淺談污染源自動(dòng)監(jiān)控動(dòng)態(tài)管控系統(tǒng)

王金雷

（遼寧省環(huán)境監(jiān)控中心，遼寧 沈陽110161）

1 引言

目前，遼寧省大部分地區(qū)都已實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)排污單位主要污染物的24小時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，為環(huán)境管理和決策提供技術(shù)支撐。排污單位要維持達(dá)標(biāo)排放，每天都要投入大量的財(cái)力、物力，因此，部分排污單位受經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使，通過修改設(shè)備參數(shù)等方式弄虛作假［1］，致使部分自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)不能真實(shí)反映實(shí)際排污情況。盡管環(huán)保部門已加大了查處力度，但僅依靠人工巡查比對(duì)的方式，工作量大、效率低，不能從根本上解決問題。

為了有效解決修改設(shè)備參數(shù)等方式的弄虛作假問題，目前比較有效的方法是污染源自動(dòng)監(jiān)控動(dòng)態(tài)管控，通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、工作狀態(tài)、儀器關(guān)鍵參數(shù)三方面同時(shí)監(jiān)測(cè)的方式，使監(jiān)管單位在了解監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的同時(shí)，能夠掌握和控制現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀況，提高監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的質(zhì)量和傳輸安全，為排污收費(fèi)奠定基礎(chǔ)，更好地為環(huán)境管理和決策提供依據(jù)。

2 總體設(shè)計(jì)

2.1 總體架構(gòu)

在現(xiàn)場(chǎng)端，數(shù)采儀通過與自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備相連，獲取設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)、報(bào)警信息等數(shù)據(jù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳到環(huán)保部門，環(huán)保部門接收存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并通過軟件平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)智能審核，同時(shí)向站點(diǎn)監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)送反控控制指令，包括更改設(shè)備參數(shù)、更改設(shè)備工作狀態(tài)等，這些控制指令被數(shù)采儀接收，然后傳送到設(shè)備。整個(gè)系統(tǒng)以數(shù)采儀作為樞紐，通過數(shù)采儀與監(jiān)測(cè)設(shè)備的通信、數(shù)采儀與環(huán)保部門上層軟件的通信，實(shí)現(xiàn)環(huán)保端與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備之間的通訊。

2.2 邏輯架構(gòu)

在現(xiàn)場(chǎng)端，數(shù)采儀與監(jiān)測(cè)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，數(shù)采儀采集監(jiān)測(cè)設(shè)備的各類數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)加密后上傳到環(huán)保部門。加密后的數(shù)據(jù)在環(huán)保部門的軟件平臺(tái)經(jīng)過了以下幾個(gè)過程。

（1）底層系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)通訊模塊，接收各監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)采儀上傳數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)解密模塊將上傳數(shù)據(jù)解密，解密后的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫；

（2）數(shù)據(jù)在內(nèi)存數(shù)據(jù)庫后，經(jīng)過初步的整理，一方面轉(zhuǎn)存到關(guān)系數(shù)據(jù)庫，另一方面將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)直接供監(jiān)控系統(tǒng)使用。

（3）通過數(shù)據(jù)審核系統(tǒng)對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)審核，審核后的數(shù)據(jù)單獨(dú)存放。

（4）在線監(jiān)控系統(tǒng)通過擴(kuò)充，增加監(jiān)測(cè)設(shè)備參數(shù)、狀態(tài)監(jiān)控，設(shè)備報(bào)警、反向控制功能，通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫等系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)出控制指令［2］。

3 系統(tǒng)組成

3.1 監(jiān)控中心軟件

污染源自動(dòng)監(jiān)控動(dòng)態(tài)管控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、工作參數(shù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的“三同時(shí)”監(jiān)控，并對(duì)異常狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行報(bào)警、遠(yuǎn)程反控和抓拍取證，該系統(tǒng)的具體功能如下。

3.1.1 數(shù)據(jù)監(jiān)控

系統(tǒng)兼容了“污染源自動(dòng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)”模式，保留每一個(gè)站點(diǎn)的污染源監(jiān)測(cè)指標(biāo)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)均可查詢，并增加實(shí)測(cè)值監(jiān)測(cè)。

