1 引言
随着农村水环境治理目标的明确、要求的提高，农村污水处理设备的运行管理受到了很大重视，一体化污水处理设备有着离网、分散、小型话的特点，水处理设备的运行维护都需要远程数据处理和监控。
本文中的无线4G智能传输终端的应用，可以方便的远程监控设备，获取运行数据，并且在手机端以至于云平台上能够实现对污水处理系统的实时监控。全面提高对现场设备综合管控水平，实现各地区各领域污水处理设备参数的远程采集，有效提高控制系统的自动化控制水平，对一定区域内的模块化污水处理设备进行集约化管理，提高控制设备的智能化程度。
2 系统说明
一体化污水处理系统具有小型化，结构简单，便于安装等特点非常适合农村中以村为单位的污水处理项目中，其大多数采用以PLC控制器为核心的控制系统。工业互联网智能传输终端设备采用繁易公司的FBox无线4G智能网关，它能够通过以太网或者ModbusRTU的通讯方式来采集PLC内的所有设备运行数据，然后通过4G物联网卡将采集到数据发送到云服务器，云端服务器用于连接现场的大量FBox设备，实现大量远程设备的连接管理、数据采集、存储和传送等功能，是整个物联网系统的中枢。
FBox设备是现场设备与用户客户端连接桥梁中的智能传输终端，负责将工业现场设备连接至云端服务器。通过互联网（以太网、4G等），将现场的大量不同区域工业设备的数据或者程序，传输到远端的云数据中心，实现远程数据监控，设备诊断、程序维护和故障报警等功能这样我们只需通过手机app以及电脑上位机软件等就可对大量分散的一体化设备运行数据进行集中运维管理，为用户提供一种简单可靠的工业互联网数据远程传输方案,具有很强的实用性。
3 硬件设计
硬件设计方面核心设备为西门子SIMATIC S7-200 SMART PLC，FBox-4G智能传输终端以及PC客户端。
一体化污水处理系统中控制器选用西门子SIMATIC S7-200 SMART，SIMATIC S7-200 SMART 是西门子公司经过大量市场调研，为中国客户量身定制的，一款高性价比小型 PLC 产品。系列中的SR60CPU配备西门子专用高速处理器芯片，基本指令执行时间可达0.15 μs，在同级别小型PLC 中遥遥领先，它提供高达60点的I/O 点数，可满足大部分小型自动化设备的控制需求。新颖的信号板设计可扩展通信端口、数字量通道、模拟量通道。在不额外占用电控柜空间的前提下，信号板扩展能更加贴合用户的实际配置，提升产品的利用率，同时降低用户的扩展成本。本系统采用西门子SIMATIC S7-200 SMART控制器对现场设备进行控制以及现场仪表数据的采集，并通过智能传输终端设备以以太网通讯的方式将运行数据上传至云服务器。
FBox智能传输终端设备基于ARM CORTEX A8处理器内核，具备3个以太网口，3个串行通讯口，具备WIFI/GPRS/4G等多种无线设备的互联能力。在实际应用中，将FBox产品安装在现场机柜中，通过串口或者以太网口连接不同型号的PLC、智能仪表或者变频器等设备。FBox产品通过上网，将这些PLC或仪表中的数据发布到互联网云服务器中，均可以随时查看分布在各地的设备数据、了解设备运行状态和报警、远程调试PLC、摄像头监控等功能。
FBox客户端分为PC客户端、WEB客户端和手机客户端（安卓App和IOS App）。PC客户端可实现远程监控下载、数据读写、故障报警、视频监控和历史数据记录等；WEB客户端可通过浏览器直接访问或跨平台访问，但不支持远程下载；手机客户端支持Android（安卓）或IOS系统，可实现报警推送，但不支持远程下载。
4 软件设计
软件部分包括STEP 7-MicroWIN SMART PLC可编程逻辑控制器编程软件，通过该软件对PLC进行编程以达到对现场设备的控制；FBox智能传输终端采用繁易开发的FlexManager客户端软件，通过该软件智能传输终端进行配置以及变量信息、报警记录和历史记录查询等的建立；对云端开发采用云组态编辑系统，这样可以在网页上开发控制操作监控界面以及报警和运行记录查询等。
4.1 STEP 7-MicroWIN SMART软件编程，运行，环境界面简洁直观，为西门子SIMATIC S7-200 SMART的专用编程软件，通过它可以轻松便捷的对西门子SIMATIC S7-200 SMART进行编程。以此来实现对设备的精准控制。
4.2 FBox客户端软件
FBox客户端软件（FBox Client）分为PC客户端软件和移动客户端软件（FBox手机APP）。需要安装相应的软件才可以访问FBox设备。PC客户端软件在PC端使用，实现设备的远程监控，下载、数据读写、故障报警、视频监控和历史数据记录等。移动客户端软件安装于手机等设备移动端，可以实现数据读写、故障报警和历史数据记录等功能。
4.3 云组态编辑系统
通过云组态网页编辑系统，可以在网页客户端对所有添加的远程盒子所对应的分散污水处理站进行编辑，包括设备管理，运行数据记录，报警记录，设备定位等，这样通过在远程控制中心的电脑上的网页上就能够实现分散系统的集中控制。
4 结语
近几年，国家非常重视农业、农村的环境治理工作，一体化污水处理设备符合农村污水处理的发展模式，此类污水处理设施具有离网、小型、分散等特点，管理不够科学，运行维护成本高，统一监控管理成为重点。本文讨论的FBox智能传输终端在分散式污水处理中的应用，通过4G网络将分散的一体化污水处理站进行集中管理，既达到了高效的管理模式同时又降低了运营成本。该微控制器已经应用到农村污水处理系统中，设备运行稳定，数据传输可靠，可见其具有广泛的应用价值。
参考文献：
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[2] 袁媛,姚永卫,殷忠敏.污水处理厂控制系统改造的应用性研究[J].黑龙江科学,2014,5(1):230
[3] 徐龙艳,翟亚红.基于PLC 的污水处理厂控制系统的设计与实现[J].计算技术与自动化,2014,(3):52-54
作者简介：
宋文超（1984-），硕士，工程师
