環保監控系統的設計與實現

趙迎春，賈志剛，卜祥濤

(1.營口職業技術學院電氣電子工程系，遼寧營口 115000；2.營口職業技術學院電教中心，遼寧營口 115000)

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環保監控系統的設計與實現

趙迎春1，賈志剛1，卜祥濤2

(1.營口職業技術學院電氣電子工程系，遼寧營口 115000；2.營口職業技術學院電教中心，遼寧營口 115000)

目前我國經濟發展與環境資源的矛盾日趨尖銳，深入推進環境信息化建設勢在必行。本文設計了以中心管理平臺為核心，依托前端的現場環保監測設備，運用通信網絡、計算機控制等先進技術，全方位、全天候的環境監測和監控體系。并闡述了系統的總體設計方案，詳細介紹了中心管理平臺主要應用系統和具體的環保監測儀器。事實證明，該系統提高了環境質量的實時監測和分析能力，提高了污染源的監控和管理水平。

環保監控；中心管理平臺；通信網絡；實時監測；污染源

目前，我國環境保護的形勢非常嚴峻，加強環境信息化建設迫在眉睫。現有的環保監測工作存在諸多問題，比如在環保監測具體實施過程中，很多監測點是手工采樣監測，即費時又費力，而且不能在線實時監控。由此，本文提出了基于通信網絡的環保監控系統。

1 總體設計方案

環保監控系統是面向政府環保管理機構和大中型企業，以強大的中心管理平臺為核心，依托前端的現場環保監測設備，運用通信技術、計算機接入技術、傳感器技術、數據抗干擾采集技術、數據庫等先進技術，建立全方位、全天候、立體化的環境監測和監控體系[1]。整個系統主要由中心管理平臺、通信網絡、監測現場和監控中心四部分組成，通過各個組成部分之間的互聯，實現系統的數據交互與管理[2]。系統結構如圖1所示。

中心管理平臺實現環保監控的統一管理、業務統計和分析、數據備份、視頻分發等功能。通過通信網絡實現中心管理平臺、監測現場、監控中心的信息互聯，通信網絡通常采用光纖專網的方式。監測現場主要分為自然環境監測現場和污染源企業監測現場。前端采集設備主要分為監測數據采集儀器和視頻監控設備。監控中心通過城域網/局域網與中心管理平臺相連，通常也采用光纖專網接入。

2 中心管理平臺主要應用系統

環保監控系統的平臺架構如圖2所示，中心管理平臺主要應用系統是整個系統中非常重要的組成部分。

2.1 環境質量監測子系統

采用專用監測儀器采集水質、空氣、噪音等數據(如空氣中SO2含量、噪音分貝等)，通過通信網絡向監控中心傳輸，監控中心將監測數據存儲到數據庫中，同時對監測數據進行分析和管理，并將所需數據發布在系統中[3]。

圖1 系統結構圖

圖2 系統平臺架構圖

2.2 污染源在線監控子系統

對污水、煙氣塵、噪聲等污染源的污染狀況進行實時監控，并對數據進行有效審核，對超標排放的監測點自動報警(如化學需氧量COD超標、SO2超標等)，通過網絡或短信通知相關人員；按用戶自己定義的條件格式查詢歷史數據，進行統計分析、數據導出等操作等[4]。

2.3 工況在線監控子系統

在污染源企業的污染治理設施上安裝多種監測設備，采集信號通過通信網絡向監控中心實時傳送，監控中心通過軟件進行遠程監控分析[5]。

2.4 環保視頻監控子系統

主要對地表水污染、單位污水排放口等情況進行監控。針對各重點區域的監控，主要采取廣域的大范圍監控和重點污染源的小范圍監測。監控又可分為半自動實時監控和人工監控兩種方式。實時監控顯示時選擇MPEG4壓縮算法，可實現12路圖像同時調用顯示。視頻畫面一般按照GIF格式進行回傳，幀率為8～15幀/秒，流量為150～200M/小時。

3 環保監測儀器

3.1 污水在線監測

CODcr水質監測儀能對工業污水等直接測量。該儀器采用380nm紫外分光光度法分析，有色廢水不干擾測量結果；具有超大量程0～20000mg/L并可擴充等。氨氮水質監測儀能夠長期自動監測各種水體中的NH3-N。監測儀裝配了半導體冷井恒溫裝置，使光電傳感器和氣液分離器始終工作在18℃左右，以消除環境溫度變化引起的測量誤差。

