环保监控信息化方案

分类：解决方案日期：2009-06-05 14:13:21 来源：北京威控科技发展有限公司

一、［摘要］

本方案介绍了环保监控信息化方案的硬件构成、软件架构、功能特点、优势等。系统采用威控科技RTU-2600和RTU-1600（低功耗）系列智能测控终端作为监控系统硬件核心，通讯上采用有线和无线结合的方式，服务器端采用基于Microsoft SQL Server 2005数据库和VB.Net, ASP.Net开发的基于Web Enable的环保监控信息化系统，从而实现了远程环境监控，监控污水排放及空气排放等相关环保参数，根据远程返回的数据工作人员不到现场也可以监测现场环境情况，并对出现的不正常情况（环保参数超标等）及时做出相应的处理。

二、项目背景

人类的许多活动都向大气、水体、土壤等自然和人工环境排放有害物质，造成环境污染；自然界的一些变化也影响环境的质量。环境监测就是按照国家或地方关于污染防治和保护环境质量的各种环境标准，对污染源排放情况和环境状况进行定性、定量的测试，并为科研、决策、立法、处理污染事故和环境监督管理提供依据。环境监测是一切环境保护活动的“耳目”。

在实际工作中，环境监测可分为两类。一是污染源监测，即对污染物排放情况进行监测。一般是在污染物排出口，定期、定点采集样品，分析、测定不同形态有害物质的浓度、排放量以及时空分布规律。二是环境监测，也就是对环境中的污染物质及其变化规律、环境影响进行分析、监视，明确其数值、范围、污染程度，通过综合分析描述环境质量状况和发展趋势。

按照环境要素的不同，环境监测分为大气污染监测、水体污染监测、土壤污染监测、生物污染监测等；根据污染物的性质又可分为化学毒物监测、热污染监测、噪声污染监测、放射性污染监测等。大气污染监测常用的监测项目主要包括气象参数和总悬浮颗粒物（TSP）、降尘、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、臭氧（O3）等；地表水水质监测的项目一般包括水文、气象参数以及温度、酸碱度（pH）、悬浮固体（SS）、溶解氧（DO）、生物耗氧量（BOD）、化学耗氧量（COD）、某些毒物等。

在人类生存环境日益恶化的今天，建立完整的环境监测系统是非常必要的，处理分布在各处的环境检测点的数据传输问题一直是建立环境监测系统的难点，建立独立的无线扩频系统和使用专线都有庞大的建设、运营费用问题。

在环保系统中，常常需要对众多的污染排放点进行实时监测，大部分监测数据需要实时发送到管理中心的后端服务器进行处理。由于监测点分散，分布范围广，而且大多设置在环境较恶劣的地区，通过电话线传送数据往往事倍功半。利用CDMA1x网络进行无线数据传输，成为环保部门选择的通信手段亮点之一。污染监测设备将采集到的污染数据和告警信息，通过CDMA1x网络，及时发送到环保监察部门，可以实现对排污单位或个人的及时管理，大大提高了工作效率，为环境保护提供了崭新方式。

监控仪器通过RS232 串口直接与RTU-1600或者RTU-2600连接，并由其建立无线数据连接。原则上，所有提供RS232/485接口的环境监测设备，如污水流量计、COD（含氧量）、BOD（生物耗氧量）测量仪等均能够用于该系统方案。

三、环保监控信息化系统设计

根据项目需求情况整个系统被分成三大部分，一部分是现场数据采集装置，实时将现场环保数据采集到智能监控终端内，同时根据现场情况实现采集点现场的自动报警，防止环境恶化；第二部分是管理中心，它实现对数据的接收、存储、显示、报表打印输出等信息管理工作和进行特殊情况的监控中心预警，其Web发布功能使得用户可以方便的通过IE访问实时和历史数据；最后一部分是将检测到的环保数据以手机短信息的方式直接发送到管理人员的移动电话上，使管理人员随时随地都能够了解到现场环境的情况。

现场环保数据的实时采集，通过CDMA1x发送到监控中心。环境监测设备通过RS232/485接口和威控科技智能测控终端RTU-2600或者RTU-1600相连接。数据采集到智能终端后，经过数据打包，再利用CDMA1x发送到远端的监控中心服务器上，监控中心服务器装有服务器端软件，对接收的数据进行存储、分析、显示。出于对信息安全、科学管理的需要，给有数据访问需求的部门或人员配置访问数据的不同用户名和权限，用户通过IE实时查看并配置监测到的现场环保数据。另一方面，现场检测的环保数据通过智能终端内部的程序设定可以直接发送到相关管理人员的移动电话上，通过这种主动的方式实现随时随地汇报现场环保信息。

