氧化鋁企業污水排放量連續監測系統

楊海龍

中國鋁業股份有限公司中州分公司，河南 焦作 454174

目前，國內氧化鋁企業的氧化鋁廠外排污水主要來源于生產廢水（生產外排、洗滌設備、沖洗地板等）、生產單位排水（氧化鋁赤泥洗滌、工藝管道及設備的跑、冒、滴、漏和熱電廠排水及沖灰渣水等）、設備冷卻水、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、不穩定的特點；其主要污染因子為懸浮物（200mg/L～500mg/L）；堿（pH值達8～12）。并且排放地點不集中，分別就近流入企業的污水管網中。因此，如何連續監測各個生產單位污水排放量是氧化鋁企業節能減排的一個重要環節。

1 功能設計

結合氧化鋁企業污水排放的實際情況和測量要求，氧化鋁企業污水排放監測系統的功能主要是以生產污水和生活污水排放量為數據源、用數據庫為數據處理倉庫，將整個系統功能設計分為污水排放數據管理、污水計量設備管理、企業污水監測與地方環保局接口、系統維護管理等4個功能。

污水排放數據管理：主要包括氧化鋁企業各個生產生活污水排放計量點的數據連續實時采集，數據查詢和數據分析，形成需要的日報、月報和年報，并提供不同時期的比較和原因分析等功能。

污水計量設備管理：主要包括污水排放計量設備的靜態和動態管理，靜態管理為設備的基本信息管理、器具臺帳管理、設備采購管理、設備庫存管理和設備費用管理等，動態管理主要包括設備的運行管理、檢定計劃管理、檢定維修和統計報告管理等，還可統計設備的正常運行率、故障出現率等統計信息。

企業污水監測與地方環保局接口：主要提供多種數據接口，將氧化鋁生產生活污水排放數據上傳至政府各級環保部門，為環保部門考評企業污水排放提供數據依據；

系統維護管理：系統維護管理是整個計量管理系統的基礎設置模塊，包括組織機構管理、用戶權限角色分配、數據仲裁修改（需有一定的權限）和系統通訊管理等功能，為整個軟件系統的運行和維護提供簡單、快捷的設置，保證了系統的可維護性、擴展性和靈活性等。

2 系統架構

氧化鋁企業污水排放量連續監測系統的部署主要包括3層架構：展示層、應用層、數據層。系統組件則涵蓋了客戶端、數據庫和Web服務器等多項組件。系統架構采用B/S結構，操作簡單方便，無需安裝客戶端，在IE瀏覽器內就可以進行污水排放量監測管理的各類信息查詢，數據錄入，修改等功能。全部計量數據存儲在數據庫中，數據挖掘和數據分析也在數據庫中實現。污水排放計量數據通過GPRS網絡傳送至數據庫。另外系統提供各類標準接口，可以將數據傳送至政府各級環保部門監測。系統架構如圖1所示。

3 數據采集

氧化鋁污水排放量連續監測系統的數據采集主要是企業生產、生活各個污水排放口的實時流量和累計流量，實現對這些數據的實時自動采集和數據傳送。

圖1 系統架構圖

3.1 采集原理

氧化鋁企業的特點是流程長而且生產具有連續性，排放的污水具有總排水量大、不穩定的特點，并且排放地點不集中，分別就近流入企業的污水管網中。因此污水排放量計量儀表分布于全廠的各個污水管網接入口，同時在企業污水管網的總出口也要安裝計量點。數據類型主要是流量的累計值和瞬時值。目前使用的大部分流量儀表已帶有RS485通訊接口，并自帶有標準的通訊協議，可直接將瞬時流量和累計流量傳送出去；還有部分流量儀表不帶有RS485通訊接口，但可以輸出4mA～20mA的電流，需要我們再加一個二次智能數采設備可以將此類表的數據采集過來。

采用通訊的方式采集計量數據，優點是數據傳送準確，不會引起數據分歧和爭議，缺點是由于串口通訊的特點，數據的更新頻率較低，通常一分鐘或幾分鐘傳遞一次數據。但是計量管理對數據的實時行要求不高，因此這種方式較為合理。

3.2 數據傳送

由于氧化鋁企業污水排出口比較分散，并且數量不多，因此不建議采用敷設網絡的方式聯網。采用移動通訊運營商的GPRS網絡是最好的選擇。GPRS理論帶寬可達171.2Kbit/s，實際應用帶寬大約在40 Kbit/s～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數據傳輸等應用。每個污水排放計量數據通過GPRS網絡傳送至數據庫，達到實時在線采集的目的。

