環(huán)保監(jiān)控信息化方案

本方案介紹了環(huán)保監(jiān)控信息化方案的硬件構(gòu)成、軟件架構(gòu)、功能特點(diǎn)、優(yōu)勢等。系統(tǒng)采用威控科技RTU-2600和RTU-1600（低功耗）系列智能測控終端作為監(jiān)控系統(tǒng)硬件核心，通訊上采用有線和無線結(jié)合的方式，服務(wù)器端采用基于Microsoft SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫和VB.Net, ASP.Net開發(fā)的基于Web Enable的環(huán)保監(jiān)控信息化系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)控，監(jiān)控污水排放及空氣排放等相關(guān)環(huán)保參數(shù)，根據(jù)遠(yuǎn)程返回的數(shù)據(jù)工作人員不到現(xiàn)場也可以監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境情況，并對出現(xiàn)的不正常情況（環(huán)保參數(shù)超標(biāo)等）及時(shí)做出相應(yīng)的處理。

二、 項(xiàng)目背景

人類的許多活動(dòng)都向大氣、水體、土壤等自然和人工環(huán)境排放有害物質(zhì)，造成環(huán)境污染；自然界的一些變化也影響環(huán)境的質(zhì)量。環(huán)境監(jiān)測就是按照國家或地方關(guān)于污染防治和保護(hù)環(huán)境質(zhì)量的各種環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，對污染源排放情況和環(huán)境狀況進(jìn)行定性、定量的測試，并為科研、決策、立法、處理污染事故和環(huán)境監(jiān)督管理提供依據(jù)。環(huán)境監(jiān)測是一切環(huán)境保護(hù)活動(dòng)的“耳目”。

在實(shí)際工作中，環(huán)境監(jiān)測可分為兩類。一是污染源監(jiān)測，即對污染物排放情況進(jìn)行監(jiān)測。一般是在污染物排出口，定期、定點(diǎn)采集樣品，分析、測定不同形態(tài)有害物質(zhì)的濃度、排放量以及時(shí)空分布規(guī)律。二是環(huán)境監(jiān)測，也就是對環(huán)境中的污染物質(zhì)及其變化規(guī)律、環(huán)境影響進(jìn)行分析、監(jiān)視，明確其數(shù)值、范圍、污染程度，通過綜合分析描述環(huán)境質(zhì)量狀況和發(fā)展趨勢。

按照環(huán)境要素的不同，環(huán)境監(jiān)測分為大氣污染監(jiān)測、水體污染監(jiān)測、土壤污染監(jiān)測、生物污染監(jiān)測等；根據(jù)污染物的性質(zhì)又可分為化學(xué)毒物監(jiān)測、熱污染監(jiān)測、噪聲污染監(jiān)測、放射性污染監(jiān)測等。大氣污染監(jiān)測常用的監(jiān)測項(xiàng)目主要包括氣象參數(shù)和總懸浮顆粒物（TSP）、降塵、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化物（NOx）、臭氧（O3）等；地表水水質(zhì)監(jiān)測的項(xiàng)目一般包括水文、氣象參數(shù)以及溫度、酸堿度（pH）、懸浮固體（SS）、溶解氧（DO）、生物耗氧量（BOD）、化學(xué)耗氧量（COD）、某些毒物等。

在人類生存環(huán)境日益惡化的今天，建立完整的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是非常必要的，處理分布在各處的環(huán)境檢測點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸問題一直是建立環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的難點(diǎn)，建立獨(dú)立的無線擴(kuò)頻系統(tǒng)和使用專線都有龐大的建設(shè)、運(yùn)營費(fèi)用問題。

在環(huán)保系統(tǒng)中，常常需要對眾多的污染排放點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，大部分監(jiān)測數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)發(fā)送到管理中心的后端服務(wù)器進(jìn)行處理。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)，通過電話線傳送數(shù)據(jù)往往事倍功半。利用CDMA1x網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，成為環(huán)保部門選擇的通信手段亮點(diǎn)之一。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CDMA1x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。

監(jiān)控儀器通過RS232 串口直接與RTU-1600或者RTU-2600連接，并由其建立無線數(shù)據(jù)連接。原則上，所有提供RS232/485接口的環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，如污水流量計(jì)、COD（含氧量）、BOD（生物耗氧量）測量儀等均能夠用于該系統(tǒng)方案。

三、 環(huán)保監(jiān)控信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)項(xiàng)目需求情況整個(gè)系統(tǒng)被分成三大部分，一部分是現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集裝置，實(shí)時(shí)將現(xiàn)場環(huán)保數(shù)據(jù)采集到智能監(jiān)控終端內(nèi)，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場情況實(shí)現(xiàn)采集點(diǎn)現(xiàn)場的自動(dòng)報(bào)警，防止環(huán)境惡化；第二部分是管理中心，它實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的接收、存儲、顯示、報(bào)表打印輸出等信息管理工作和進(jìn)行特殊情況的監(jiān)控中心預(yù)警，其Web發(fā)布功能使得用戶可以方便的通過IE訪問實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)；最后一部分是將檢測到的環(huán)保數(shù)據(jù)以手機(jī)短信息的方式直接發(fā)送到管理人員的移動(dòng)電話上，使管理人員隨時(shí)隨地都能夠了解到現(xiàn)場環(huán)境的情況。

