水重點污染源在線監測系統
摘 要：污染源在線監測系統是一套以在線自動分析儀器為核心，以移動通訊為傳輸媒介，運用現代傳感技術、自動測量技術、自動控制技術、計算機應用技術以及相關的專用分析軟件和通迅網絡所組成的一個綜合性的在線自動監測系統。本文就新創建環保投資管理有限公司在廣州污水處理廠安裝的重點污染源在線監測系統工程作詳細介紹和說明。這項工程已通過環保局驗收并得到環保局領導好評。
關鍵詞：重點污染源在線監測
一、概述
環境監測與環境管理工作“點多，面廣、量大”，而且具有“全方面、全天候、全時制”的特點，為了徹底解決環境執法人員不足的問題，節約執法成本，提高監察效能，必須采用自動化、信息化，科學化的高科技手段，建設污染源在線自動監測系統。該系統涵蓋水質監測、煙氣自動監測、空氣質量監測，以及移動污染源監測等多種環境在線監測應用。廣州市管轄的區域面積比較大，重點污染源眾多，一旦出現重大事故，將對水體、大氣環境造成嚴重污染，對人民群眾的財產、健康、生命構成極大威脅，在全市建立完善的污染源在線監測系統勢在必行，實時掌握污染源的狀況，控制污染的發展。
二、污染源在線監測系統的組成
1.采樣單元
主要完成對樣品的采集，在設計上必須對各種氣候、地形、水位變化及水中泥沙等提出相應解決措施，因此，要配有水質預處理系統，預處理系統中有機箱、除砂器、微濾器、清洗、自動控制幾部分組成。能夠自動連續地與整個系統同步工作，向系統提供可靠的、有效水樣，滿足在線監測儀表的水質要求。
2.監測單元
由一系列的自動分析儀和測量儀器組成，根據排污企業不同的排污因子，選擇不同的在線分析儀安裝在企業的排污口。公司安裝的在線監測的污水處理廠包含五個監測項目，分別為流量、化學需氧量、氨氮、總磷和懸浮物，所以在每個站房安裝有超聲波或電磁流量計，美國哈希公司的COD在線分析儀、氨氮在線分析儀、總磷在線分析儀、懸浮物/濁度分析儀，并具備數據輸出接口。
3.數據采集單元
在排污口現場同樣安裝GPRS數據采集終端，即數據采集器（WH-JC2000在線監測儀），通過RS232/485接口或4~20mA標準信號與污染源在線監測儀器連接，數據采集器對監測儀器（流量、COD、總磷、懸浮物、氨氮）的測量數據進行分析、存儲、匯總，并通過無線網絡傳送到監控中心，它是系統獲取監測數據的主要來源，同時也是因為WH-JC2000在線監測儀的設計特點使得“統一的監測平臺”理念得以實現。
數據采集器的特點
兼容性：可與模擬信號接口（4-20mA、0-10mA、0-5V、1-5V）。數字信號接口（RS232、RS485）的在線監測儀表連接；涵蓋在線監控的多種應用，包括：水質（生活污水、工業污水、地表水）、煙氣、大氣環境、噪聲；支持TCP/IP協議；支持HTTP、POP3、SMTP、FTP協議；具備進行遠程診斷，維護和服務功能。
穩定性：采用嵌入式的操作系統，減少了其它因素造成故障的可能性，具有自診斷、自恢復的功能；平均無故障工作時間MTBF＞1000小時；具有抗電磁干擾的能力；具有強的氣候環境適應能力，耐高（低）溫、防塵；具有機械環境適應性，耐沖擊。
安全性：具有脫網運行能力，在網絡出現故障時不丟失數據；采用嚴格的身份認證機制；數據傳輸過程采用校驗、加密措施。
可擴展性：為了適應未來系統擴展的要求，在滿足現有功能的基礎上預留足夠的設備容納性以便系統擴充之用；控制部件（軟、硬件）采用集中式結構，嵌入式等技術措施，可以方便靈活進行擴充，充分保證系統在將來的適應性；具備遠程軟件升級功能。
4.數據傳輸單元和處理單元通過GPRS無線傳輸，將現場監測數據傳送到中國移動、電信網絡中心。環保局和運營服務中心分別通過專線與中國移動、電信網絡中心連接。在電信安裝一臺具有較高性能、高可靠性的服務器作為系統數據庫服務器，完成監測數據接收、發送、保存和存儲功能。，保證系統連續穩定運行，在此服務器上安裝并運行《EnvOnlineDatacenter》軟件，完成監測點與環保局的聯網功能，在環保局的若干PC機上同樣安裝EnvOnline客戶端軟件，完成污染源在線監測系統的運營管理和維護功能。