每個計量儀表的通訊接口與GPRS模塊連接。GPRS模塊是無線網絡的主要設備，是污水排放量監測系統的基礎。在GPRS模塊、宿主計算機和數據采集設備之間采用RS232串行接口進行信息的傳送。通過自動撥號,然后登錄移動網絡運營商的GRPS網站,就可以完成無線數據的傳送。在登錄GPRS網站之前,必須通過串行接口設定參數。有三個參數需要設定：GPRS網絡的入口地址、本地模塊的地址以及數據接收終端的地址。啟動系統,打開串行口的設置接口,輸入入口地址的名字,輸入GPRS網絡。另外GPRS模塊也應該具有一定的數據緩存功能，例如當網絡出現異常時，GPRS模塊會自動將這一時間的數據保存在本機的臨時緩沖區中，一旦系統恢復連接以后，GPRS模塊會自動把這一時間段保存在緩沖區中的數據發送到數據庫中，并自動釋放當前緩沖區空間，以保存系統的正常運行，避免出現數據丟失現象。

GPRS模塊插有SIM卡，而SIM卡的卡號是由移動網絡運營商提供。GPRS模塊設置為上電后是自動撥號連接，但是登錄到GPRS網絡的IP地址是不固定的，我們可以采用設定IP或動態域名的方式，通過GGSN網關進入因特網,然后尋找具有固定IP地址的數據庫服務器，達到交換數據的目的。政府監視中心的IP地址應當是不變的。這將確定GPRS網絡的傳送路徑。

4 系統功能實現

氧化鋁企業污水排放量連續監測系統是依靠實時采集的生產生活的各個排放點的流量數據進行數據整理和數據挖掘，實現基于這些瞬時流量和累計流量數據的各種計量管理功能

4.1 污水排放數據管理

氧化鋁企業污水排放量連續監測系統數據管理主要用于對儀表所采集的數據進行處理和展現，主要涉及以下內容：各個排放點的數據查詢（用戶可根據制定的條件查看任意時間段的實時數據和歷史數據）；各個排放點的數據分析（主要以圖形方式直觀顯示某一指定時間段的變化趨勢，通過變化趨勢，用戶可以分析出這段時間數據是否正常，以判斷這個工段乃至整個工序的污水排放情況）；各個排放點的數據統計（儀表采集的數據一般包括當前時段的瞬時量和累計量等，而用戶更關心的可能是通過這些瞬時量或累計量進行計算而得到的污水統計數，通過系統的數據統計功能，用戶可根據制定的統計公式，輕松得到需要的統計量）；污水排放量電子報表（電子報表是企業最關心東西，也是對數據處理的最終目的，形成數據報表，根據各個排放點的污水計量數據，用戶可輕松得到自己需要的日報、月報和年報等）。

4.2 污水排放設備管理

計量設備管理主要是對各污水流量計量設備的管理，如：通訊儀表、GPRS模塊等設備的工作情況，各類設備的基本信息管理，設備臺帳管理，備件庫存管理，檢定計劃管理和檢定維修管理等。

4.3 企業污水監測與地方環保局接口

目前，為了準確地把握重點監控企業的排污狀況，防止企業違法超標排污，地方的各級環保局都對氧化鋁企業加大了污水排放的監督和監測力度。因此本系統必須為各級環保局提供標準的數據接口。接口主要采用Web Service方式，根據不同的接口要求創建標準XML接口模板完成，接口程序采用采用API開發的方式進行集成。

5 結論

污水排放量連續監測系統在氧化鋁企業應用以后，可以實現氧化鋁企業生產生活污水排放量的自動化采集，提高數據的準確性、及時性、唯一性和排放量信息的共享，為各級地方環保局提供數據接口，同時還能實現任意區間打印、查詢、統計和對歷史排放數據進行全面分析，將排放數據與企業的減排工作結合起來，真正的為氧化鋁企業節能減排起到作用。

[1]張翼.石油石化工業污水分析與處理[M].石油工業出版社，2006.

[2]趙慧勤，張景安.網絡數據庫應用技術[M].機械工業出版社，2005.

[3]文志成.GPRS網絡技術[M].電子工業出版社，2005.