廖璠瑞，張文科，張科

（霍尼韋爾（中國）有限公司 環(huán)境自控事業(yè)部，重慶 401121）

重慶化工園位于重慶市東郊長壽區(qū)境內(nèi)，將建設(shè)成為長江上游最大的綜合性化工基地、化工新材料基地和國家級循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范園區(qū)。重慶化工園管理方需要實(shí)時監(jiān)控園區(qū)各企業(yè)的污水、廢氣排放和大氣質(zhì)量情況，為國家環(huán)境管理部門提供準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)，并在緊急情況發(fā)生時，第一時間掌握園區(qū)的整體環(huán)境狀況，為應(yīng)急處理提供決策支持。因此，建設(shè)一套重慶化工園的集數(shù)據(jù)采集、傳輸、統(tǒng)計和發(fā)布為一體的環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)，為環(huán)境管理和應(yīng)急處理提供可靠的決策支持，就顯得十分必要。

近些年來，隨著環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的投入運(yùn)行，暴露出許多不足。

1）信息加工處理能力不足。如數(shù)據(jù)采集端不能直接在WEB頁面發(fā)布實(shí)時數(shù)據(jù)，報表、趨勢圖、分析圖等信息處理模塊需要由第三方平臺完成。

2）技術(shù)支持與現(xiàn)代管理方法不配套，不能滿足環(huán)保部門的決策需求，無法在各職能部門間形成移動和聯(lián)動管理。

3）開放性不足，不能完善整合第三方系統(tǒng)。信息封閉，無法形成具有自動比對功能的大容量信息倉庫，妨礙了信息的充分共享和利用。

4）通訊過程受傳輸速率限制，部分系統(tǒng)尚采用“輪詢”工作方式，無法實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)時在線監(jiān)測。

5）信息阻塞或傳輸中斷，造成數(shù)據(jù)誤傳、漏傳和少傳，影響數(shù)據(jù)的整體分析[1]。

針對以上問題，在建設(shè)重慶化工園環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)中采用了WEBs-AX技術(shù)，有效地解決了過去在系統(tǒng)中遇到的問題，實(shí)現(xiàn)了高效、可靠的實(shí)時環(huán)境在線監(jiān)測和管理。

1 系統(tǒng)功能特點(diǎn)

1.1 完善的信息處理能力

系統(tǒng)能自動導(dǎo)入遠(yuǎn)程采集的實(shí)時數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比對、篩選和處理，及時了解重慶化工園的環(huán)境狀況、重點(diǎn)污染源排放趨勢和重點(diǎn)危險源的實(shí)時狀態(tài)。系統(tǒng)可以查詢污染指數(shù)、危險源氣體濃度、空氣質(zhì)量級別等各類統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并自動生成Excel 和PDF 報表，繪制趨勢圖。系統(tǒng)支持WEB 頁面發(fā)布，管理者可以通過電腦、手機(jī)或PDA等設(shè)備實(shí)時監(jiān)控環(huán)境狀況。

1.2 與現(xiàn)代管理方法完美契合

系統(tǒng)運(yùn)用A-VPN 安全防火墻技術(shù)，可設(shè)立250級不同的登陸權(quán)限，保留2500 條人事記錄，支持多級、多中心、差異化的積木式管理結(jié)構(gòu)，為不同的管理部門服務(wù)，并在應(yīng)急處理時實(shí)現(xiàn)不同職能部門間的聯(lián)動管理。

1.3 強(qiáng)大的開放性和大容量數(shù)據(jù)倉

系統(tǒng)支持OPC，BACnet，ModBus，LonWorks 等標(biāo)準(zhǔn)開放性協(xié)議，能集成第三方系統(tǒng)，如GIS地理信息系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。支持SQL Server，Oracle，DB2等國際主流數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)及時、準(zhǔn)確地傳輸至上級服務(wù)器，擴(kuò)展了數(shù)據(jù)倉容量，并具備自動比對、錄入、報警等功能，充分共享和利用信息。

1.4 高速穩(wěn)定的實(shí)時在線監(jiān)控

系統(tǒng)支持ADSL，光纖和CDMA遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸方式，改變過去點(diǎn)對點(diǎn)通訊方式，每秒進(jìn)行1次數(shù)據(jù)刷新，實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)時在線監(jiān)控。

1.5 可靠的數(shù)據(jù)分析功能

系統(tǒng)采集的環(huán)境數(shù)據(jù)分別存儲于現(xiàn)場數(shù)采儀和環(huán)境在線監(jiān)測服務(wù)器中，并支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳功能。若數(shù)據(jù)傳輸因故中止，由系統(tǒng)自動比照，再將余留數(shù)據(jù)完整上傳到上端服務(wù)器中，保全數(shù)據(jù)的完整，提升數(shù)據(jù)分析的可靠性。

2 系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)總體分為3部分，即數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)Fig.1 System composition and structure

2.1 數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)，并傳輸至重慶化工園環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器。根據(jù)環(huán)保部門制定的數(shù)據(jù)采集頻率要求，設(shè)定數(shù)據(jù)采集儀的時鐘程序并自動采集?，F(xiàn)場采集設(shè)備包括現(xiàn)場環(huán)境探測儀器、WEB-600數(shù)據(jù)采集儀、安全電源。

