張曉航， 衛(wèi) 明， 孫廣旗，高 勝

(1.河北工程大學(xué) 城市建設(shè)學(xué)院，河北 邯鄲 056038；2.河北工程大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,河北 邯鄲 056038；3.新興鑄管股份有限公司，河北 武安 056300；4.邯鄲金世達(dá)科技有限公司，河北 邯鄲 056038)

基于cURL的在線環(huán)境報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張曉航1， 衛(wèi) 明2， 孫廣旗3，高 勝4

(1.河北工程大學(xué) 城市建設(shè)學(xué)院，河北 邯鄲 056038；2.河北工程大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,河北 邯鄲 056038；3.新興鑄管股份有限公司，河北 武安 056300；4.邯鄲金世達(dá)科技有限公司，河北 邯鄲 056038)

根據(jù)新興鑄管股份有限公司現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向，利用cURL、LAMP等工具開發(fā)出一種在線環(huán)境報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)運(yùn)行期間抓取數(shù)據(jù)3 417 536條，觸發(fā)警報(bào)104次，實(shí)現(xiàn)了無人值守、數(shù)據(jù)異常報(bào)警等功能，保證了環(huán)境效益、社會(huì)效益的雙向收益。

環(huán)境；報(bào)警系統(tǒng)；LAMP；cURL；AVR

0 引言

經(jīng)過30年改革開放，我國科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力水平取得了舉世矚目的成就。與此同時(shí)，現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展和人類的不合理活動(dòng)對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞[1]，鋼鐵、煤炭等非環(huán)境友好型企業(yè)對(duì)環(huán)境造成的危害也受到越來越廣泛的關(guān)注。資料表明，2012年我國工業(yè)廢水排放量為221.6億噸，廢氣中二氧化硫、氮氧化物、煙(粉)塵工業(yè)排放量分別為1 922.7萬噸、1 658.1萬噸、1 029.3萬噸[2]。污染物的排放已成為制約我國可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要障礙[3]。因此，尋找污染問題的解決途徑成為了當(dāng)務(wù)之急。

新興鑄管股份有限公司自2008年以來，相繼安裝環(huán)境在線監(jiān)測(cè)設(shè)備17臺(tái)套，其中，水在線1套，氣在線16臺(tái)套。邯鄲市環(huán)保局自2013年開始實(shí)施在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)旬報(bào)制度，即每10天對(duì)在線數(shù)據(jù)的超標(biāo)、缺失、不變等異常情況進(jìn)行通報(bào)。但由于未設(shè)置數(shù)據(jù)異常報(bào)警機(jī)制，企業(yè)需設(shè)專人實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，指標(biāo)異常后無法做出及時(shí)響應(yīng)，進(jìn)而造成超標(biāo)、超量排放等生產(chǎn)事故，造成環(huán)境效益的損失。為解決以上問題，筆者根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)流向，開發(fā)出一種在線環(huán)境報(bào)警系統(tǒng)。

1 現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流

新興鑄管股份有限公司水、氣在線檢測(cè)數(shù)據(jù)流如圖1所示。

圖1 現(xiàn)有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)流向圖

其中，水、氣在線設(shè)備將所取數(shù)據(jù)經(jīng)通信鏈路上傳至市環(huán)保局?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)器，再由市環(huán)保局將數(shù)據(jù)傳輸至省環(huán)保廳數(shù)據(jù)服務(wù)器。新興鑄管股份有限公司能源環(huán)保部再通過市環(huán)保局或省環(huán)保廳提供的Web進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。此系統(tǒng)缺點(diǎn)在于公司能源環(huán)保部需設(shè)專人實(shí)時(shí)查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，步驟繁瑣，監(jiān)控強(qiáng)度大，數(shù)據(jù)異常反饋周期長(zhǎng)，易造成環(huán)境效益損失。

2 在線環(huán)境報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)的功能特點(diǎn)

(1)數(shù)據(jù)全部采集自省環(huán)保廳網(wǎng)站，數(shù)據(jù)具有權(quán)威性與同步性；

(2)可設(shè)置監(jiān)測(cè)指標(biāo)閾值，監(jiān)測(cè)指標(biāo)超標(biāo)、缺失、不變等異常及時(shí)報(bào)警；