3.1.2 監(jiān)測(cè)設(shè)備參數(shù)監(jiān)控

可以直接看到處于異常的參數(shù)詳情，還能查看此站點(diǎn)有哪些設(shè)備參數(shù)，他們各自的情況，當(dāng)前值、正常范圍、最近一次的修改記錄等。

3.1.3 上傳的內(nèi)容

系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控廢氣污染源自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備測(cè)量量程、曲線斜率、速度場(chǎng)系數(shù)；廢水污染源自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備COD修正因子、COD測(cè)量偏移量、氨氮修正因子、氨氮測(cè)量間隔等影響自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的工作參數(shù)，并自動(dòng)保存參數(shù)修改日志。

3.1.4 上傳的方式

設(shè)備參數(shù)可定時(shí)上傳、變化上傳和手動(dòng)召喚上傳，時(shí)間間隔應(yīng)能靈活設(shè)置，系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)保存歷史記錄。三種上傳方式具體描述如下。

（1）定時(shí)上傳。監(jiān)測(cè)設(shè)備的參數(shù)定時(shí)自動(dòng)上傳，上傳頻次可根據(jù)需要靈活設(shè)置，例如可1min上傳1次，也可1h上傳1次。

（2）變化上傳。當(dāng)參數(shù)發(fā)生改變時(shí)立即上傳，當(dāng)設(shè)備參數(shù)發(fā)生改變時(shí)立即上傳（即：以上一個(gè)狀態(tài)為基準(zhǔn)，第二次與第一次不同時(shí)立即上傳）。

（3）手動(dòng)召喚上傳。隨時(shí)手動(dòng)抽取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的參數(shù)，召喚便可上傳。

3.1.5 異常報(bào)警

系統(tǒng)能對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的異常工作參數(shù)、異常運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)的修改進(jìn)行報(bào)警。有哪些站點(diǎn)屬于參數(shù)異常，哪些站點(diǎn)屬于設(shè)備故障，哪些站點(diǎn)屬于正常，當(dāng)有異常情況時(shí)，會(huì)有語音播報(bào)，并彈出提示框。提醒值班人員重點(diǎn)關(guān)注，現(xiàn)場(chǎng)巡查［3］。

3.1.6 設(shè)備反控

監(jiān)控人員可以在監(jiān)控中心對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程反向控制、設(shè)置參數(shù)等操作。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程反向控制操作如設(shè)備的反吹、校準(zhǔn)、走零、走標(biāo)等。

系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)數(shù)采儀的反控指令如對(duì)時(shí)、召喚歷史數(shù)據(jù)、召喚歷史設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)取歷史報(bào)警、調(diào)取設(shè)備運(yùn)行日志、修改配置參數(shù)等。

系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)廢氣污染源監(jiān)測(cè)設(shè)備的反控指令如啟動(dòng)設(shè)備反吹、啟動(dòng)設(shè)備校準(zhǔn)、啟動(dòng)設(shè)備走零/走標(biāo)、啟動(dòng)PLC、停止PLC、與監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)時(shí)和立即上傳狀態(tài)等。系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)于廢水污染源監(jiān)測(cè)設(shè)備的反控功能主要包括啟動(dòng)COD測(cè)量、停止COD測(cè)量、啟動(dòng)COD清洗、啟動(dòng)COD校正、啟動(dòng)氨氮測(cè)量、啟動(dòng)氨氮清洗、啟動(dòng)氨氮校正［4］。

設(shè)備反控功能主要實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備參數(shù)的設(shè)置和狀態(tài)的控制。反控系統(tǒng)總體上由兩部分組成：控制中心、監(jiān)測(cè)站點(diǎn)?？刂浦行男枰诂F(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)控平臺(tái)軟件中添加控制模塊，每個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)由數(shù)據(jù)采集傳輸儀和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備組成（包括煙氣分析儀、PLC、COD監(jiān)測(cè)儀、pH計(jì)、流量計(jì)等智能設(shè)備）。

