關(guān)鍵詞： 污染源在線自動(dòng)監(jiān)控 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫 pSpace 地理信息系統(tǒng)GIS 力控監(jiān)控組態(tài)軟件 力控eForceCon SD
1．行業(yè)背景
1.1．現(xiàn)狀
隨著工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，人類賴以生存的環(huán)境正遭受前所未有的挑戰(zhàn)，由于我們生產(chǎn)向空氣中排放的氣態(tài)污染物如硫氧化物、氮氧化物；工業(yè)污水的大量任意排放，水資源受到嚴(yán)重的污染；城市噪音污染日益嚴(yán)重等對人類健康和生態(tài)環(huán)境都帶來了極大的危害；“保護(hù)環(huán)境，凈化地球”成了一件亟待解決的頭等大事，是關(guān)系到子孫后代刻不容緩的大事。人類需要發(fā)展，但是發(fā)展的前提是不損傷我們賴以生存的環(huán)境。因此如何保護(hù)我們賴以生存的環(huán)境是人類必須關(guān)注的首要大事。
1.2．需求分析
為了保護(hù)環(huán)境，建設(shè)綠色家園，建立完整的污染源監(jiān)測系統(tǒng)是非常必要。近年來，我國的環(huán)境保護(hù)工作取得重要進(jìn)展，但是環(huán)境形勢依然嚴(yán)峻，我國的污染源監(jiān)控信息化建設(shè)不僅起點(diǎn)低，覆蓋面小，而且整體水平不高。已安裝的污染源自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備與環(huán)保部門的聯(lián)網(wǎng)率不高，地方環(huán)保部門無法看到污染源自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，國家環(huán)保部等上級環(huán)保部門無法看到下級環(huán)保部門對已監(jiān)控企業(yè)污染物排放的情況。以在線自動(dòng)分析儀器為核心，以移動(dòng)通訊為傳輸媒介，運(yùn)用現(xiàn)代傳感技術(shù)、自動(dòng)測量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)以及相關(guān)的監(jiān)控分析軟件和通迅網(wǎng)絡(luò)所組成的一個(gè)綜合性的在線自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)是建立環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。
2．污染源在線自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及開發(fā)
2.1．方案設(shè)計(jì)簡介
污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)是環(huán)保監(jiān)測與環(huán)境預(yù)警的信息平臺。系統(tǒng)采用先進(jìn)的無線網(wǎng)絡(luò)，涵蓋水質(zhì)監(jiān)測、煙氣自動(dòng)監(jiān)測、空氣質(zhì)量監(jiān)測、環(huán)境噪聲監(jiān)測以及視頻監(jiān)測等多種環(huán)境在線監(jiān)測應(yīng)用;系統(tǒng)以污染源在 線監(jiān)測為基礎(chǔ)，充分貫徹總量管理、總量控制的原則，包含了環(huán)境監(jiān)理信息系統(tǒng)的許多重要功能，充分滿足各級環(huán)保部門環(huán)境信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)要求，支持各級環(huán)保部門的環(huán)境監(jiān)理與環(huán)境監(jiān)測工作，滿足不同層級用戶的管理需求。
整個(gè)系統(tǒng)充分體現(xiàn)總量控制的原則，為管理提供依據(jù)，為決策提供支持，各種的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表和圖表上都能分類匯總得到每種污染物的排放量，根據(jù)污染物的核定排污總量可以直觀的對比分析，跟蹤每種污染物的排放總量的發(fā)展變化趨勢曲線，得出是否超過核定值的結(jié)論，同時(shí)結(jié)合目前企業(yè)的狀況以及歷史同期數(shù)據(jù)的比對分析，對于排放總量趨勢發(fā)展將要超過核定值的狀況給予預(yù)警，充分體現(xiàn)管理企業(yè)，為企業(yè)服務(wù)的宗旨。匯總統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)所有污染物排放總量，掌握和量化污染物的排放趨勢，為區(qū)域內(nèi)控制污染物排放總量提供技術(shù)支持，為環(huán)保部門現(xiàn)場執(zhí)法和排污收費(fèi)提供依據(jù)。
2.2污染源在線自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)
★ 基于污染源在線自動(dòng)監(jiān)控(監(jiān)測)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn) ，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)測站與環(huán)保局中心站的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸；
