專利名稱：基于ic卡管理的污水排放總量控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及污水排放總量控制器，尤其是涉及一種基于IC卡管理的污水排放總量控制器。
背景技術：
目前，在污水排放監(jiān)控領域，雖然已經(jīng)具備排污點現(xiàn)場監(jiān)控設備網(wǎng)絡互聯(lián)，監(jiān)控數(shù)據(jù)可以通過無線或有線途徑實時地傳輸給管理中心，管理中心可以對異情況進行實時監(jiān)控報警和閥門控制的功能，但是排污收費現(xiàn)象混亂，收費不公正，不方便，排污收費難以控制，排污額度分配不均勻等，仍然是污水監(jiān)控領域在環(huán)保部門這個操作層面上的一大問題。

發(fā)明內容
為了解決背景中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于IC卡管理的污水排放總量控制器，使得排污收費更公正、便捷，實現(xiàn)排污收費控制。在發(fā)現(xiàn)企業(yè)非正常排放時，監(jiān)控中心可遠程關閉排放口閥門，實時采樣，做到監(jiān)督和控制相結合。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是
本發(fā)明包括ARM9主控板、PLC主模塊、非接觸式IC卡讀寫器模塊、無線傳輸終端模塊、IO擴展模塊、串口擴展模塊、觸摸屏模塊、UPS電源模塊、聲光報警模塊和文本顯示器模塊；其中，ARM9主控板分別與PLC主模塊、非接觸式IC卡讀寫器模塊、無線傳輸終端模塊、串口擴展模塊和觸摸屏模塊相連，PLC主模塊分別與IO擴展模塊、聲光報警模塊和文本顯示器模塊相連，UPS電源模塊給各個模塊供電。所述的ARM9主控板采用的是成都英創(chuàng)EM9161工控板，它由工控主板和工控底板兩部分組成；其中，PLC主模塊通過RS485接口與工控底板相連；非接觸式IC卡讀寫器模塊通過RS232接口與工控底板相連；無線傳輸終端模塊通過RS232接口與工控底板相連；串口擴展模塊分別通過10芯雙排插座、USBA形插座、20芯雙排插座與工控底板相連；觸摸屏模塊通過40芯異側扁平帶線與工控主板的40芯ZIF插座相連。所述的非接觸式IC卡讀寫器模塊，采用的是杭州匯盛D8PS非接觸式IC卡讀寫器，通過RS232接口與ARM9主控板中的工控底板相連。所述的無線傳輸終端模塊，采用的是深圳宏電H7710 GPRS DTU，該模塊通過RS232串口與ARM9主控板中的工控底板相連。所述的串口擴展模塊，包含TTL電平轉RS232電平模塊，通過10芯雙排插座與ARM9主控板中的工控底板相連；USB轉雙RS232串口模塊，通過USBA形插座與ARM9主控板中的工控底板相連；4路9線制TTL串口擴展模塊，通過20芯雙排插座與ARM9主控板中的工控底板相連；
所述的觸摸屏模塊，采用的是640 X 480 TFT IXD，型號為AT0705N83，通過40芯異側扁平帶線與ARM9主控板中的工控主板的40芯ZIF插座相連。所述的PLC主模塊，采用的是臺達DVP-12SC，通過RS485接口與ARM9主控板中的工控底板相連。所述的IO擴展模塊，包含2個臺達模擬量輸入輸出模塊DVP-06XA ；1個開關量輸出模塊DVP-08SN ；2個開關量輸入模塊DVP-32SM。各擴展模塊通過擴展插槽和排線彼此相連，最終通過DVP-06XA與PLC主模塊相連。所述的文本顯示器模塊，采用的是臺達TP04G-AL-C，通過RS232串口與PLC主模塊相連。所述的聲光報警模塊，通過雙芯電線與PLC主模塊的數(shù)字量輸出接口相連。