現(xiàn)場環(huán)保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，通過CDMA1x發(fā)送到監(jiān)控中心。環(huán)境監(jiān)測設(shè)備通過RS232/485接口和威控科技智能測控終端RTU-2600或者RTU-1600相連接。數(shù)據(jù)采集到智能終端后，經(jīng)過數(shù)據(jù)打包，再利用CDMA1x發(fā)送到遠(yuǎn)端的監(jiān)控中心服務(wù)器上，監(jiān)控中心服務(wù)器裝有服務(wù)器端軟件，對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析、顯示。出于對信息安全、科學(xué)管理的需要，給有數(shù)據(jù)訪問需求的部門或人員配置訪問數(shù)據(jù)的不同用戶名和權(quán)限，用戶通過IE實(shí)時(shí)查看并配置監(jiān)測到的現(xiàn)場環(huán)保數(shù)據(jù)。另一方面，現(xiàn)場檢測的環(huán)保數(shù)據(jù)通過智能終端內(nèi)部的程序設(shè)定可以直接發(fā)送到相關(guān)管理人員的移動(dòng)電話上，通過這種主動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地匯報(bào)現(xiàn)場環(huán)保信息。

四、系統(tǒng)示意圖

RTU-2600或者RTU-1600采集收集到的數(shù)據(jù)直接通過CDMA1x方式傳送到監(jiān)控中心。

五、環(huán)保監(jiān)控信息化系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)

1．現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集傳輸硬件
（1）遠(yuǎn)程測控終端
威控科技可編程遠(yuǎn)程測控終端將采集、控制、通訊三種功能合為一體，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集和傳輸，它是整個(gè)系統(tǒng)的前端核心。利用自身所具有的開關(guān)量和模擬量數(shù)據(jù)采集接口采集數(shù)據(jù)，并通過自身所配備的以太網(wǎng)、GPRS、CDMA1x、PSTN、ADSL通訊接口將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)端監(jiān)控中心。由于此智能終端提供了方便的二次開發(fā)C語言平臺，可以開發(fā)各種復(fù)雜的算法并且可與組態(tài)軟件的無縫連接。我們通過智能終端內(nèi)部的編程可以將傳感器或智能儀表傳輸上來的數(shù)據(jù)進(jìn)行一些處理再發(fā)送至遠(yuǎn)端管理中心，并且實(shí)現(xiàn)間歇性數(shù)據(jù)傳輸，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁抠Y費(fèi)。環(huán)境監(jiān)測設(shè)備可以通過RS232/485接口直接和智能終端進(jìn)行通訊。
（2）通訊方式的選擇
優(yōu)先選用CDMA1x通訊方式
（3）現(xiàn)場數(shù)據(jù)顯示、操作終端——-HMI-3800
3.8寸藍(lán)底白字醒目液晶屏幕顯示，面板上12個(gè)操作按鍵。其作用為方便環(huán)保管理人員或者現(xiàn)場工作人員在現(xiàn)場對設(shè)備進(jìn)行一些參數(shù)的設(shè)置和調(diào)整。包括數(shù)據(jù)傳輸間隔、查詢當(dāng)前的環(huán)保參數(shù)等等。
（4）現(xiàn)場數(shù)據(jù)顯示、操作終端也可以使用串口通訊方式和Microsoft超級終端。設(shè)置參數(shù)時(shí)也可以通過手機(jī)短信的方式，工作人員可以不到現(xiàn)場就可以設(shè)置終端的參數(shù)。
（4）現(xiàn)場箱體
（5）電源供電
a.現(xiàn)場具備AC220，可用開關(guān)電源供電，用RTU-2600。
b.現(xiàn)場無法供電，可用蓄電池供電，定期更換，更換周期為2年，用威控科技低功耗RTU-1600，休眠時(shí)功耗可到100uA。
（6）污水流量計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
流量范圍： 0-335000M3/小時(shí)
功功耗耗： <4毫瓦
環(huán)境溫度： -40℃～65℃
精度等級： ±2.5%F.S
電源： 220VAC
累計(jì)流量： 斷電數(shù)據(jù)保護(hù)
通訊方式： RS232接口（選配）
防護(hù)等級： IP65
輸出信號： 4～20毫安
測量方式： 超聲波探頭和靜壓式探頭兩種
主要特點(diǎn)：
無運(yùn)動(dòng)部件、流道內(nèi)無插入元件，沒有故障隱患
能測量非滿管流量
允許有一定雜質(zhì)
無需進(jìn)行大量土建施工
測量傳感器進(jìn)行非接觸測量，工作可靠
（7）COD（含氧量）測量儀
特點(diǎn)：
高精度智能性，數(shù)顯帶打印
&#8226; 自帶內(nèi)存儲標(biāo)準(zhǔn)曲線，可制作標(biāo)準(zhǔn)曲線
&#8226; 直接測定范圍：地表水：0 ～100 mg/L
&#8226; 污水：0 ～1000 mg/L
（8）BOD（生物耗氧量）
BOD在線自動(dòng)監(jiān)測儀，可用來監(jiān)測污水有機(jī)物的生物耗氧量，其測量方法簡單，無需添加任何化學(xué)物質(zhì)。處理廠提取的污泥，或從污泥回收系統(tǒng)回收的污泥，都可以分解污水中的有機(jī)物，并可測得此過程的需氧量。測量原理是利用人們熟悉的溶氧測量方法。有四個(gè)分解槽，當(dāng)污水、活性污泥和空氣以一定的體積被抽進(jìn)四個(gè)分解槽后，活性污泥中的生物將分解污水中的有機(jī)物，同時(shí)消耗污水中的含氧量。溶氧探頭上將有電流變化，電流變化的大小與污水中的生物耗氧量成正比，通過校正便可計(jì)算出污水中有機(jī)物的生物耗氧量（BOD）。