(3)記錄所有報(bào)警信息，可人工輸入報(bào)警原因，方便企業(yè)分析原因并改進(jìn)生產(chǎn)工藝；

(4)架構(gòu)靈活，企業(yè)可隨意增減監(jiān)測(cè)設(shè)備及端口；

(5)在現(xiàn)場(chǎng)及能源環(huán)保部均設(shè)聲光報(bào)警器，異常發(fā)生時(shí)提醒及時(shí)處理。

2.2 系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)

此系統(tǒng)由兩大部分組成，即數(shù)據(jù)抓取子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)比較報(bào)警子系統(tǒng)。系統(tǒng)總體架構(gòu)在LAMP環(huán)境下。其中，Linux版本為Debian 7.6 x64 stable release，Apache版本為httpd-2.4.10.deb，MySQL版本為mysql-5.6.4.deb，PHP版本為php-5.6.2.deb。

圖5 聲光報(bào)警單元結(jié)構(gòu)圖

益及社會(huì)效益。形成了企業(yè)與環(huán)境協(xié)調(diào)、和諧、可持續(xù)發(fā)展的良好互動(dòng)，特點(diǎn)鮮明，在同類企業(yè)中具有良好的示范作用。

[1] 陳榮軍,余祥云,譚洪舟，等.基于S3C6410的遠(yuǎn)程無線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2014,40(5):143-146.

[2] 環(huán)保部. 2012年環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)[EB/OL].(2013-12-25)[2015-3-7].http://zls.mep.gov.cn/hjtj/nb/2012tjnb/2013 12/t20131225_265556.htm.

[3] 石宏偉.社會(huì)轉(zhuǎn)型進(jìn)程中的城市生活污染問題的研究[D].長(zhǎng)春:吉林大學(xué)，2005.

[4] 朱晶瑩.OpenURL及其在參考文獻(xiàn)鏈接中的應(yīng)用[J].情報(bào)科學(xué),2005,23(3):406-409.

[5] 祁樹勝.SPI接口以太網(wǎng)控制器ENC28J60及其應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息,2006,22(8-2):266-268.

(1)數(shù)據(jù)抓取子系統(tǒng)

此子系統(tǒng)主要使用cURL+PHP來實(shí)現(xiàn)。cURL由瑞典cURL組織開發(fā)，是一種可在命令行下或作為鏈接庫加載到其他程序中的解析URL語言的工具，支持DICT、FILE、FTP、FTPS、Gopher、HTTP、HTTPS、IMAP、LDAP、Telnet、TFTP等多種協(xié)議[4]。具體抓取流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)抓取子系統(tǒng)流程

數(shù)據(jù)抓取完畢后保存至本地?cái)?shù)據(jù)庫。由于水、氣在線傳感器每5 min向市環(huán)保局上傳一次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，因此本地Linux服務(wù)器通過crond命令設(shè)定每5 min抓取一次數(shù)據(jù)。

(2)數(shù)據(jù)比較報(bào)警子系統(tǒng)

此子系統(tǒng)以上文抓取的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，由閾值輸入頁面、后臺(tái)比較程序與聲光報(bào)警單元組成。企業(yè)廢物來源包括燒結(jié)機(jī)脫硫出入口、燒結(jié)機(jī)尾風(fēng)電除塵出入口、高爐除塵煙筒出入口、廢水排放口等17類50種數(shù)據(jù)，廢水監(jiān)測(cè)指標(biāo)涵蓋排放量、COD、氨氮、石油類，廢氣監(jiān)測(cè)指標(biāo)涵蓋排放量、工業(yè)粉塵、氮氧化物、二氧化硫等，數(shù)據(jù)種類繁多，數(shù)據(jù)量大。而數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行性能，必須充分考慮數(shù)據(jù)的一致性、完整性、安全性、可伸縮性。因此數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)分析報(bào)警子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

圖3中，cURL自參數(shù)表中取得參數(shù)，將參數(shù)POST至省環(huán)保局服務(wù)器，接收HTML代碼用正則表達(dá)式處理，篩選所需數(shù)據(jù)，保存至數(shù)據(jù)表中。