所述的UPS電源模塊，包括市電入口、UPS不間斷電源、市電斷電檢測、4個3孔型接線板以及24V開關電源；其中4個3孔型接線板以及24V開關電源給所有模塊供電。本發(fā)明與背景技術相比，具有的有益效果是1.控制器自動化程度高。2. IC卡的介入幫助環(huán)保部門解決了排污收費，排污額度分配等一些棘手問題。3.控制器具備智能性，通過IC卡中的剩余額度自動控制排污閥門的開關以及向數(shù)據(jù)中心發(fā)出警報。4.控制器是實現(xiàn)污染物排放總量控制的有效手段，也是實施排污許可證制度和開展排污權交易的重要技術支撐。本發(fā)明特別適合應用在環(huán)保部門數(shù)字環(huán)保的項目中。


圖1是本發(fā)明的總體框圖。圖2是ARM9主控板中工控主板示意圖。圖3是ARM9主控板中工控底板示意圖。圖4是IO擴展模塊示意圖。圖5是串口擴展模塊示意圖。圖6是電源模塊示意圖。圖中1、々冊9主控板，2、？^主模塊，3、非接觸式IC卡讀寫器模塊，4、無線傳輸終端模塊，5、IO擴展模塊，6、串口擴展模塊，7、觸摸屏模塊，8、UPS電源模塊，9、聲光報警模塊，10、工控主板，11、工控底板，12、ARM9主控芯片ATMEL AM9261S，13、SDRAM芯片HY57V561620,14、MicroSD插槽，15、標準0. 1英寸間距IDC36針雙列直插管腳，16、標準0.1英寸間距IDC36針雙列直插管腳，17、40芯ZIF插座，18、ZIF40插座，19、2芯HT508插座，20、4 芯 HT508 插座，2URJ45 接口，22,USB A 型插座，23,USB D 型插座，24、DB15(陰性)接口，25、DB9 (陽性)接口，26、16芯雙排插座，27、20芯雙排插座，28、20芯雙排插座，29、20芯雙排插座，30、10芯雙排插座，31、工控主板底座，32、NANDFLASH芯片Samsung K9F5608U0D，33、3芯SIP插座，34,36芯IDC插座，35,36芯IDC插座，36,USB轉雙串口模塊，37,TTL轉RS232電平模塊，38、4路9線制TTL串口擴展模塊，39、TTL轉RS485電平模塊，40、市電入口，41、UPS不間斷電源，42、接線板4個3孔型，43、市電斷電檢測，44、24V開關電源。45. 46、臺達模擬量輸入輸出模塊0￥ -06乂4，47、臺達開關量輸出模塊0￥ -085隊48，49、臺達開關量輸入模塊DVP-32SM，50、TTL轉RS232電平模塊，51、文本顯示器模塊。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。參見圖1所示，本發(fā)明涉及一種基于IC卡管理的污水排放總量控制器，包括ARM9主控板1、PLC主模塊2、非接觸式IC卡讀寫器模塊3、無線傳輸終端模塊4、10擴展模塊5、串口擴展模塊6、觸摸屏模塊7、UPS電源模塊8、聲光報警模塊9和文本顯示器模塊51 ；其中，ARM9主控板1分別與PLC主模塊2、非接觸式IC卡讀寫器模塊3、無線傳輸終端模塊4、串口擴展模塊6和觸摸屏模塊7相連，PLC主模塊2分別與IO擴展模塊5、聲光報警模塊9和文本顯示器模塊51相連，UPS電源模塊8給各個模塊供電。參見圖2、圖3、圖5所示，所述的ARM9主控板1采用的是成都英創(chuàng)EM9161工控板，它由工控主板10和工控底板11兩部分組成；其中，PLC主模塊2通過RS485接口 19與ARM9主控板1中的工控底板11相連；非接觸式IC卡讀寫器模塊3通過RS232接口 25與ARM9主控板1中的工控底板11相連；無線傳輸終端模塊4通過RS232接口 50與ARM9主控板1中的工控底板11相連；串口擴展模塊6分別通過10芯雙排插座30、USBA形插座22、20芯雙排插座27與ARM9主控板1中的工控底板11相連；觸摸屏模塊7通過40芯異側扁平帶線與ARM9主控板1中的工控主板10的40芯ZIF插座17相連。