★ 環(huán)保局中心站在線動(dòng)態(tài)增加現(xiàn)場監(jiān)測站的能力；
★ 現(xiàn)場監(jiān)測站的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與上傳能力 環(huán)保局中心站的歷史數(shù)據(jù)召喚與解析、插入存儲(chǔ)能力。此兩種能力解決了現(xiàn)場斷線后，環(huán)保局中心站的數(shù)據(jù)完整性問題；
★ 環(huán)保局中心站對數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的長時(shí)間、高精度(ms級)、多點(diǎn)并發(fā)及壓縮能力等功能要求；
★ 環(huán)保局中心站的B／S體系結(jié)構(gòu)，降低客戶端軟件安裝配置的復(fù)雜度。
2.3 系統(tǒng)網(wǎng)拓?fù)鋱D
污染源在線自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)從底層向上可分為污染源現(xiàn)場監(jiān)測站、傳輸網(wǎng)絡(luò)和環(huán)保局中心站3個(gè)層次（如圖示）。
1） 現(xiàn)場監(jiān)測站位于各個(gè)污染源現(xiàn)場監(jiān)測點(diǎn)，又可分為現(xiàn)場儀表、現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集傳輸服務(wù)器3個(gè)部分。
2） 傳輸網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)將污染源現(xiàn)場監(jiān)測站的數(shù)據(jù)傳輸?shù)江h(huán)保局中心站。分為基礎(chǔ)傳輸層和應(yīng)用層兩個(gè)層次。
3） 環(huán)保局中心站它通過網(wǎng)絡(luò)傳輸層和現(xiàn)場層相互通訊，交換數(shù)據(jù)、指令下達(dá)，以實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場層的集中遠(yuǎn)程監(jiān)控，并且可以通過其軟件接口與視頻系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)進(jìn)行無縫結(jié)合。
2.4 現(xiàn)場監(jiān)測站
現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)將儀表采集到的數(shù)據(jù)匯總到數(shù)據(jù)采集傳輸服務(wù)器。標(biāo)準(zhǔn)RS232/485 電氣接口，支持Modbus 通信協(xié)議及非標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議的開發(fā)。數(shù)據(jù)采集傳輸服務(wù)器負(fù)責(zé)對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析、存儲(chǔ) 并負(fù)責(zé)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交換。同時(shí)，數(shù)據(jù)采集傳輸服務(wù)器還可以負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)本地監(jiān)控的人機(jī)界面功能，是整個(gè)系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
2.5 傳輸網(wǎng)絡(luò)
依據(jù)不同傳輸網(wǎng)絡(luò)，基礎(chǔ)傳輸層可有兩類實(shí)現(xiàn)方式：
一類是基于TCP/IP 協(xié)議的，如通用無線分組業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service 縮寫GPRS）、非對稱數(shù)字用戶環(huán)路（Asymmetrical Digital Subscriber Loop 縮寫ADSL）、碼分多址（Code Division Multiple Access 縮寫 CDMA）等。另一類是基于非TCP/IP 協(xié)議的，如：公共電話交換網(wǎng)（Public switched telephone network 縮寫PSTN）、短消息數(shù)據(jù)通訊等。
由于監(jiān)測點(diǎn)分散，分布范圍廣，而且大多設(shè)置在環(huán)境較惡劣的地區(qū)，本方案采用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸。污染監(jiān)測設(shè)備將采集到的污染數(shù)據(jù)和告警信息，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)，及時(shí)發(fā)送到環(huán)保監(jiān)察部門，可以實(shí)現(xiàn)對排污單位或個(gè)人的及時(shí)管理，大大提高了工作效率，為環(huán)境保護(hù)提供了嶄新方式。
