基于GPRS DTU 污染源自動監控系統方案

一、背景概述

    隨著工業化生產的發展，人類賴以生存的環境正遭受的挑戰，由于我們生產時向空氣中排放的氣態污染物如硫氧化物、氮氧化物使得我們呼吸的空氣日趨污濁；長期以來，對于工業污染源的監督管理、環保缺乏有效的監督手段，超標排放和偷排現象時有發生，環境監察工作任務重、難度大、壓力更大。工業污水的大量任意排放，水資源受到嚴重的污染；城市噪音污染日益嚴重等對人類健康和生態環境都帶來了極大的危害?！氨Ｗo環境，凈化地球”成了一件亟待解決的頭等大事，是關系到子孫后代刻不容緩的大事。使用GPRS DTU 進行污染源監測。人類需要發展，但是發展的前提是不損傷我們賴以生存的環境。因此如何保護我們賴以生存的環境是人類必須關注的首要大事。

二、系統設計原則

    本系統遵照國家、省政府、環保主管部門的法令法規，依據環保行業標準和電氣技術規范，結合國內外同類監測系統的運行經驗，進行系統設計。  

1 性與成熟性  系統方案設計在確保其技術性，盡可能滿足今后科技發展和應用需求發展要求的同時，考慮到本系統是實用項目而非理論研究項目，在設備選型、平臺設計、實現方法等方面，充分注重系統的成熟性、穩定性、可用性及性能價格比。  

2 擴展性  系統功能的可擴展性，是應用系統方案規劃與設計的重要方面，由于環保監測系統，是由多個參數的污染源監測系統組成的復合系統，若在總體方案設計時，沒有充分考慮各項功能的擴展需求，在今后各類項目逐步建設過程中，勢必造成大量的前期投資浪費，也將極大地影響整個環保工程的整體效益。  本系統方案設計充分考慮到擴充、升級的需要，在軟硬件的設計中預留接口，并使用模塊化設計，使系統具有方便的容量、技術升級能力，以及系統再整合能力，可以與其他用戶系統及職能部門進行接口連接，擴大系統的應用范圍。  3 可靠性  污染源監測現場，均為工業生產環境，現場環境惡劣，各類干擾信號較強，為此，系統設計按照工業生產環境電氣系統的抗干擾要求進行。  

系統監測的對象，包括煙塵、煙氣、污水等，均為腐蝕性、耗損性物質，對現場電子設備尤具有很強的破壞性，本系統配置的現場電子設備均可適應抗腐蝕、防塵要求，屬工業級產品。

4 開放性  系統設計遵循開放式原則，能夠支持多種硬件設備和網絡系統，特別是對未來的各種新型聯網模式的兼容，保障本次投資的長期有效。同時提供開放式的系統接口，便于支持系統的再整合和二次開發。  

5 可維護性  系統設計中包含完整的維護和故障處理子系統，能夠及時報告并處理系統中各個部分存在的問題，并可進行遠程維護和更新。  

6 經濟性  系統的設計要充分的考慮市場經濟原則，既有利于滿足用戶對服務的需求，又有利于降低系統的投資成本。系統在設備選型過程中主要依據是滿足系統要求，具備優良品質的性能價格比產品，盡量降低成本。

三、方案設計簡介          

      污染源在線監測系統是環保監測與環境預警的信息平臺。系統采用的無線網絡，涵蓋水質監測、煙氣自動監測、空氣質量監測、環境噪聲監測以及視頻監測等多種環境在線監測應用;系統以污染源在線監測為基礎，充分貫徹總量管理、總量控制的原則，包含了環境監理信息系統的許多重要功能，充分滿足各級環保部門環境信息網絡的建設要求，支持各級環保部門的環境監理與環境監測工作，滿足不同層級用戶的管理需求。          

      整個系統充分體現總量控制的原則，為管理提供依據，為決策提供支持，各種的統計分析報表和圖表上都能分類匯總得到每種污染物的排放量，根據污染物的核定排污總量可以直觀的對比分析，跟蹤每種污染物的排放總量的發展變化趨勢曲線，得出是否超過核定值的結論，同時結合目前企業的狀況以及歷史同期數據的比對分析，對于排放總量趨勢發展將要超過核定值的狀況給予預警，充分體現管理企業，為企業服務的宗旨。匯總統計區域內所有污染物排放總量，掌握和量化污染物的排放趨勢，為區域內控制污染物排放總量提供技術支持，為環保部門現場和排污收費提供依據。

四、污染源在線自動監控系統建設目標 

 ★ 基于污染源在線自動監控(監測)系統數據傳輸標準 ，實現現場監測站與中心站的標準數據傳輸；

★ 中心站在線動態增加現場監測站的能力；  

★ 現場監測站的歷史數據存儲與上傳能力 中心站的歷史數據召喚與解析、插入存儲能力。此兩種能力解決了現場斷線后，中心站的數據完整性問題； 

★ 中心站對數據存儲的長時間、高精度(ms級)、多點并發及壓縮能力等功能要求；   ★ 中心站的B／S體系結構，降低客戶端軟件安裝配置的復雜度。 系統拓撲圖  污染源在線自動監控系統從底層向上可分為污染源現場監測站、傳輸網絡和中心站3 個層次   

1） 現場監測站位于各個污染源現場監測點，又可分為現場儀表、現場通信網絡、數據采集傳輸服務器、無線傳輸終端等組成，主要完成數據的采集和處理、GPRS終端組網，完成數據采集、分析、GPRS網絡接入、無線透明傳輸鏈路建立等工作。