ARM9主控板1包括工控主板10和工控底板11 ；其中工控主板10主要包括ARM9 主控芯片 ATMEL AM9261S 12、NANDFLASH 芯片 Samsung K9F5608U0D 32，SDRAM 芯片HY57V561620 13、MicroSD插槽14，2組標準0.1英寸間距IDC36針雙列直插管腳15、16，通過15和16與工控底板11連接在一起；17為40芯ZIF插座，主要引出彩色IXD及觸摸屏的相關信號，實際應用中通過40芯的扁平軟帶線與IXD相連。工控底板11主要包括ZIF40插座18，IXD的TTL接口，通過40芯異側扁平帶線與工控主板10的40芯ZIF插座17相連；2芯HT508插座19，是C0M5的RS485接口或CAN接口 ；4芯HT508插座20，含2組RS485接口，分別對應COM2和COM4 ；RJ45接口 21，是以太網(wǎng)接口，也是系統(tǒng)的調試網(wǎng)口 ；USB A型插座22，是系統(tǒng)的2個USB主控接口；USB D型插座23，屬于USB設備接口；DB15(陰性)接口 24，屬于標準VGA接口 ；DB9 (陽性)接口 25，對應COM3，3線RS232C電平；16芯雙排插座26，D0UT/DIN，可作為矩陣鍵盤接口(4X4) ；20芯雙排插座27，精簡ISA總線，用于擴展用戶專用外圍電路；3芯SIP插座33，+5V電源輸入接口 ；20芯雙排插座28，IXD的LVDS接口 ；20芯雙排插座29，16位GPIO接口 ； 10芯雙排插座30，對應于COM2 (TTL電平);工控主板底座31，包含兩個36芯IDC插座34、35。工控主板10通過2個標準0. 1英寸間距IDC36針雙列直插管腳15、16，插入工控底板11的2個36芯IDC插座34、35，構成ARM9主控板1 ；PLC主模塊2通過485總線與工控底板11的2芯HT508插座19相連，2芯HT508插座19是工控底板11的RS485接口或CAN接口，對應的端口號是C0M5 ；
參見圖1、圖5所示，非接觸式IC卡讀寫器模塊3，采用了杭州匯盛D8PS非接觸式IC卡讀寫器，IC卡使用的是Wiilips Ml卡，容量為1M，IC卡內主要存儲不低于30條的充值記錄，充值記錄主要包含充值時間、充值卡的卡號以及充值的額度，企業(yè)可以在環(huán)保中心充值后，到現(xiàn)場控制器上進行刷卡充值，IC卡存儲的排污剩余額具備排污權交易功能。非接觸式IC卡讀寫器模塊3通過RS232串口與工控底板11上的DB9 (陽性)接口 25相連，彼此進行數(shù)據(jù)傳輸。參見圖1、圖5所示，無線傳輸終端模塊4，采用了深圳宏電H7710 GPRS DTU，該模塊通過RS232串口 50與工控底板11相連，彼此進行數(shù)據(jù)傳輸。ARM9主控板1處理的數(shù)據(jù)通過串口傳給無線傳輸終端模塊4，該模塊自動將數(shù)據(jù)打包，組幀等，通過天線將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程數(shù)據(jù)中心；數(shù)據(jù)中心發(fā)送來的數(shù)據(jù)先經(jīng)過無線傳輸終端模塊4解析，再通過RS232串口發(fā)送給ARM9主控板1。