基于云計算的化工環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

楊東澤　邵學(xué)成　劉江南

摘? 要：我國化工企業(yè)的環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重，控制污染源企業(yè)的排污量是目前亟待解決的重要問題，然而，目前國家在環(huán)保領(lǐng)域的監(jiān)測治理手段有限，無法為監(jiān)管部門提供有效的決策依據(jù)。本文以化工企業(yè)環(huán)境綜合管理為目的，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為環(huán)境感知的應(yīng)用支撐，以云計算作為化工環(huán)保信息化的服務(wù)平臺，以熵值法作為的環(huán)保評價的手段，擬構(gòu)建一個基于云計算的化工環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)化工企業(yè)污染源的在線監(jiān)測、預(yù)警、智慧分析、決策，實現(xiàn)智慧管理，以促進(jìn)污染減排、防范環(huán)境風(fēng)險。

關(guān)鍵詞：智慧化工;環(huán)保;監(jiān)控系統(tǒng)

一、智慧化工環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

智慧化工環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)主要由不同功能的監(jiān)測儀器、PC終端、手持終端和服務(wù)器組成。系統(tǒng)在監(jiān)測點設(shè)置監(jiān)測儀器，儀器通過各種通訊信道與環(huán)境監(jiān)控中心的服務(wù)器相連構(gòu)建成物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)在線實時通訊。監(jiān)測儀器由不同類型的傳感器、智能儀表單元和多種通信方式構(gòu)成。其中，傳感器包括：氣體傳感器、噪聲傳感器、光敏傳感器、粉塵傳感器、水質(zhì)參數(shù)檢測系列傳感器等;智能儀表采用stm8s系列單片機(jī)為核心設(shè)計;通信方式采用通用串口通訊、M-Bus通訊、無線Zigbee通訊、藍(lán)牙通訊、紅外通訊、GPRS通訊和wifi通訊等方式。系統(tǒng)由功能化模塊構(gòu)成，具有化工污染源檢測的針對性，可獨立使用，也可組網(wǎng)使用，可實現(xiàn)化工企業(yè)廢水、廢氣、大氣環(huán)境、水質(zhì)、環(huán)境噪聲等在線監(jiān)測，同時應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)，通過PC終端或者手機(jī)實現(xiàn)監(jiān)測點信息的實時查詢。

二、可視化的化工環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理平臺搭建

可視化的化工環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理平臺包括服務(wù)器系統(tǒng)、PC客戶端管理系統(tǒng)和移動智能終端管理系統(tǒng)。服務(wù)器系統(tǒng)為后臺服務(wù)軟件;PC客戶端管理系統(tǒng)以GIS信息管理平臺為主，該平臺可以顯示各個監(jiān)測點的所有信息，顯示信息包括：廢水（氣）流量、監(jiān)測因子、排放標(biāo)準(zhǔn)限值、最近一次有效性審核日前及合格情況、在線監(jiān)測的歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前實時數(shù)據(jù)等;移動智能終端管理系統(tǒng)以PDA或手機(jī)功能為主，可以實時查詢污染源、查詢監(jiān)測數(shù)據(jù)、采集傳感器數(shù)據(jù)等功能。

三、基于云計算的數(shù)據(jù)資源層的構(gòu)建

數(shù)據(jù)資源層是化工環(huán)保數(shù)據(jù)資源中心，按照國家及地方相關(guān)法規(guī)，制定數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)共享等各類標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，再按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對環(huán)境數(shù)據(jù)梳理、分類、設(shè)計，消除數(shù)據(jù)孤島，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流通。云計算資源中心是所有化工環(huán)保信息化業(yè)務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，包括計算資源中心和數(shù)據(jù)資源中心兩個部分。計算資源中心采用虛擬化技術(shù)建設(shè)，通過建立環(huán)保行業(yè)云為化工環(huán)保各系統(tǒng)提供虛擬化計算資源，實現(xiàn)計算資源的合理利用分配及調(diào)度，降低各子系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)成本。數(shù)據(jù)資源中心能夠屏蔽內(nèi)部結(jié)構(gòu)，采用云計算技術(shù)對外提供開放的數(shù)據(jù)訪問接口，實現(xiàn)一數(shù)多用。

四、基于熵值法的環(huán)保評價方法的研究

熵是系統(tǒng)狀態(tài)不確定性的一種度量。應(yīng)用熵可以度量評價指標(biāo)體系中指標(biāo)數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的信息量，并依此確定各指標(biāo)的權(quán)重。而熵值法是根據(jù)各個指標(biāo)的變異程度來確定指標(biāo)權(quán)數(shù)，能很好地避免了人為的隨意性而造成的賦權(quán)偏差，所以系統(tǒng)越有序，則信息量越大，不確定性就越小，熵也就越小;反之，系統(tǒng)越混亂，熵就越大。根據(jù)這一特性，可以用熵值來判斷某個指標(biāo)的離散程度，指標(biāo)的離散程度越大，該指標(biāo)對評價結(jié)果的影響越大。

根據(jù)熵值法的基本原理，本項目以化工企業(yè)的不同區(qū)域為排污量評估區(qū)域，以日常監(jiān)測的主要污染物（如化學(xué)需氧量、氨氮、污水、煙塵、二氧化硫和氮氧化物等）為評價指標(biāo)。研究一種基于熵值法的區(qū)域排污量評價模型，進(jìn)而對模型進(jìn)行分析計算，實現(xiàn)對各個待評區(qū)域進(jìn)行排污量評價分析，為企業(yè)環(huán)保部門的決策分析和有效控制監(jiān)控區(qū)域下的排污上升趨勢提供有力的支持。

參考文獻(xiàn)

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[2] 郭慧鵬.物聯(lián)網(wǎng)：開辟環(huán)保新道路的一把利器.中國經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報.2011.2194：C03

[3] 郭慧鵬.如何破解環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用難題.高科技與產(chǎn)業(yè)化.2012，（189）：22--24

基金項目：2018年國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目—基于云計算的化工環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用（201811488013）資助。