2.2 數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心部分，主要包括環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、環(huán)境信息分析軟件。環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器經(jīng)由通訊網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集儀聯(lián)接，通過SQL Server接口與中央數(shù)據(jù)庫互訪并存儲歷史數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)集數(shù)據(jù)收發(fā)、計算、統(tǒng)計、分析于一體。

數(shù)據(jù)主要來源分別為：大氣監(jiān)測（空氣溫濕度、顆粒物、臭氧、氣象參數(shù)）；重點(diǎn)空氣污染源監(jiān)測（二氧化硫、氮化物、煙塵量、一氧化碳[2]）；重點(diǎn)水污染源監(jiān)測（高錳酸鹽指數(shù)、pH 值、電導(dǎo)率、溶解氧COD）；重點(diǎn)危險源監(jiān)測（氫氰酸、液氨、甲醛、甲醇、氰化物）。

2.3 數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)

數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的應(yīng)用部分，它通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與管理者的人機(jī)互動，通過WEB頁面查詢環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可查詢各類污染指數(shù)、環(huán)境級別，生成日報、周報、月報，并通過報表、趨勢圖、柱狀圖、曲線圖實(shí)現(xiàn)比對和管理。在WEB 界面上發(fā)布實(shí)時數(shù)據(jù)、環(huán)境污染指數(shù)、超標(biāo)報警等，并在發(fā)生緊急情況時自動連線相關(guān)職能部門。

3 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和處理以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計和信息發(fā)布，其功能實(shí)現(xiàn)流程如圖2所示。

3.1 數(shù)據(jù)采集

圖2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)流程Fig.2 System function and realization process

現(xiàn)場儀表根據(jù)環(huán)境狀況提供4～20 mA 電流信號并輸入WEB-600 數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)采儀將電流信號轉(zhuǎn)換為匹配的環(huán)境參數(shù)和單位，按照設(shè)定的邏輯關(guān)系計算出所需原始環(huán)境數(shù)據(jù)，遵循時鐘程序存儲在數(shù)據(jù)采集儀中。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸和處理

WEB-600 數(shù)據(jù)采集儀通過MD5 加密方式將原始環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸至環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器[3]，系統(tǒng)比對和篩選數(shù)據(jù)后，將無誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理；同時將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)等信息與處理后的環(huán)境數(shù)據(jù)整合，按照國家規(guī)定和環(huán)保局的規(guī)范要求，與重慶化工園中央數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實(shí)現(xiàn)信息對接和存儲。

3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和信息發(fā)布

面對大量復(fù)雜的自動檢測、遠(yuǎn)程傳輸?shù)脕淼男畔?，需要由大型?shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行處理和存儲。本系統(tǒng)采用SQL Server 2003大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)加以解決，因其具有數(shù)據(jù)獨(dú)立性、共享性、最小冗余、嚴(yán)密的數(shù)據(jù)邏輯、完善的數(shù)據(jù)保證措施等特性，當(dāng)數(shù)據(jù)存儲方式和邏輯結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，不需要改變用戶應(yīng)用端程序[4]。系統(tǒng)采用B/S 結(jié)構(gòu)，方便進(jìn)一步的制作分析。系統(tǒng)本身支持WEB頁面發(fā)布功能，支持無限量用戶訪問，管理者可以通過WEB網(wǎng)頁查詢實(shí)時和歷史環(huán)境數(shù)據(jù)，導(dǎo)出污染趨勢圖、環(huán)境報表和進(jìn)行數(shù)據(jù)比對。通過與SQL Server數(shù)據(jù)庫的信息交互，將環(huán)境數(shù)據(jù)應(yīng)用于第三方管理平臺。

4 結(jié)語

在環(huán)境在線監(jiān)測技術(shù)日漸成熟的的今天，實(shí)時監(jiān)控環(huán)境狀態(tài)并通過WEB 頁面發(fā)布和遠(yuǎn)程管理是環(huán)境管理科學(xué)化、信息化的發(fā)展方向。重慶化工園環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)采用了WEBs-AX技術(shù)，能夠遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控環(huán)境狀態(tài)，提供完整、可靠的數(shù)據(jù)分析報告，完善的集成第三方系統(tǒng)并建立大容量數(shù)據(jù)倉庫。系統(tǒng)自動采集、比對和處理環(huán)境數(shù)據(jù)，并發(fā)布于WEB 頁面，為各管理部門提供準(zhǔn)確、及時的決策支持。系統(tǒng)的成功運(yùn)用，將提升重慶市的環(huán)境管理水平，強(qiáng)化社會的環(huán)境保護(hù)意識，為環(huán)鏡保護(hù)工作作出貢獻(xiàn)。

[1]徐光.環(huán)境在線監(jiān)測監(jiān)控管理與發(fā)布系統(tǒng)[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2006，8（4）：22—24.

[2]朱齊，王磊.新型大氣污染氣體綜合監(jiān)控系統(tǒng)[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2004，23（6）：38—39.

[3]SATO KAZUO.Automotive Engine Exhaust Gas Environmental Pollution and Environmental Control Measures [J].Shibaura Inst of Technol，2002，38（11）：176—180.

[4]吳邦燦，費(fèi)龍.現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測技術(shù)[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2005：133.