參見圖1、圖5所示，串口擴展模塊6在ARM9主控板1的基礎上又擴展了 2路RS232串口，4路RS485串口，1路TTL串口轉RS232串口。2路RS232串口的擴展過程為在ARM9主控板1的USB A型插座22中的一個USB接口接入一個USB轉雙串口模塊36，轉出的串口屬于TTL電平，再經(jīng)過TTL轉RS232電平模塊37得到2路RS232串口 ；4路RS485串口的擴展過程為在ARM9主控板1的20芯雙排插座27，精簡ISA總線插座，接入一個4路9線制TTL串口擴展模塊38，再經(jīng)過TTL轉RS485電平模塊39得到4路RS485串口； 1個10芯雙排插座30，引出9線制RS232串口 TTL電平，經(jīng)過TTL轉RS232電平模塊50，得到1路RS232 串 Π。參見圖1、圖2、圖3所示，7寸觸摸屏ΑΤ0705Ν83則通過40芯的扁平軟帶線與工控底板11的ZIF40插座18相連，工控底板11上的ZIF40插座18再通過40芯的扁平軟帶線與工控主板10上的40芯ZIF插座17相連，從而與ARM9主控芯片12上的彩色IXD及觸摸屏的相關信號連接起來，用于顯示ARM9主控板1處理的實時數(shù)據(jù)與污水流量監(jiān)控狀態(tài)。參見圖1、圖3所示，PLC主模塊采用臺達DVP-12SC主模塊2，包含4路繼電器輸入信號，8路開關量輸入信號，2路485總線差分信號，485信號通過RS485接口 19與工控底板11相連。參見圖4所示，IO擴展模塊5包含2個臺達PLC的模擬量輸入輸出模塊DVP-06XA45、46，構成8路模擬量輸入，4路模擬量輸出；1個開關量輸出模塊DVP-08SN 47，構成8路開關量輸出；2個開關量輸入模塊DVP-32SM 48、49，構成32路開關量輸入。各擴展模塊通過擴展插槽和排線彼此相連，最終與PLC主模塊2相連。參見圖1所示，文本顯示器模塊51，采用的是臺達TP04G-AL-C，通過RS232串口與PLC主模塊2相連，用于實時顯示PLC采集的數(shù)據(jù)。參見圖1所示，聲光報警模塊9，其輸入信號通過普通電纜線與繼電器相連，然后再連接到PLC主模塊2上的相關開關量輸出引腳上。其具備污水流量預超標報警，現(xiàn)場機柜防盜報警等功能；總量控制器和電動閥門工作不正常時(例如掉電等)具有遠程向中心平臺報警功能，電磁閥關閉時具有戶外聲光報警功能。參見圖1，圖6所示，UPS電源模塊8，屬于控制器自備電源，在運行中如遇停電，自備電源立即啟動，維持系統(tǒng)正常繼續(xù)運行，保全已采集的數(shù)據(jù)信息。備用電源可持續(xù)M小時以上，市電斷電、恢復會及時將信息上傳通知中心。電源模塊包括市電入口 40、UPS不間斷電源41、市電斷電檢測43、接線板4個3孔型42、24V開關電源44。市電入口 40首先與UPS不間斷電源41相連，兩者間加入市電斷電檢測模塊43，便于對市電供電情況進行監(jiān)測，UPS不間斷電源41又引出兩路電路，一方面與帶有4個3孔型的接線板42相連，可以為設備如ARM9主控板1，無線傳輸終端模塊4等供電，另一方面與24V開關電源44相連，給PLC主模塊2，IO擴展模塊5等供電。實施例
