環保監控信息化方案

本方案介紹了環保監控信息化方案的硬件構成、軟件架構、功能特點、優勢等。系統采用威控科技RTU-2600和RTU-1600（低功耗）系列智能測控終端作為監控系統硬件核心，通訊上采用有線和無線結合的方式，服務器端采用基于Microsoft SQL Server 2005數據庫和VB.Net, ASP.Net開發的基于Web Enable的環保監控信息化系統，從而實現了遠程環境監控，監控污水排放及空氣排放等相關環保參數，根據遠程返回的數據工作人員不到現場也可以監測現場環境情況，并對出現的不正常情況（環保參數超標等）及時做出相應的處理。

二、 項目背景

人類的許多活動都向大氣、水體、土壤等自然和人工環境排放有害物質，造成環境污染；自然界的一些變化也影響環境的質量。環境監測就是按照國家或地方關于污染防治和保護環境質量的各種環境標準，對污染源排放情況和環境狀況進行定性、定量的測試，并為科研、決策、立法、處理污染事故和環境監督管理提供依據。環境監測是一切環境保護活動的“耳目”。

在實際工作中，環境監測可分為兩類。一是污染源監測，即對污染物排放情況進行監測。一般是在污染物排出口，定期、定點采集樣品，分析、測定不同形態有害物質的濃度、排放量以及時空分布規律。二是環境監測，也就是對環境中的污染物質及其變化規律、環境影響進行分析、監視，明確其數值、范圍、污染程度，通過綜合分析描述環境質量狀況和發展趨勢。

按照環境要素的不同，環境監測分為大氣污染監測、水體污染監測、土壤污染監測、生物污染監測等；根據污染物的性質又可分為化學毒物監測、熱污染監測、噪聲污染監測、放射性污染監測等。大氣污染監測常用的監測項目主要包括氣象參數和總懸浮顆粒物（TSP）、降塵、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、碳氫化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、臭氧（O3）等；地表水水質監測的項目一般包括水文、氣象參數以及溫度、酸堿度（pH）、懸浮固體（SS）、溶解氧（DO）、生物耗氧量（BOD）、化學耗氧量（COD）、某些毒物等。

在人類生存環境日益惡化的今天，建立完整的環境監測系統是非常必要的，處理分布在各處的環境檢測點的數據傳輸問題一直是建立環境監測系統的難點，建立獨立的無線擴頻系統和使用專線都有龐大的建設、運營費用問題。

在環保系統中，常常需要對眾多的污染排放點進行實時監測，大部分監測數據需要實時發送到管理中心的后端服務器進行處理。由于監測點分散，分布范圍廣，而且大多設置在環境較惡劣的地區，通過電話線傳送數據往往事倍功半。利用CDMA1x網絡進行無線數據傳輸，成為環保部門選擇的通信手段亮點之一。污染監測設備將采集到的污染數據和告警信息，通過CDMA1x網絡，及時發送到環保監察部門，可以實現對排污單位或個人的及時管理，大大提高了工作效率，為環境保護提供了嶄新方式。

監控儀器通過RS232 串口直接與RTU-1600或者RTU-2600連接，并由其建立無線數據連接。原則上，所有提供RS232/485接口的環境監測設備，如污水流量計、COD（含氧量）、BOD（生物耗氧量）測量儀等均能夠用于該系統方案。

三、 環保監控信息化系統設計

根據項目需求情況整個系統被分成三大部分，一部分是現場數據采集裝置，實時將現場環保數據采集到智能監控終端內，同時根據現場情況實現采集點現場的自動報警，防止環境惡化；第二部分是管理中心，它實現對數據的接收、存儲、顯示、報表打印輸出等信息管理工作和進行特殊情況的監控中心預警，其Web發布功能使得用戶可以方便的通過IE訪問實時和歷史數據；最后一部分是將檢測到的環保數據以手機短信息的方式直接發送到管理人員的移動電話上，使管理人員隨時隨地都能夠了解到現場環境的情況。

現場環保數據的實時采集，通過CDMA1x發送到監控中心。環境監測設備通過RS232/485接口和威控科技智能測控終端RTU-2600或者RTU-1600相連接。數據采集到智能終端后，經過數據打包，再利用CDMA1x發送到遠端的監控中心服務器上，監控中心服務器裝有服務器端軟件，對接收的數據進行存儲、分析、顯示。出于對信息安全、科學管理的需要，給有數據訪問需求的部門或人員配置訪問數據的不同用戶名和權限，用戶通過IE實時查看并配置監測到的現場環保數據。另一方面，現場檢測的環保數據通過智能終端內部的程序設定可以直接發送到相關管理人員的移動電話上，通過這種主動的方式實現隨時隨地匯報現場環保信息。

