1 、概述

一般而言，用于環境監測目的的數據采集終端設備（以下簡稱“采集器”應當具備以下基本功能： 1 ）模擬量數據采集； 2 ）開關量數據采集； 3 ）數據保存； 4 ）數據保持； 5 ）數據傳送。這里，數據保持是指數據的不可破壞性，即使遇到采集器掉電，采集器被破壞等情況時，數據也不會丟失。數據傳送應受到權限控制，一旦權限許可，采集器才會按一定格式向計算機或其它通信設備傳送數據。基于采集器具有以上功能，所以又將環境數據采集終端設備俗稱為“環保黑匣子”。有些采集器除了具備以上功能外，還具備超標自動報警；允許遠程設置、修改參數，以及遠程控制功能等。遠程終端設備或稱 RTU （ Remote Terminal Unit ）就是因為這種設備又具備了遠程控制、遠程通信的特性。

2 、采集器的通信系統

采集器的監控通信接口通過 MODEM 與公共電話網絡連接，或通過無線通信設備與監測中心計算機通信。采集器的企業通信接口則可以通過串口通信線直接與企業計算機通信。 企業計算機通信接口與監控中心計算機接口不應共用一個接口，其通信的權限、通信命令、協議也是不同的。當企業計算機與采集器連線時，也不會影響監控中心計算機與采集器的通信。采集器的通信系統結構如圖 1 所示。

監控中心計算機與采集器的通信遵循一定的通信協議，包括通信標準、通信協議和數據包傳送格式。通信協議使用十條通信命令字，總數據量達 600byte 以上。通信協議中的十條命令字分別是：

（ 1 ）讀實時數據通信命令（ Real 命令）；

（ 2 ）讀歷史數據通信命令（ History 命令）；

（ 3 ）時鐘校正通信命令（ Timer 命令）；

（ 4 ）記錄儀參數配置通信命令（ Configuration 命令）；

（ 5 ）讀記錄儀配置參數通信命令 （Parameter 命令 ） ；

（ 6 ）強制采樣（繼電器輸出）通信命令 （Force 命令 ） ；

（ 7 ）密碼登錄及記錄儀密碼設置通信命令（ Secretary 命令）；

（ 8 ）查詢報警信息通信命令 （Alarm 命令 ） ；

（ 9 ）修改企業編碼通信命令（ Number 命令）；

（ 10 ）修改報警時段通信命令 （I nterval 命令 ） 。

例如，遠程計算機向采集器發送如下通訊命令：

采集器即以中斷方式向遠程計算機發送實時數據，數據包格式為：

以上 39 個字節的數據中，包括了采集器編號、時鐘，流量實時數據， COD 實時數據， PH 實時數據，其它污染物（共 8 個）實時數據，污染治理設施運行狀況數據等。

3 、采集器的工作原理

采集器以 PHILIPS 高性能工業級單片微處理器為核心，并且采用 IMPμP 監控單元。采集器的 A/D 轉換采用 TIL I 2 C 總線結構的電路， A/D 轉換精度 10 位。采集器采用 256K 大容量 E 2 PROM 數據儲存芯片，可以將每 1 小時采集的流量數據、 COD cr 數據、 PH 等（ 8 路模擬量）數據，和污水處理設備運行狀況（ 8 路開關量）數據保存在儲存芯片中。儲存單元在掉電，甚至電路被破壞的情況下，數據仍能保持 10 年以上。

采集器以 1次/秒的速率實時采集在線檢測設備，如流量、COD、PH以及污處設施運行狀況等實時數據。其中，采集器通過RS-232端口采集流量數據；通過4～20mA模擬量輸入端口，或RS-232端口采集COD數據；通過從4～20mA模擬量輸入端口，或RS-232端口采集PH數據；通過開關量輸入端口采集污處設施運行狀況實時數據。采集器每小時將以上數據儲存在采集器中，每天儲存24組數據。當采集器采集到報警數據時，采集器除立即向遠程計算機報警，并同時傳送報警信息。

采集器的硬件結構和工作原理如圖 2 所示。

4 、采集器的安裝與調試

將 COD、PH計在線測量儀表的標準輸出信號（4～20mA或1～5V）接入采集器模擬量輸入通道，如圖3所示。當正確連接，并對采集器下傳了運行參數后，則當儀表開啟時，并且信號超過4mA后，指示燈亮；儀表關閉后，則指示燈滅；當信號超過報警值時，指示燈閃亮。

采集器在出廠時，對開關量信號的連接已設置為無源觸點信號連接方式。觸點信號的連接方法如圖 4 所示。

與 RS232 串口信號設備的連接，可以通過標準 RS232 通信線（一般其長度不超過 20m ），直接連接在采集器相應的 RS232 串口接口上。例如，流量計的連接方法如圖 5 所示。

采集器的在使用前，應進行以下幾個方面的調試：

1 ）設置在線儀表信號的類型

2 ）設置在線儀表的量程；

3 ）設置報警參數，如報警時段、報警電話號碼、報警開關等；

4 ）采集器編碼；

5 ）鍵盤操作密碼等。

5 、小結

在企業排污口安裝使用采集器，可以有效地防止統計資料的失真性，和部分企業虛報、瞞報、漏報等現象。通過采集器對企業污染源實施監測，以掌握企業污水排放情況和污染治理設施運行情況，從而提高企業污水排放質量，保證企業穩定達標排放。