1、設備上電初始化，ARM9主控板1通過無線傳輸終端模塊4向數(shù)據(jù)中心發(fā)送注冊數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心接受后控制器則與數(shù)據(jù)中心之間就建立連接。2、污水流量等模擬量數(shù)據(jù)通過IO擴展模塊5采集上來，并發(fā)送給PLC主模塊2，ARM9主控板1再從PLC主模塊2讀取這些數(shù)據(jù)，并通過顯示模塊7實時顯示，同時對其進行初步的統(tǒng)計計算，并通過無線傳輸終端模塊4實時地向數(shù)據(jù)中心發(fā)送數(shù)據(jù)。3、IC卡充值過程如下企業(yè)從環(huán)保部門通過繳費的方式購買不超過最大允許排放量的排放額度存儲在IC卡中，然后企業(yè)將IC卡在非接觸式IC卡讀寫器模塊3上刷一下，非接觸式IC卡讀寫器3即可讀取IC卡中購買的排放額度，再通過RS232串口發(fā)送給ARM9主控板中，對ARM9主控板中的數(shù)據(jù)進行更新。4、當實際污水排放量接近ARM9主控板1中存儲的購買的污水排放額度時，ARM9主控板1則向PLC主模塊2發(fā)送報警信號，PLC主模塊2再通過解析報警信號將報警動作發(fā)送給IO擴展模塊5相應的開關量端口，從而通過繼電器驅動聲光報警電路9發(fā)出報警，提醒企業(yè)充值。5、當實際污水排放量到達甚至超過規(guī)定冗余額度時，聲光報警動作依照4的過程動作的同時，ARM9主控板1發(fā)出關閥信號，關閥信號通過PLC主模塊2、10擴展模塊5，轉換成相應的模擬量信號驅動電動閥門關閉；企業(yè)通過IC卡購買排放額度在控制器上充值后，ARM9主控板1則發(fā)出開閥信號，開閥信號通過PLC主模塊2、IO擴展模塊5，轉換成相應的模擬量信號驅動電動閥門開放。6、如果企業(yè)已經(jīng)使用完環(huán)保部門每月/季/年分配相應的排放額度，則排放閥門一直處于關閉狀態(tài)，如果有特殊情況需要手動開關閥門，則可以要求控制器最高權限使用者(一般為環(huán)保部門人員)，通過設置ARM9主控板1上的相關設置信息，將開關閥模式換為手動模式，則控制器放棄電動閥門的控制權。
權利要求
1.一種基于IC卡管理的污水排放總量控制器，其特征在干包括ARM9主控板(1)、 PLC主模塊(2)、非接觸式IC卡讀寫器模塊(3)、無線傳輸終端模塊(4)、10擴展模塊(5)、串 ロ擴展模塊(6)、觸摸屏模塊(7)、UPS電源模塊(8)、聲光報警模塊(9)和文本顯示器模塊 (51);其中，ARM9主控板(1)分別與PLC主模塊(2)、非接觸式IC卡讀寫器模塊(3)、無線傳輸終端模塊(4)、串ロ擴展模塊(6)和觸摸屏模塊(7)相連，PLC主模塊(2)分別與IO擴展模塊(5)、聲光報警模塊(9)和文本顯示器模塊(51)相連，UPS電源模塊(8)給各個模塊供電。
2.根據(jù)權利要求1所述的ー種基于IC卡管理的污水排放總量控制器，其特征在于 所述的ARM9主控板(1)采用的是成都英創(chuàng)EM9161エ控板，它由エ控主板(10)和エ控底板 (11)兩部分組成；其中，PLC主模塊(2)通過RS485接ロ( 19)與エ控底板(11)相連；非接觸式IC卡讀寫器模塊(3)通過RS232接ロ(25)與エ控底板(11)相連；無線傳輸終端模塊 (4 )通過RS232接ロ( 50 )與エ控底板(11)相連；串ロ擴展模塊(6 )分別通過10芯雙排插座(30 )、USBA形插座(22 )、20芯雙排插座(27 )與エ控底板(11)相連；觸摸屏模塊(7 )通過 40芯異側扁平帶線與エ控主板(10)的40芯ZIF插座(17)相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的ー種基于IC卡管理的污水排放總量控制器，其特征在于所述的非接觸式IC卡讀寫器模塊(3)，采用的是杭州匯盛D8PS非接觸式IC卡讀寫器，通過 RS232接ロ( 25 )與ARM9主控板(1)中的エ控底板(11)相連。