三、污染源在線監測系統的特點與功能
1.穩定、可靠、安全
系統采用GPRS無線數據傳輸方式，徹底擺脫了有線的束縛，適用范圍廣，運行成本低，它將采集到的數據立即發送到數據接入服務器并存入系統數據庫，杜絕了因數據采集終端發生故障而導致丟失數據的現象，充分保證了數據的安全；數據采集終端具有脫網運行的能力，當網絡或數據接入服務器發生故障時，數據采集服務終端臨時存儲數據，待網絡連結，系統恢復正常后，將緩存的數據傳送給數據服務中心；另一方面進入系統有嚴格的身份認證，數據傳輸過程中采用校驗、加密措施，保證了數據的準確性與安全性。
2.實時在線
數據接入服務器與數據采集終端保持實時在線連接，使環保部門可以及時準確掌握各個企業污染物排放口實際運行情況和污染物排放發展趨勢與動態，實時觀看所有排污口每隔5min的數據變化情況。
3.全面控管
同一時刻對所有企業的污染源進行實時在線監測，在同一個界面，只需觀察屏幕上各個企業的圖標樣式或顏色即可了解所有企業各個污染物排放口的設備運行情況，污染物排放濃度、流量、排放量等信息。
4.實時報警
可分為超標報警、故障報警和黃色預警。
（1）超標報警：當污染物的排放濃度超過了預先設定的數值時，系統啟動超標報警，相應企業的圖標會不停閃爍，同時發出報警聲，此外還可以通過短信方式，通知相應的管理人員。
（2）故障報警：當數據采集終端或污染源在線監測儀表發生故障時，系統便會發出故障的報警信號。
（3）黃色預警：污染物濃度接近超標上限，發出預警信號，管理部門可及時通知企業采取措施，進行處理，控制污染物超標排放，對污染物排放量發展趨勢過快的情況提前預警。
5.豐富的統計與管理體制功能
依據排污申報，環境統計等報表要求，全面反映企業的其本資料，以圖標、表格、圖形等形式實時展現排污口設備的運行狀況，污染物排放濃度、流量、排放量等信息，可以匯總統計區域內所有污染物的排放總量，掌握和量化污染物的排放趨勢，為區域內控制污染物排放總量提供技術支持，為環保部門現場執法和排污收費提供依據。
6.總量控制與管理
整個系統充分體現總量控制的原則，為管理提供依據，為決策提供支持，各種的統計分析報表和圖表上都能分類匯總得到每種污染物的排放量，根據污染物的核定排污總量可以直觀的對比分析，跟蹤每種污染物的排放總量的發展變化趨勢曲線，得出是否超過核定值的結論，同時結合目前企業的狀況以及歷史同期數據的比對分析，對于排放總量趨勢發展將要超過核定值的狀況給予預警，充分體現管理企業，為企業服務的宗旨。匯總統計區域內所有污染物排放總量，掌握和量化污染物的排放趨勢，為區域內控制污染物排放總量提供技術支持，為環保部門現場執法和排污收費提供依據。
7.遠程訪問
通過互聯網可了解各個監控點運轉情況，獲取實時在線監測數據。
8.日志管理
分類匯總統計各種報警及故障信息形成日志，通過系統日志能分析數據的準確性，有效性，同時還可以全面了解在線監測設備的運行狀況，便于系統的管理和維護，日志管理包括報警日志、故障日志、停電日志。
9.可擴展性
以污染源在線監控為基礎，拓展到大氣環境質量監測、地表水質監測和噪聲監測，組成完整的在線監測體系，以在線監測系統作為數據基礎，整個系統可以向更深的層次擴展。以環境地理信息系統（GIS）為基礎平臺建立統一的環境質量監控系統，包括在線監測系統、視頻監控系統、應急指揮系統、信息發布系統等，各個系統采用模塊化設計，每一部分可以單獨完成相應的功能，同時各個子系統可以有機的組合成一個整體，最大限度的滿足用戶需求，系統配置靈活，可以在各個子系統之間任意組合，同時預留豐富接口，便于系統進一步擴展，最大限度地保護用戶的投資。
四、系統運行效果
該系統自2006年6月運行以來，數據傳輸暢通、安全、準確，設備運行穩定。通過比對實驗，COD、氨氮、總磷、懸浮物相對誤差≤±10%，遠程數據傳輸故障率小于1%，數據捕捉率98%，服務器能保存數據15年以上。本系統不僅是管理的工具，還是服務的載體，為環保局提供高質量的服務。
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