六、環(huán)保監(jiān)控信息化系統(tǒng)功能

監(jiān)控系統(tǒng)按照功能可分為二部分：監(jiān)控中心（MCC）、本地站（LCM）。監(jiān)控中心（MCC）相對于管理站，本地站（LCM）相對于計(jì)量站。監(jiān)控中心（MCC）與本地站（LCM）之間采用混合組網(wǎng)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
1、監(jiān)控中心（MCC）的主要功能：
1） 系統(tǒng)登陸
提供登陸界面，用戶以不同身份登陸，訪問權(quán)限內(nèi)的界面和數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)登陸

2） 操作員管理
管理員可以添加、刪除、瀏覽所有用戶。
3） 檔案管理
管理現(xiàn)場的區(qū)域檔案、終端檔案、計(jì)量點(diǎn)檔案以及設(shè)置抄表計(jì)劃。
4） 全網(wǎng)監(jiān)視
在線監(jiān)視全網(wǎng)運(yùn)行工況和具體參數(shù)，數(shù)據(jù)與現(xiàn)場保持同步，并用數(shù)字、趨勢圖、表格、棒圖等方式顯示數(shù)據(jù)。
GIS界面
5） 報(bào)警
對各類故障、事故、參數(shù)超限提供報(bào)警。
6） 數(shù)據(jù)存儲
對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息進(jìn)行存儲，可隨時(shí)調(diào)用、檢索、查詢、打印以供分析參考。
7） 報(bào)表打印
可打印班、日、月、年生產(chǎn)報(bào)表、運(yùn)行趨勢圖。
2、本地站（LCM）的主要功能
LCM是指獨(dú)立的環(huán)保監(jiān)測點(diǎn)。LCM是自主的、功能完善的智能單元，是由智能遠(yuǎn)程測控終端和現(xiàn)場顯示設(shè)備、環(huán)保監(jiān)測傳感器及儀表組成，這些單元安裝在不同類型的監(jiān)測站內(nèi)。
LCM的功能如下：
a. 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、計(jì)算。可對環(huán)保參數(shù)實(shí)現(xiàn)就地監(jiān)視控制。
b. 獨(dú)立完成本地調(diào)節(jié)，閉環(huán)監(jiān)控。
c. 獨(dú)立完成開環(huán)控制，聯(lián)鎖控制。
d. 配備必要的軟硬件及人機(jī)接口，可現(xiàn)場設(shè)定、修改參數(shù),可以最大限度地提計(jì)量站的自控水平。
e. 設(shè)置各種報(bào)警參數(shù)、報(bào)警處理及報(bào)警確認(rèn)。
f. 數(shù)據(jù)上傳監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)并接受監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)指令，完成控制任務(wù)。
g. 通過短信息的方式向管理人員主動(dòng)匯報(bào)現(xiàn)場實(shí)時(shí)流量，達(dá)到真正的無人職守作業(yè)。

七、關(guān)于系統(tǒng)整體可執(zhí)行性和安全性的描述

系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備均選用達(dá)到工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)且適環(huán)保監(jiān)測安全作業(yè)規(guī)范的硬件產(chǎn)品，在電器外部加套密封電器箱，到達(dá)防風(fēng)、防潮、防塵的作用。

上位機(jī)管理軟件采用Microsoft SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫和VB.Net可視化編程軟件來設(shè)計(jì)、構(gòu)架。