楊海龍

中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司中州分公司，河南 焦作 454174

目前，國(guó)內(nèi)氧化鋁企業(yè)的氧化鋁廠外排污水主要來(lái)源于生產(chǎn)廢水（生產(chǎn)外排、洗滌設(shè)備、沖洗地板等）、生產(chǎn)單位排水（氧化鋁赤泥洗滌、工藝管道及設(shè)備的跑、冒、滴、漏和熱電廠排水及沖灰渣水等）、設(shè)備冷卻水、雨排水、生活污水（澡堂、廁所、宿舍、辦公室排水）等。這些排放的污水具有總排水量大、不穩(wěn)定的特點(diǎn)；其主要污染因子為懸浮物（200mg/L～500mg/L）；堿（pH值達(dá)8～12）。并且排放地點(diǎn)不集中，分別就近流入企業(yè)的污水管網(wǎng)中。因此，如何連續(xù)監(jiān)測(cè)各個(gè)生產(chǎn)單位污水排放量是氧化鋁企業(yè)節(jié)能減排的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

1 功能設(shè)計(jì)

結(jié)合氧化鋁企業(yè)污水排放的實(shí)際情況和測(cè)量要求，氧化鋁企業(yè)污水排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能主要是以生產(chǎn)污水和生活污水排放量為數(shù)據(jù)源、用數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)處理倉(cāng)庫(kù)，將整個(gè)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)分為污水排放數(shù)據(jù)管理、污水計(jì)量設(shè)備管理、企業(yè)污水監(jiān)測(cè)與地方環(huán)保局接口、系統(tǒng)維護(hù)管理等4個(gè)功能。

污水排放數(shù)據(jù)管理：主要包括氧化鋁企業(yè)各個(gè)生產(chǎn)生活污水排放計(jì)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)連續(xù)實(shí)時(shí)采集，數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)分析，形成需要的日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào)，并提供不同時(shí)期的比較和原因分析等功能。

污水計(jì)量設(shè)備管理：主要包括污水排放計(jì)量設(shè)備的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)管理，靜態(tài)管理為設(shè)備的基本信息管理、器具臺(tái)帳管理、設(shè)備采購(gòu)管理、設(shè)備庫(kù)存管理和設(shè)備費(fèi)用管理等，動(dòng)態(tài)管理主要包括設(shè)備的運(yùn)行管理、檢定計(jì)劃管理、檢定維修和統(tǒng)計(jì)報(bào)告管理等，還可統(tǒng)計(jì)設(shè)備的正常運(yùn)行率、故障出現(xiàn)率等統(tǒng)計(jì)信息。

企業(yè)污水監(jiān)測(cè)與地方環(huán)保局接口：主要提供多種數(shù)據(jù)接口，將氧化鋁生產(chǎn)生活污水排放數(shù)據(jù)上傳至政府各級(jí)環(huán)保部門，為環(huán)保部門考評(píng)企業(yè)污水排放提供數(shù)據(jù)依據(jù)；

系統(tǒng)維護(hù)管理：系統(tǒng)維護(hù)管理是整個(gè)計(jì)量管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)置模塊，包括組織機(jī)構(gòu)管理、用戶權(quán)限角色分配、數(shù)據(jù)仲裁修改（需有一定的權(quán)限）和系統(tǒng)通訊管理等功能，為整個(gè)軟件系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)提供簡(jiǎn)單、快捷的設(shè)置，保證了系統(tǒng)的可維護(hù)性、擴(kuò)展性和靈活性等。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

氧化鋁企業(yè)污水排放量連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的部署主要包括3層架構(gòu)：展示層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層。系統(tǒng)組件則涵蓋了客戶端、數(shù)據(jù)庫(kù)和Web服務(wù)器等多項(xiàng)組件。系統(tǒng)架構(gòu)采用B/S結(jié)構(gòu)，操作簡(jiǎn)單方便，無(wú)需安裝客戶端，在IE瀏覽器內(nèi)就可以進(jìn)行污水排放量監(jiān)測(cè)管理的各類信息查詢，數(shù)據(jù)錄入，修改等功能。全部計(jì)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析也在數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)現(xiàn)。污水排放計(jì)量數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送至數(shù)據(jù)庫(kù)。另外系統(tǒng)提供各類標(biāo)準(zhǔn)接口，可以將數(shù)據(jù)傳送至政府各級(jí)環(huán)保部門監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