四、系統示意圖

RTU-2600或者RTU-1600采集收集到的數據直接通過CDMA1x方式傳送到監控中心。

五、環保監控信息化系統組成與結構

1．現場數據采集傳輸硬件
（1）遠程測控終端
威控科技可編程遠程測控終端將采集、控制、通訊三種功能合為一體，實現對數據的采集和傳輸，它是整個系統的前端核心。利用自身所具有的開關量和模擬量數據采集接口采集數據，并通過自身所配備的以太網、GPRS、CDMA1x、PSTN、ADSL通訊接口將數據發送至遠端監控中心。由于此智能終端提供了方便的二次開發C語言平臺，可以開發各種復雜的算法并且可與組態軟件的無縫連接。我們通過智能終端內部的編程可以將傳感器或智能儀表傳輸上來的數據進行一些處理再發送至遠端管理中心，并且實現間歇性數據傳輸，降低數據傳輸的流量資費。環境監測設備可以通過RS232/485接口直接和智能終端進行通訊。
（2）通訊方式的選擇
優先選用CDMA1x通訊方式
（3）現場數據顯示、操作終端——-HMI-3800
3.8寸藍底白字醒目液晶屏幕顯示，面板上12個操作按鍵。其作用為方便環保管理人員或者現場工作人員在現場對設備進行一些參數的設置和調整。包括數據傳輸間隔、查詢當前的環保參數等等。
（4）現場數據顯示、操作終端也可以使用串口通訊方式和Microsoft超級終端。設置參數時也可以通過手機短信的方式，工作人員可以不到現場就可以設置終端的參數。
（4）現場箱體
（5）電源供電
a.現場具備AC220，可用開關電源供電，用RTU-2600。
b.現場無法供電，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，休眠時功耗可到100uA。
（6）污水流量計
技術參數：
流量范圍： 0-335000M3/小時
功功耗耗： <4毫瓦
環境溫度： -40℃～65℃
精度等級： ±2.5%F.S
電源： 220VAC
累計流量： 斷電數據保護
通訊方式： RS232接口（選配）
防護等級： 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：
無運動部件、流道內無插入元件，沒有故障隱患
能測量非滿管流量
允許有一定雜質
無需進行大量土建施工
測量傳感器進行非接觸測量，工作可靠
（7）COD（含氧量）測量儀
特點：
高精度智能性，數顯帶打印
&#8226; 自帶內存儲標準曲線，可制作標準曲線
&#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在線自動監測儀，可用來監測污水有機物的生物耗氧量，其測量方法簡單，無需添加任何化學物質。處理廠提取的污泥，或從污泥回收系統回收的污泥，都可以分解污水中的有機物，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。有四個分解槽，當污水、活性污泥和空氣以一定的體積被抽進四個分解槽后，活性污泥中的生物將分解污水中的有機物，同時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，通過校正便可計算出污水中有機物的生物耗氧量（BOD）。

六、環保監控信息化系統功能

監控系統按照功能可分為二部分：監控中心（MCC）、本地站（LCM）。監控中心（MCC）相對于管理站，本地站（LCM）相對于計量站。監控中心（MCC）與本地站（LCM）之間采用混合組網方式進行數據傳輸。
1、監控中心（MCC）的主要功能：
1） 系統登陸
提供登陸界面，用戶以不同身份登陸，訪問權限內的界面和數據。

系統登陸

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
管理現場的區域檔案、終端檔案、計量點檔案以及設置抄表計劃。
4） 全網監視
在線監視全網運行工況和具體參數，數據與現場保持同步，并用數字、趨勢圖、表格、棒圖等方式顯示數據。
GIS界面
5） 報警
對各類故障、事故、參數超限提供報警。
6） 數據存儲
對實時數據、報警信息進行存儲，可隨時調用、檢索、查詢、打印以供分析參考。
7） 報表打印
可打印班、日、月、年生產報表、運行趨勢圖。
2、本地站（LCM）的主要功能
LCM是指獨立的環保監測點。LCM是自主的、功能完善的智能單元，是由智能遠程測控終端和現場顯示設備、環保監測傳感器及儀表組成，這些單元安裝在不同類型的監測站內。
LCM的功能如下：
a. 現場數據采集、數據處理、數據顯示、計算?？蓪Νh保參數實現就地監視控制。
b. 獨立完成本地調節，閉環監控。
c. 獨立完成開環控制，聯鎖控制。
d. 配備必要的軟硬件及人機接口，可現場設定、修改參數,可以最大限度地提計量站的自控水平。
e. 設置各種報警參數、報警處理及報警確認。
f. 數據上傳監控中心計算機并接受監控中心計算機指令，完成控制任務。
g. 通過短信息的方式向管理人員主動匯報現場實時流量，達到真正的無人職守作業。

七、關于系統整體可執行性和安全性的描述

系統現場數據采集傳輸設備均選用達到工業級標準且適環保監測安全作業規范的硬件產品，在電器外部加套密封電器箱，到達防風、防潮、防塵的作用。

上位機管理軟件采用Microsoft SQL Server 2005數據庫和VB.Net可視化編程軟件來設計、構架。