后臺(tái)比較程序由PHP實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)抓取完成后由后臺(tái)比較程序從限值表中將數(shù)據(jù)限值和相同數(shù)據(jù)持續(xù)時(shí)間等參數(shù)取出并與抓取數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。若超出限值或相同數(shù)據(jù)出現(xiàn)時(shí)間超出表中時(shí)間，則觸發(fā)聲光報(bào)警器報(bào)警。

前端頁面由HTML+Jquery+Echarts構(gòu)成，主要提供限值輸入及抓取數(shù)據(jù)查詢功能，前端頁面如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)比較報(bào)警子系統(tǒng)前端頁面

聲光報(bào)警單元采用ATmega328P+ENC28J60 + 聲光報(bào)警器實(shí)現(xiàn)。其中，ATmega單片機(jī)是AVR系列中的高檔產(chǎn)品，與傳統(tǒng)51單片機(jī)相比，接口更加豐富，并且在穩(wěn)定性、節(jié)能性、抗干擾性等方面更勝一籌。而ENC28J60具有封裝小、針腳少、采用SPI協(xié)議等優(yōu)點(diǎn)[5]。聲光報(bào)警器采用安信威12 V有線報(bào)警器，聲光報(bào)警單元結(jié)構(gòu)如圖5所示。

聲光報(bào)警單元為12 V電壓供電，采用被動(dòng)方式接收數(shù)據(jù)。若抓取數(shù)據(jù)異常則服務(wù)器向ENC28J60綁定的IP地址發(fā)送報(bào)文，單片機(jī)接收到報(bào)警信號(hào)后即將PD0引腳電平拉高，進(jìn)而使繼電器常開引腳閉合，觸發(fā)聲光報(bào)警器報(bào)警。與此同時(shí)，前端頁面則會(huì)彈出異常數(shù)據(jù)點(diǎn)，節(jié)能環(huán)保部工作人員根據(jù)異常情況就可及時(shí)解決相關(guān)問題，工作效率得到了大幅度提升。

3 結(jié)論

本文針對(duì)新興鑄管股份有限公司現(xiàn)有水、氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中存在的問題進(jìn)行了相關(guān)軟、硬件的設(shè)計(jì)。自在線報(bào)警系統(tǒng)上線以來，已抓取數(shù)據(jù)3 417 536條，觸發(fā)報(bào)警104次，有效避免了超標(biāo)、缺失、不變等異常情況的發(fā)生，提升了環(huán)境效

A design of online environmental alarm system base on the curl

Zhang Xiaohang1, Wei Ming2, Sun Guangqi3, Gao Sheng4

(1.College of The Urban Construction， Hebei University of Engineering, Handan 056038, China; 2.College of Economics and Business Management, Hebei Univevsity of Engineering, Handan 056038,China; 3.Xinxing Ductile Iron Pipes Co., Ltd., Wuan 056300, China; 4.Handan Kingstar Science and Technology Ltd., Handan 056038, China)

Based on the existing monitoring system’s data flow that Xinxing Ductile Iron Pipes Co., LTD. has now, using cURL and LAMP tools to develop an online environmental alarm system. During the running time, the system captures 3 417 536 date and triggers the alarm 104 times, achieving the function that unattended operation and data exception alarm, guaranteeing the environmental and social benefit’s bidirectional conservation.

environment；alarm system；LAMP；cURL；AVR

TP277

A

1674-7720(2016)02-0085-02

張曉航，衛(wèi)明，孫廣旗，等. 基于cURL的在線環(huán)境報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J] .微型機(jī)與應(yīng)用，2016,35(2)：85-86,89.

2015-09-22)

張曉航(1990-)，男，碩士研究生，主要研究方向：工業(yè)水處理。

衛(wèi)明(1990-)，女，碩士研究生，主要研究方向：企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

孫廣旗(1972-)，男，工學(xué)學(xué)士，高級(jí)工程師，主要研究方向：企業(yè)信息化管理、環(huán)保信息化建設(shè)。