摘要：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，充分滿足各級環(huán)保部門環(huán)境信息建設(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。
關(guān)鍵詞：污染源在線自動監(jiān)控 實時數(shù)據(jù)庫 pSpace 地理信息系統(tǒng)GIS 力控eForceCon SD
1．概述
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)時向空氣中排放的氣態(tài)污染物如硫氧化物、氮氧化物使得我們呼吸的空氣日趨污濁；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。
2．污染源在線自動監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計
2.1．方案設(shè)計簡介
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。
污染源在線自動監(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個層次（如上圖所示）。
1） 現(xiàn)場監(jiān)測站位于各個污染源現(xiàn)場監(jiān)測點，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。
3．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)對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析、存儲并負(fù)責(zé)與上位機的數(shù)據(jù)交換。同時，數(shù)據(jù)采集傳輸服務(wù)器還可以負(fù)責(zé)實現(xiàn)本地監(jiān)控的人機界面功能，是整個系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
4．傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)
由于監(jiān)測點區(qū)域分散，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)，及時發(fā)送到環(huán)保監(jiān)察部門，可以實現(xiàn)對排污單位或個人的及時管理，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有限公司的新一代監(jiān)控組態(tài)軟件eForceCon ，“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)與DTU通信，實現(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。
5． 環(huán)保局中心站
環(huán)保局中心站由力控企業(yè)級實時數(shù)據(jù)庫pSpace、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、Web服務(wù)器和實現(xiàn)各種查詢、分析功能的客戶端軟件構(gòu)成。
5.1環(huán)保中心實時數(shù)據(jù)庫pSpace
在環(huán)保中心力控實時數(shù)據(jù)庫pSpace負(fù)責(zé)匯集來自各現(xiàn)場監(jiān)測站的實時數(shù)據(jù)，為客戶端提供實時、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)級實時數(shù)據(jù)庫pSpace是一個高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性強、跨網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開放式實時數(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)部實現(xiàn)高數(shù)據(jù)壓縮率，可實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的海量存儲，靈活的擴展結(jié)構(gòu)可滿足各種需求，具備廣泛的安全性和可跟蹤性。
5.2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)場的實時畫面?zhèn)魉偷江h(huán)保局。
◆實時監(jiān)控管理
實現(xiàn)污染源可視化管理實現(xiàn)了對污染源的全面、實時、網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)測體系。只需觀察屏幕上各個企業(yè)的圖標(biāo)樣式或顏色即可了解所有企業(yè)各個污染物排放口的設(shè)備運行情況；同時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用戶界面即可將所有企業(yè)所有排污口的設(shè)備運行狀況、污染物排放濃度、流量、排放量等信息盡收眼底。
◆ 強大的報警與預(yù)警功能
以聲音、圖標(biāo)顏色變化、表格中數(shù)值的顏色、手機短信（向預(yù)先設(shè)定的手機上發(fā)送相應(yīng)的報警信息）等形式提供多樣化的報警功能。精確地給出具體的超標(biāo)數(shù)值，超標(biāo)時間，超標(biāo)排放量、超標(biāo)排放介質(zhì)量，為強化監(jiān)理工作提供了詳實可靠的依據(jù)。
◆ 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析 將污染源在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和報警信息進(jìn)行全方位多角度的分類匯總與統(tǒng)計分析，充分滿足各種統(tǒng)計要求。以圖標(biāo)、表格、圖形等豐富多樣的形式實時展現(xiàn)各排污口設(shè)備的運行狀況、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)展趨勢與動態(tài)。從多種角度和層面來統(tǒng)計分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，提供全面的報表和統(tǒng)計圖表。可以按轄區(qū)、按行業(yè)種類、按污染物種類等多種分類方式，生成統(tǒng)計分析報表和統(tǒng)計圖表。
◆ 與地理信息系統(tǒng)(GIS)無縫集成
本系統(tǒng)將地理信息系統(tǒng)(GIS) 融入其中,利用GIS 強大的地理信息分析功能,結(jié)合環(huán)境數(shù)學(xué)模型,實現(xiàn)基于地理信息基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計、環(huán)境制圖、顯示等功能以及污染源分析、區(qū)域環(huán)境評價、預(yù)警應(yīng)急、環(huán)境決策管理等。
系統(tǒng)管理
系統(tǒng)管理的主要功能有:用戶帳號的管理、監(jiān)測元素管理、污染行業(yè)管理、監(jiān)測儀器管理、監(jiān)測任務(wù)管理等等。
本系統(tǒng)為了保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性，對于用戶的權(quán)限將做細(xì)致的區(qū)分，首先用戶按其的行政級別有一個基本的權(quán)限，如市級用戶可以查詢?nèi)形廴酒髽I(yè)的排污情況，區(qū)鎮(zhèn)級用戶可以查詢其轄區(qū)范圍內(nèi)的污染企業(yè)的排污情況。在此基礎(chǔ)上，每個用戶又根據(jù)其的工作性質(zhì)得到相應(yīng)的使用權(quán)限，如只讀權(quán)限將讓用戶只能夠查找信息而不能對資料進(jìn)行任何的修改，而編輯權(quán)限將讓用戶對其所轄企業(yè)的信息有修改等所有的權(quán)限。
6.總結(jié) 將自動控制、網(wǎng)絡(luò)通信、計算機以及GIS 等信息技術(shù)引入環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域,采用國內(nèi)先進(jìn)監(jiān)控組態(tài)軟件力控eForceCon 、實時數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品力控pSpace建立包括污染源在內(nèi)的各環(huán)境要素在線監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)重點污染源進(jìn)行連續(xù)實時監(jiān)測,動態(tài)掌握重點污染源企業(yè)的排污及超標(biāo)情況,對加強重點污染企業(yè)、流域污染物排放的監(jiān)督、總量控制、防止重大污染事故的發(fā)生, 對提高我國環(huán)境監(jiān)測信息化水平以及環(huán)境決策與管理能力等都具有重大意義。
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