2） 傳輸網絡負責將污染源現場監測站的數據傳輸到中心站，屬于傳輸介質；  

3） 中心站它通過網絡傳輸層和現場層相互通訊，交換數據、指令下達，以實現對現場層的集中遠程監控，并且可以通過其軟件接口與視頻系統、GIS系統進行無縫結合。

五、現場監測站                 

現場通信網絡負責將儀表采集到的數據匯總到數據采集傳輸服務器。標準RS232/485 電氣接口。數據采集傳輸服務器負責對實時數據進行匯總、分析、存儲 并負責與傳輸模塊CM3160P通訊。                

傳輸模塊CM3160P實現數據采集服務器與中心站的無線組網，從而實現數據采集服務器與中心站之間的數據交互。              

傳輸終端還提供主備數據中心和多數據中心鏈接方式和多種激活方式、支持APN組網等功能，是可以做到數據安全可靠的傳輸，同時也是整個系統的關鍵部分。  

六、中心站

1環保中心實時數據庫          

環保中心實時數據庫負責匯集來自各現場監測站的實時數據，為客戶端提供實時、可靠、安全的數據，并且給中心的關系數據庫提供有效的數據。實時數據庫是一個高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性強、跨網絡系統的開放式實時數據庫系統，產品為的分布式結構，可任意組建應用模式；支持C/S和B/S應用；它可以提供豐富的企業級信息系統客戶端應用和工具；大容量支持企業級應用，內部實現高數據壓縮率，可實現歷史數據的海量存儲，靈活的擴展結構可滿足各種需求，具備廣泛的安全性和可跟蹤性。                  

中心站由實時數據庫、關系數據庫、Web服務器和實現各種查詢、分析功能的客戶端軟件構成。

2客戶端軟件          

客戶端全面監測企業污染物排放狀況，將企業現場的實時畫面傳送到。   

◆實時監控管理           

實現污染源可視化管理實現了對污染源的全面、實時、網絡化的監測體系。只需觀察屏幕上各個企業的圖標樣式或顏色即可了解所有企業各個污染物排放口的設備運行情況；同時還可以通過表格和曲線瀏覽企業污染物排放的詳細監測數據。這使得工作人員在同一個用戶界面即可將所有企業所有排污口的設備運行狀況、污染物排放濃度、流量、排放量等信息盡收眼底。

◆ *的報警與預警功能           

以聲音、圖標顏色變化、表格中數值的顏色、手機短信（向預先設定的手機上發送相應的報警信息）等形式提供多樣化的報警功能。精確地給出具體的超標數值，超標時間，超標排放量、超標排放介質量，為強化監理工作提供了詳實可靠的依據。   

◆ 數據的統計與分析           

將污染源在線監測數據和報警信息進行多角度的分類匯總與統計分析，充分滿足各種統計要求。以圖標、表格、圖形等豐富多樣的形式實時展現各排污口設備的運行狀況、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展趨勢與動態。從多種角度和層面來統計分析監測數據，提供全面的報表和統計圖表?？梢园摧爡^、按行業種類、按污染物種類等多種分類方式，生成統計分析報表和統計圖表。

◆ 系統管理            

系統管理的主要功能有:用戶帳號的管理、監測元素管理、污染行業管理、監測儀器管理、監測任務管理等等。            

本系統為了保障系統數據的安全性，對于用戶的權限將做細致的區分，首先用戶按其的行政級別有一個基本的權限，如市級用戶可以查詢全市污染企業的排污情況，區鎮級用戶可以查詢其轄區范圍內的污染企業的排污情況。在此基礎上，每個用戶又根據其的工作性質得到相應的使用權限，如只讀權限將讓用戶只能夠查找信息而不能對資料進行任何的修改，而編輯權限將讓用戶對其所轄企業的信息有修改等所有的權限。

3.傳輸網絡         

一類是基于TCP/IP 協議的，如通用無線分組業務（General Packet Radio Service 縮寫GPRS）、非對稱數字用戶環路（Asymmetrical Digital Subscriber Loop 縮寫ADSL）等。另一類是基于非TCP/IP 協議的，如：公共電話交換網（Public switched telephone network 縮寫PSTN）、短消息數據通訊等。

七、系統主要特點 

l 靈活性好：本系統可適用于企業級、區（縣）級、地市級和省級多級系統。既可以在企業單獨使用，也可在“企業＋區（縣）”、“企業＋區（縣）＋地市”、 “企業＋區（縣）＋地市＋省”等網絡系統中使用。 

l 適應能力強：系統中采用的通訊處理技術是系統中的關鍵技術，系統對污染源各種類型的監測設備不僅能夠良好支持，而且配置簡單，能夠方便快捷的將不同廠家、不同類別的污染源監測設備接入環保監測網絡。 

l 界面友好、操作簡捷：系統在界面設計過程中，力求美觀大方，功能組織與布局合理，概念準確、用語規范，管理人員或操作人員易學易用。 

l 通訊手段、經濟性好、可靠性高：系統中采用的GPRS通訊技術為中國移動提供的一項新的數據業務，技術，具有實時在線、掉線的特征，不僅通訊可靠，而且運營成本低廉，非常適合于環保行業內的遠程數據傳輸。

八、總結  

將自動控制、網絡通信、計算機以及GIS 等信息技術引入環境監測領域,采用工業級的GPRS DTU無線傳輸模塊、組建包括污染源在內的各環境要素在線監測系統,實現污染源在線監測系統的開發與建設,對重點污染源進行連續實時監測,動態掌握重點污染源企業的排污及超標情況,對加強重點污染企業、流域污染物排放的監督、總量控制、防止重大污染事故的發生,提高我國環境監測信息化水平以及環境決策與管理能力等都具有重大意義