環(huán)保局中心站安裝有北京三維力控科技的新一代監(jiān)控組態(tài)軟件eForceCon SD，“力控”系列軟件利用自主開發(fā)的無線通信組件CommBridge通過公網(wǎng)和DTU通信，實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)場的無線控制和數(shù)據(jù)采集，其最大的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)為并發(fā)處理、完全透明的解決方案，消除了一般國內(nèi)組態(tài)軟件將GPRS網(wǎng)絡(luò)綁定虛擬串口以查詢方式訪問造成數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定的隱患。
2.6 環(huán)保局中心站
如圖一所示，環(huán)保局中心站由力控企業(yè)級實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫pSpace、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、Web服務(wù)器和實(shí)現(xiàn)各種查詢、分析功能的客戶端軟件構(gòu)成。
2.6.1環(huán)保中心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫pSpace
在環(huán)保中心力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫pSpace負(fù)責(zé)匯集來自各現(xiàn)場監(jiān)測站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為客戶端提供實(shí)時(shí)、可靠、安全的數(shù)據(jù)，并且給中心的關(guān)系數(shù)據(jù)庫提供有效的數(shù)據(jù)。力控®企業(yè)級實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫pSpace是一個(gè)高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性強(qiáng)、跨網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開放式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，產(chǎn)品為完全的分布式結(jié)構(gòu)，可任意組建應(yīng)用模式；支持C/S和B/S應(yīng)用；它可以提供豐富的企業(yè)級信息系統(tǒng)客戶端應(yīng)用和工具；大容量支持企業(yè)級應(yīng)用，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)壓縮率，可實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的海量存儲(chǔ)，靈活的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)可滿足各種需求，具備廣泛的安全性和可跟蹤性。
2.6.2客戶端軟件eForceCon SD
客戶端采用力控科技的eForceCon SD，全面監(jiān)測企業(yè)污染物排放狀況，將企業(yè)現(xiàn)場的實(shí)時(shí)畫面?zhèn)魉偷江h(huán)保局。
◆實(shí)時(shí)監(jiān)控管理
實(shí)現(xiàn)污染源可視化管理實(shí)現(xiàn)了對污染源的全面、實(shí)時(shí)、網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)測體系。只需觀察屏幕上各個(gè)企業(yè)的圖標(biāo)樣式或顏色即可了解所有企業(yè)各個(gè)污染物排放口的設(shè)備運(yùn)行情況；同時(shí)還可以通過表格和曲線瀏覽企業(yè)污染物排放的詳細(xì)監(jiān)測數(shù)據(jù)。這使得工作人員在同一個(gè)用戶界面即可將所有企業(yè)所有排污口的設(shè)備運(yùn)行狀況、污染物排放濃度、流量、排放量等信息盡收眼底。
◆ 強(qiáng)大的報(bào)警與預(yù)警功能
以聲音、圖標(biāo)顏色變化、表格中數(shù)值的顏色、手機(jī)短信（向預(yù)先設(shè)定的手機(jī)上發(fā)送相應(yīng)的報(bào)警信息）等形式提供多樣化的報(bào)警功能。精確地給出具體的超標(biāo)數(shù)值，超標(biāo)時(shí)間，超標(biāo)排放量、超標(biāo)排放介質(zhì)量，為強(qiáng)化監(jiān)理工作提供了詳實(shí)可靠的依據(jù)。
◆ 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析
將污染源在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和報(bào)警信息進(jìn)行全方位多角度的分類匯總與統(tǒng)計(jì)分析，充分滿足各種統(tǒng)計(jì)要求。以圖標(biāo)、表格、圖形等豐富多樣的形式實(shí)時(shí)展現(xiàn)各排污口設(shè)備的運(yùn)行狀況、污染物排放濃度、流量、排放量等信息，以及污染物排放口的發(fā)展趨勢與動(dòng)態(tài)。從多種角度和層面來統(tǒng)計(jì)分析監(jiān)測數(shù)<