3 數(shù)據(jù)采集

氧化鋁污水排放量連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集主要是企業(yè)生產(chǎn)、生活各個(gè)污水排放口的實(shí)時(shí)流量和累計(jì)流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)自動(dòng)采集和數(shù)據(jù)傳送。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

3.1 采集原理

氧化鋁企業(yè)的特點(diǎn)是流程長(zhǎng)而且生產(chǎn)具有連續(xù)性，排放的污水具有總排水量大、不穩(wěn)定的特點(diǎn)，并且排放地點(diǎn)不集中，分別就近流入企業(yè)的污水管網(wǎng)中。因此污水排放量計(jì)量?jī)x表分布于全廠的各個(gè)污水管網(wǎng)接入口，同時(shí)在企業(yè)污水管網(wǎng)的總出口也要安裝計(jì)量點(diǎn)。數(shù)據(jù)類型主要是流量的累計(jì)值和瞬時(shí)值。目前使用的大部分流量?jī)x表已帶有RS485通訊接口，并自帶有標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，可直接將瞬時(shí)流量和累計(jì)流量傳送出去；還有部分流量?jī)x表不帶有RS485通訊接口，但可以輸出4mA～20mA的電流，需要我們?cè)偌右粋€(gè)二次智能數(shù)采設(shè)備可以將此類表的數(shù)據(jù)采集過(guò)來(lái)。

采用通訊的方式采集計(jì)量數(shù)據(jù)，優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳送準(zhǔn)確，不會(huì)引起數(shù)據(jù)分歧和爭(zhēng)議，缺點(diǎn)是由于串口通訊的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)的更新頻率較低，通常一分鐘或幾分鐘傳遞一次數(shù)據(jù)。但是計(jì)量管理對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)行要求不高，因此這種方式較為合理。

3.2 數(shù)據(jù)傳送

由于氧化鋁企業(yè)污水排出口比較分散，并且數(shù)量不多，因此不建議采用敷設(shè)網(wǎng)絡(luò)的方式聯(lián)網(wǎng)。采用移動(dòng)通訊運(yùn)營(yíng)商的GPRS網(wǎng)絡(luò)是最好的選擇。GPRS理論帶寬可達(dá)171.2Kbit/s，實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在40 Kbit/s～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。每個(gè)污水排放計(jì)量數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送至數(shù)據(jù)庫(kù)，達(dá)到實(shí)時(shí)在線采集的目的。

每個(gè)計(jì)量?jī)x表的通訊接口與GPRS模塊連接。GPRS模塊是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的主要設(shè)備，是污水排放量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在GPRS模塊、宿主計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集設(shè)備之間采用RS232串行接口進(jìn)行信息的傳送。通過(guò)自動(dòng)撥號(hào),然后登錄移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的GRPS網(wǎng)站,就可以完成無(wú)線數(shù)據(jù)的傳送。在登錄GPRS網(wǎng)站之前,必須通過(guò)串行接口設(shè)定參數(shù)。有三個(gè)參數(shù)需要設(shè)定：GPRS網(wǎng)絡(luò)的入口地址、本地模塊的地址以及數(shù)據(jù)接收終端的地址。啟動(dòng)系統(tǒng),打開(kāi)串行口的設(shè)置接口,輸入入口地址的名字,輸入GPRS網(wǎng)絡(luò)。另外GPRS模塊也應(yīng)該具有一定的數(shù)據(jù)緩存功能，例如當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常時(shí)，GPRS模塊會(huì)自動(dòng)將這一時(shí)間的數(shù)據(jù)保存在本機(jī)的臨時(shí)緩沖區(qū)中，一旦系統(tǒng)恢復(fù)連接以后，GPRS模塊會(huì)自動(dòng)把這一時(shí)間段保存在緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并自動(dòng)釋放當(dāng)前緩沖區(qū)空間，以保存系統(tǒng)的正常運(yùn)行，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。