4.根據(jù)權利要求1所述的ー種基于IC卡管理的污水排放總量控制器，其特征在于所述的無線傳輸終端模塊(4)，采用的是深圳宏電H7710 GPRS DTU，該模塊通過RS232串ロ (50)與ARM9主控板(1)中的エ控底板(11)相連。
5.根據(jù)權利要求1所述的ー種基于IC卡管理的污水排放總量控制器，其特征在于所述的串ロ擴展模塊(6)，包含TTL電平轉RS232電平模塊(50)，通過10芯雙排插座(30)與 ARM9主控板(1)中的エ控底板(11)相連；USB轉雙RS232串ロ模塊(36 )，通過USBA形插座 (22)與ARM9主控板(1)中的エ控底板(11)相連；4路9線制TTL串ロ擴展模塊(38)，通過 20芯雙排插座(27 )與ARM9主控板(1)中的エ控底板(11)相連。
6.根據(jù)權利要求1所述的ー種基于IC卡管理的污水排放總量控制器，其特征在于所述的觸摸屏模塊(7)，采用的是640X480 TFT IXD，型號為AT0705N83，通過40芯異側扁平帶線與ARM9主控板(1)中的エ控主板(10)的40芯ZIF插座(17)相連。
7.根據(jù)權利要求1所述的ー種基于IC卡管理的污水排放總量控制器，其特征在于所述的PLC主模塊(2)，采用的是臺達DVP-12SC，通過RS485接ロ(19)與ARM9主控板(1)中的エ控底板(11)相連。
8.根據(jù)權利要求1所述的ー種基于IC卡管理的污水排放總量控制器，其特征在于所述的IO擴展模塊(5)，包含2個臺達模擬量輸入輸出模塊DVP-06XA (45、46);1個開關量輸出模塊DVP-08SN (47);2個開關量輸入模塊DVP-32SM (48、49)，各擴展模塊通過擴展插槽和排線彼此相連，最終通過DVP-06XA (45)與PLC主模塊(2)相連。
9.根據(jù)權利要求1所述的ー種基于IC卡管理的污水排放總量控制器，其特征在于所述的文本顯示器模塊(51 )，采用的是臺達TP04G-AL-C，通過RS232串ロ與PLC主模塊(2)相連。
10.根據(jù)權利要求1所述的ー種基于IC卡管理的污水排放總量控制器，其特征在于所述的聲光報警模塊(9)，通過雙芯電線與PLC主模塊(2)的數(shù)字量輸出接ロ相連；所述的 UPS電源模塊(8)，包括市電入口(40)、UPS不間斷電源(41)、市電斷電檢測(43)、4個3孔型接線板(42)以及24V開關電源(44)；其中4個3孔型接線板(42)以及24V開關電源(44) 給所有模塊供電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于IC卡管理的污水排放總量控制器。包括ARM9主控板、PLC主模塊、非接觸式IC卡讀寫器模塊、無線傳輸終端模塊、IO擴展模塊、串口擴展模塊、觸摸屏模塊、UPS電源模塊、聲光報警模塊和文本顯示器模塊；其中，ARM9主控板分別與PLC主模塊、非接觸式IC卡讀寫器模塊、無線傳輸終端模塊、串口擴展模塊和觸摸屏模塊相連，PLC主模塊分別與IO擴展模塊、聲光報警模塊和文本顯示器模塊相連，UPS電源模塊給各個模塊供電。本發(fā)明幫助環(huán)保部門解決排污收費難，排污額度分配不均，排污權交易等一些棘手問題，是實現(xiàn)污染物排放總量控制的有效手段，實施排污許可證制度的技術支撐，適合應用于數(shù)字環(huán)保的項目中。
文檔編號G07F15/06GK102568105SQ201110446379
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權日2011年12月28日
發(fā)明者周其冰, 姚燕, 張光新, 李立新, 演鑫, 蔡晉輝 申請人:中國計量學院