3.2 煙氣在線監測

SO2、NOx煙氣分析儀的特點是精確度高和操作方便，具有RS485和RS232通訊接口。分析儀具有自我診斷功能，包括檢測電源/傳感器的失效、超出量程、采樣煙氣流量不足等。顆粒物分析儀可同時顯示顆粒物濃度和不透明度；具有國家環保局規定的極限值、鏡頭污染極限值等報警功能；具有反吹風氣幕保護功能；支持長距離和高溫測量。煙氣采樣器適用采樣高溫、高濕、高濃度粉塵的排放氣體。采樣器包括不銹鋼采樣管，粉塵過濾器及溫控加熱器。粉塵過濾器的過濾精度為1μm，溫控加熱器在0～350℃可調。

3.3 空氣在線監測

SO2監測儀采用紫外熒光法監測SO2氣體；CO監測儀采用非分散紅外吸收技術監測CO氣體；顆粒物監測儀采用β射線法監測顆粒物；氣象五參數監測儀能對溫度、相對濕度等氣象因素進行實時監測。

3.4 噪聲在線監測

在噪聲監測系統中，接有顯示屏、氣象模塊和GPS定位系統，控制單元將實時數據發送給顯示屏顯示，從氣象模塊中讀入氣象數據并保存，從GPS中讀入地理信息并保存。

3.5 數據采集儀

數據采集儀采用LAN網絡傳輸，同時支持無線通訊GPRS/CDMA和有線通訊ADSL/LAN，具有永久在線功能；傳輸模塊內置式，并兼容WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA的傳輸接口；平均無故障工作時間達到10000小時以上。

4 結語

在遼寧某環保監控系統中，監測企業226家，監控點2350個(傳感器與視頻監控點比例為1∶2)，中心管理平臺的視頻數據存儲周期為1個月，監控中心同時在線訪問用戶數可多達20人。基于通訊網絡的環保監控系統構建了重點污染源的信息化管理網絡，提高了環境質量的實時監測和管理能力。

[1]郭小拓.基于GPRS的遠程環保監控系統的研究與設計[D].杭州:浙江工業大學,2008.

[2]趙迎春.校車智能監控系統的設計與研究[J].自動化技術與應用,2015(2):30-32.

[3]王威.省級污水處理廠GPRS無線數據傳輸監測系統設計與實施[J].環境保護與循環經濟,2009(3):30-32.

[4]張如昌.環境信息系統建設及思考[D].北京:北京郵電大學,2007.

[5]鄒云娣.污染物總量減排監管機制探討[J].科技創新導報,2008(28):115-116.

Design and Implementation of Environmental Monitoring System

ZHAO Ying-chun1, JIA Zhi-gang1, PU Xiang-tao2

(1.Department of Electrical and Electronic Engineering, Yingkou Vocational Technology College, Yingkou Liaoning 115000, China; 2.Audio-visual Center, Yingkou Vocational Technology College, Yingkou Liaoning 115000, China)

At present, The contradiction between China’s economic development and environmental resources is becoming increasingly acute, Further promotion the construction of environmental information is imperative. The paper designs a all-round, all-weather environmental monitoring and control system as the core of the central management platform, relying on the front-end field environmental monitoring equipment and using of communication networks, computer control and other advanced technology. The paper expounds the overall design scheme of the system, and introduces the main application systems of the central management platform and the specific environmental monitoring instruments in detail. Facts have proved that the system has improved the ability of real-time monitoring and analysis of environmental quality and improved the level of pollution sources’ monitoring and management.

environmental monitoring; central management platform; communication networks; real time monitoring; pollution sources

2016-03-21

遼寧省2012年科研規劃項目“電氣自動化專業理實一體化課程設計與實踐研究”(LZY11194)；遼寧省“十二五”高等教育科研課題“高等職業院校生產性實訓基地建設與探索”(GHYB110134)；遼寧省2014年專項研究課題“高職電氣自動化理實一體化教學模式的創新與實踐”(2014071-1)。

趙迎春(1978- )，女，副教授，碩士，從事計算機網絡技術和PLC應用技術研究。

TP277.2

A

2095-7602(2016)08-0042-03