四、系统示意图

RTU-2600或者RTU-1600采集收集到的数据直接通过CDMA1x方式传送到监控中心。

五、环保监控信息化系统组成与结构

1．现场数据采集传输硬件
（1）远程测控终端
威控科技可编程远程测控终端将采集、控制、通讯三种功能合为一体，实现对数据的采集和传输，它是整个系统的前端核心。利用自身所具有的开关量和模拟量数据采集接口采集数据，并通过自身所配备的以太网、GPRS、CDMA1x、PSTN、ADSL通讯接口将数据发送至远端监控中心。由于此智能终端提供了方便的二次开发C语言平台，可以开发各种复杂的算法并且可与组态软件的无缝连接。我们通过智能终端内部的编程可以将传感器或智能仪表传输上来的数据进行一些处理再发送至远端管理中心，并且实现间歇性数据传输，降低数据传输的流量资费。环境监测设备可以通过RS232/485接口直接和智能终端进行通讯。
（2）通讯方式的选择
优先选用CDMA1x通讯方式
（3）现场数据显示、操作终端——-HMI-3800
3.8寸蓝底白字醒目液晶屏幕显示，面板上12个操作按键。其作用为方便环保管理人员或者现场工作人员在现场对设备进行一些参数的设置和调整。包括数据传输间隔、查询当前的环保参数等等。
（4）现场数据显示、操作终端也可以使用串口通讯方式和Microsoft超级终端。设置参数时也可以通过手机短信的方式，工作人员可以不到现场就可以设置终端的参数。
（4）现场箱体
（5）电源供电
a.现场具备AC220，可用开关电源供电，用RTU-2600。
b.现场无法供电，可用蓄电池供电，定期更换，更换周期为2年，用威控科技低功耗RTU-1600，休眠时功耗可到100uA。
（6）污水流量计
技术参数：
流量范围： 0-335000M3/小时
功功耗耗： <4毫瓦
环境温度： -40℃～65℃
精度等级： ±2.5%F.S
电源： 220VAC
累计流量：断电数据保护
通讯方式： RS232接口（选配）
防护等级： IP65
输出信号： 4～20毫安
测量方式：超声波探头和静压式探头两种
主要特点：
无运动部件、流道内无插入元件，没有故障隐患
能测量非满管流量
允许有一定杂质
无需进行大量土建施工
测量传感器进行非接触测量，工作可靠
（7）COD（含氧量）测量仪
特点：
高精度智能性，数显带打印
• 自带内存储标准曲线，可制作标准曲线
• 直接测定范围：地表水：0 ～100 mg/L
• 污水：0 ～1000 mg/L
（8）BOD（生物耗氧量）
BOD在线自动监测仪，可用来监测污水有机物的生物耗氧量，其测量方法简单，无需添加任何化学物质。处理厂提取的污泥，或从污泥回收系统回收的污泥，都可以分解污水中的有机物，并可测得此过程的需氧量。测量原理是利用人们熟悉的溶氧测量方法。有四个分解槽，当污水、活性污泥和空气以一定的体积被抽进四个分解槽后，活性污泥中的生物将分解污水中的有机物，同时消耗污水中的含氧量。溶氧探头上将有电流变化，电流变化的大小与污水中的生物耗氧量成正比，通过校正便可计算出污水中有机物的生物耗氧量（BOD）。

六、环保监控信息化系统功能

监控系统按照功能可分为二部分：监控中心（MCC）、本地站（LCM）。监控中心（MCC）相对于管理站，本地站（LCM）相对于计量站。监控中心（MCC）与本地站（LCM）之间采用混合组网方式进行数据传输。
1、监控中心（MCC）的主要功能：
1）系统登陆
提供登陆界面，用户以不同身份登陆，访问权限内的界面和数据。

系统登陆

2）操作员管理
管理员可以添加、删除、浏览所有用户。
3）档案管理
管理现场的区域档案、终端档案、计量点档案以及设置抄表计划。
4）全网监视
在线监视全网运行工况和具体参数，数据与现场保持同步，并用数字、趋势图、表格、棒图等方式显示数据。
GIS界面
5）报警
对各类故障、事故、参数超限提供报警。
6）数据存储
对实时数据、报警信息进行存储，可随时调用、检索、查询、打印以供分析参考。
7）报表打印
可打印班、日、月、年生产报表、运行趋势图。
2、本地站（LCM）的主要功能
LCM是指独立的环保监测点。LCM是自主的、功能完善的智能单元，是由智能远程测控终端和现场显示设备、环保监测传感器及仪表组成，这些单元安装在不同类型的监测站内。
LCM的功能如下：
a. 现场数据采集、数据处理、数据显示、计算。可对环保参数实现就地监视控制。
b. 独立完成本地调节，闭环监控。
c. 独立完成开环控制，联锁控制。
d. 配备必要的软硬件及人机接口，可现场设定、修改参数,可以最大限度地提计量站的自控水平。
e. 设置各种报警参数、报警处理及报警确认。
f. 数据上传监控中心计算机并接受监控中心计算机指令，完成控制任务。
g. 通过短信息的方式向管理人员主动汇报现场实时流量，达到真正的无人职守作业。