GPRS模塊插有SIM卡，而SIM卡的卡號(hào)是由移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供。GPRS模塊設(shè)置為上電后是自動(dòng)撥號(hào)連接，但是登錄到GPRS網(wǎng)絡(luò)的IP地址是不固定的，我們可以采用設(shè)定IP或動(dòng)態(tài)域名的方式，通過(guò)GGSN網(wǎng)關(guān)進(jìn)入因特網(wǎng),然后尋找具有固定IP地址的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，達(dá)到交換數(shù)據(jù)的目的。政府監(jiān)視中心的IP地址應(yīng)當(dāng)是不變的。這將確定GPRS網(wǎng)絡(luò)的傳送路徑。

4 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

氧化鋁企業(yè)污水排放量連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是依靠實(shí)時(shí)采集的生產(chǎn)生活的各個(gè)排放點(diǎn)的流量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和數(shù)據(jù)挖掘，實(shí)現(xiàn)基于這些瞬時(shí)流量和累計(jì)流量數(shù)據(jù)的各種計(jì)量管理功能

4.1 污水排放數(shù)據(jù)管理

氧化鋁企業(yè)污水排放量連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理主要用于對(duì)儀表所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和展現(xiàn)，主要涉及以下內(nèi)容：各個(gè)排放點(diǎn)的數(shù)據(jù)查詢（用戶可根據(jù)制定的條件查看任意時(shí)間段的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)）；各個(gè)排放點(diǎn)的數(shù)據(jù)分析（主要以圖形方式直觀顯示某一指定時(shí)間段的變化趨勢(shì)，通過(guò)變化趨勢(shì)，用戶可以分析出這段時(shí)間數(shù)據(jù)是否正常，以判斷這個(gè)工段乃至整個(gè)工序的污水排放情況）；各個(gè)排放點(diǎn)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（儀表采集的數(shù)據(jù)一般包括當(dāng)前時(shí)段的瞬時(shí)量和累計(jì)量等，而用戶更關(guān)心的可能是通過(guò)這些瞬時(shí)量或累計(jì)量進(jìn)行計(jì)算而得到的污水統(tǒng)計(jì)數(shù)，通過(guò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，用戶可根據(jù)制定的統(tǒng)計(jì)公式，輕松得到需要的統(tǒng)計(jì)量）；污水排放量電子報(bào)表（電子報(bào)表是企業(yè)最關(guān)心東西，也是對(duì)數(shù)據(jù)處理的最終目的，形成數(shù)據(jù)報(bào)表，根據(jù)各個(gè)排放點(diǎn)的污水計(jì)量數(shù)據(jù)，用戶可輕松得到自己需要的日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào)等）。

4.2 污水排放設(shè)備管理

計(jì)量設(shè)備管理主要是對(duì)各污水流量計(jì)量設(shè)備的管理，如：通訊儀表、GPRS模塊等設(shè)備的工作情況，各類設(shè)備的基本信息管理，設(shè)備臺(tái)帳管理，備件庫(kù)存管理，檢定計(jì)劃管理和檢定維修管理等。

4.3 企業(yè)污水監(jiān)測(cè)與地方環(huán)保局接口

目前，為了準(zhǔn)確地把握重點(diǎn)監(jiān)控企業(yè)的排污狀況，防止企業(yè)違法超標(biāo)排污，地方的各級(jí)環(huán)保局都對(duì)氧化鋁企業(yè)加大了污水排放的監(jiān)督和監(jiān)測(cè)力度。因此本系統(tǒng)必須為各級(jí)環(huán)保局提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口。接口主要采用Web Service方式，根據(jù)不同的接口要求創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)XML接口模板完成，接口程序采用采用API開(kāi)發(fā)的方式進(jìn)行集成。

5 結(jié)論

污水排放量連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在氧化鋁企業(yè)應(yīng)用以后，可以實(shí)現(xiàn)氧化鋁企業(yè)生產(chǎn)生活污水排放量的自動(dòng)化采集，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、及時(shí)性、唯一性和排放量信息的共享，為各級(jí)地方環(huán)保局提供數(shù)據(jù)接口，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)任意區(qū)間打印、查詢、統(tǒng)計(jì)和對(duì)歷史排放數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，將排放數(shù)據(jù)與企業(yè)的減排工作結(jié)合起來(lái)，真正的為氧化鋁企業(yè)節(jié)能減排起到作用。

[1]張翼.石油石化工業(yè)污水分析與處理[M].石油工業(yè)出版社，2006.

[2]趙慧勤，張景安.網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3]文志成.GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2005.