系統(tǒng)還可以通過更改與儀器的通訊規(guī)約實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的反控，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制與設(shè)置，如校時(shí)、立即檢測(cè)、自動(dòng)采樣頻率、標(biāo)定、調(diào)整參數(shù)等。遠(yuǎn)程控制與設(shè)置不應(yīng)低于通訊規(guī)約內(nèi)所包含的功能集。還可以直接在界面上對(duì)所選站點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)制采樣，通過聯(lián)網(wǎng)測(cè)點(diǎn)定時(shí)發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)即采集排放口流量數(shù)據(jù)和污染物濃度數(shù)據(jù)。

通過軟件實(shí)現(xiàn)反控，開發(fā)后的軟件具有反向控制、調(diào)節(jié)數(shù)采裝置及監(jiān)測(cè)設(shè)備的功能。監(jiān)控人員可以在監(jiān)控中心對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程反向控制、設(shè)置參數(shù)等操作。反向控制及時(shí)、可靠、準(zhǔn)確地將控制指令發(fā)往被控制終端，同時(shí)能對(duì)終端的返回指令進(jìn)行及時(shí)的處置，對(duì)設(shè)備反控成功后的設(shè)備狀態(tài)及時(shí)進(jìn)行處理。

3.1.7 現(xiàn)場(chǎng)取證

系統(tǒng)能通過門禁抓拍對(duì)進(jìn)入監(jiān)測(cè)站房的人員拍照和取證，并能將取證信息上傳到中心平臺(tái)。如果有人修改了儀器參數(shù)，使上傳的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)從超標(biāo)變成達(dá)標(biāo)，平臺(tái)端收到報(bào)警信息后及時(shí)關(guān)注此站點(diǎn)，并能調(diào)用遠(yuǎn)程視頻取證功能查看是誰進(jìn)入了站房。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)采儀

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同品牌監(jiān)測(cè)設(shè)備的規(guī)格、參數(shù)，對(duì)數(shù)采儀的通訊協(xié)議進(jìn)行改造，使之滿足設(shè)備參數(shù)、工作狀態(tài)上傳和反控的要求。不僅滿足用戶對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制與設(shè)置（如校時(shí)、立即檢測(cè)、自動(dòng)采樣頻率、標(biāo)定、調(diào)整參數(shù)等）的要求，而且應(yīng)能通過手機(jī)短信實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的反控功能。且數(shù)采儀應(yīng)具備以下要求。

（1）具有反控功能，升級(jí)后的數(shù)采儀能夠適應(yīng)不同監(jiān)控中心下發(fā)的指令，從而對(duì)所連接的自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

（2）必須具有遠(yuǎn)程維護(hù)功能，能夠遠(yuǎn)程升級(jí)數(shù)采儀內(nèi)部軟件和設(shè)置參數(shù)。

（3）必須具有智能多通信協(xié)議自適應(yīng)轉(zhuǎn)換功能，使系統(tǒng)能夠自動(dòng)適應(yīng)不同通信協(xié)議，不用修改程序就能夠保證通信系統(tǒng)在線運(yùn)行情況下，接入各種設(shè)備，以不變的程序應(yīng)對(duì)千差萬變的協(xié)議，真正做到智能化。

4 總結(jié)及展望

通過對(duì)污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)行動(dòng)態(tài)管控，實(shí)現(xiàn)了對(duì)污染源自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、參數(shù)等信息實(shí)時(shí)監(jiān)管的目的，從而實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)末端監(jiān)控”向“全過程監(jiān)控”的轉(zhuǎn)變，最大程度地減少弄虛作假情況的發(fā)生，從而提高數(shù)據(jù)真實(shí)性，保證自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)能夠有效地反映企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)、減排情況，為環(huán)保部門提供有力的技術(shù)支持，全過程監(jiān)控必將成為自動(dòng)監(jiān)控管理工作的發(fā)展趨勢(shì)。

［1］鮑建國.固定污染源自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量保證體系研究：以黑龍江省為例［M］.北京：中國環(huán)境出版社，2013.

［2］李 穎，鄒雪姝.現(xiàn)代通信原理（上冊(cè)）：信息傳輸?shù)幕驹恚跰］.北京：清華大學(xué)出版社，2007.

［3］張明順.環(huán)境管理［M］.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2006.

［4］劉 健.廢水污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)理論與實(shí)踐［M］.鄭州：黃河水利出版社，2007.