企業(yè)污水排放情況和污染治理設(shè)施運(yùn)行情況，從而提高企業(yè)污水排放質(zhì)量，保證企業(yè)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。