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虹潤(rùn)儀表應(yīng)用于污染源在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案
摘要：污染源在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是環(huán)保監(jiān)測(cè)與環(huán)境預(yù)警的信息平臺(tái)，系統(tǒng)采用先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，涵蓋水質(zhì)監(jiān)測(cè)、煙氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)以及視頻監(jiān)測(cè)等多種環(huán)境在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，充分滿(mǎn)足各級(jí)環(huán)保部門(mén)環(huán)境信息建設(shè)要求，支持各級(jí)環(huán)保部門(mén)的環(huán)境監(jiān)理與環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，滿(mǎn)足不同層級(jí)用戶(hù)的管理需求。
關(guān)鍵詞：污染源在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 虹潤(rùn)
1．概述
隨著工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境正遭受的挑戰(zhàn)，由于我們生產(chǎn)時(shí)向空氣中排放的氣態(tài)污染物如硫氧化物、氮氧化物使得我們呼吸的空氣日趨污濁；工業(yè)污水的大量任意排放，水資源受到嚴(yán)重的污染；城市噪音污染日益嚴(yán)重等對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境都帶來(lái)了極大的危害。“保護(hù)環(huán)境，凈化地球”成了一件亟待解決的頭等大事，是關(guān)系到子孫后代刻不容緩的大事。
2．污染源在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2.1．方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介
污染源在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是環(huán)保監(jiān)測(cè)與環(huán)境預(yù)警的信息平臺(tái)。系統(tǒng)采用先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，涵蓋水質(zhì)監(jiān)測(cè)、煙氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)以及視頻監(jiān)測(cè)等多種環(huán)境在線(xiàn)監(jiān)測(cè)應(yīng)用;系統(tǒng)以污染源在線(xiàn)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，充分貫徹總量管理、總量控制的原則，包含了環(huán)境監(jiān)理信息系統(tǒng)的許多重要功能，充分滿(mǎn)足各級(jí)環(huán)保部門(mén)環(huán)境信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)要求，支持各級(jí)環(huán)保部門(mén)的環(huán)境監(jiān)理與環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，滿(mǎn)足不同層級(jí)用戶(hù)的管理需求。
污染源在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)從底層向上可分為污染源現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站、傳輸網(wǎng)絡(luò)和環(huán)保局中心站3個(gè)層次。
1)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站位于各個(gè)污染源現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，又可分為現(xiàn)場(chǎng)儀表、現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集傳輸服務(wù)器3個(gè)部分。
2)傳輸網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)將污染源現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)傳輸?shù)江h(huán)保局中心站。分為基礎(chǔ)傳輸層和應(yīng)用層兩個(gè)層次。
3)環(huán)保局中心站它通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸層和現(xiàn)場(chǎng)層相互通訊，交換數(shù)據(jù)、指令下達(dá)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)層的集中遠(yuǎn)程監(jiān)控。
3．現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站
現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)將儀表采集到的數(shù)據(jù)匯總到數(shù)據(jù)采集傳輸服務(wù)器。標(biāo)準(zhǔn)RS232/485電氣接口，支持Modbus 通信協(xié)議。數(shù)據(jù)采集傳輸服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析、存儲(chǔ) 并負(fù)責(zé)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交換。
3．1現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站儀表：
二次儀表采用虹潤(rùn)自主研發(fā)的NHR全系列儀表，包括：
NHR-5100A溫度顯示控制儀；
NHR-1100A液位顯示儀；
NHR-5310調(diào)節(jié)器；
NHR-5600流量積算儀；
NHR-5800閃光報(bào)警儀
一次儀表包括：
HR-WZP熱電阻；
HR-LUGB渦街流量計(jì)；
HR-3051壓力/差壓變送器；
HR-FZ浮球液位計(jì)；
虹潤(rùn)電動(dòng)/氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥；
3．2儀表參數(shù)設(shè)定：
NHR-5100溫度顯示儀：
參數(shù) 符號(hào) 名稱(chēng) 設(shè)定范圍（字） 說(shuō)明 設(shè)置值
Pn Pn 輸入分度號(hào) 0～35 設(shè)定輸入分度號(hào)類(lèi)型（見(jiàn)表1） 14（熱電阻）
Addr Addr 設(shè)備號(hào) 0～250 設(shè)定通訊時(shí)本儀表的設(shè)備代號(hào) 1
bAud Baud 通訊波特率 Baud=0 通訊波特率為1200bps 3
Baud=1 通訊波特率為2400bps
Baud=2 通訊波特率為4800bps
Baud=3 通訊波特率為9600bps
PL PL 測(cè)量量程下限 全量程 設(shè)定輸入信號(hào)的測(cè)量下*程 -199.0
PH PH 測(cè)量量程上限 全量程 設(shè)定輸入信號(hào)的測(cè)量上*程 650．0
NHR-1100液位顯示儀：
| 參數(shù) | 符號(hào) | 名稱(chēng) | 設(shè)定范圍（字） | 說(shuō)明 | 設(shè)置值 |
| Pn | Pn | 輸入分度號(hào) | 0～35 | 設(shè)定輸入分度號(hào)類(lèi)型（見(jiàn)表1） | 14（熱電阻） |
| Addr | Addr | 設(shè)備號(hào) | 0～250 | 設(shè)定通訊時(shí)本儀表的設(shè)備代號(hào) | 1 |
| bAud | Baud | 通訊波特率 | Baud=0 | 通訊波特率為1200bps | 3 |
| Baud=1 | 通訊波特率為2400bps | ||||
| Baud=2 | 通訊波特率為4800bps | ||||
| Baud=3 | 通訊波特率為9600bps | ||||
| PL | PL | 測(cè)量量程下限 | 全量程 | 設(shè)定輸入信號(hào)的測(cè)量下*程 | -199.0 |
| PH | PH | 測(cè)量量程上限 | 全量程 | 設(shè)定輸入信號(hào)的測(cè)量上*程 | 650.0 |
NHR-5310調(diào)節(jié)器：
| P | P | 比例帶 | 全量程 | 比例帶 | 50.0 |
| I | I | 積分時(shí)間 | 1～9999（×0.5S） | 積分時(shí)間 解除比例控制所產(chǎn)生的殘留偏差 設(shè)定為9999時(shí)，積分不起作用 | 10 |
| d | d | 微分時(shí)間 | 0～1999（×0.5S） | 微分時(shí)間 預(yù)測(cè)輸出的變化，防止擾動(dòng)，提高控制的穩(wěn)定性 設(shè)定為0時(shí)，微分不起作用 | 0 |
| T0 | T0 | 運(yùn)算周期 | 1～200（×0.5S） | PID調(diào)節(jié)運(yùn)算周期 | 1 |
| T1 | T1 | 輸出周期 | 1～200（×0.5S） 精度：10mS | 控制輸出的周期 (繼電器或可控硅輸出時(shí)有此參數(shù)) | 1 |
| Aut | Aut | 自整定 | Aut=0-關(guān) Aut=1-開(kāi) | 關(guān)-手動(dòng)設(shè)定PID參數(shù)值 開(kāi)-自動(dòng)演算(自整定) 注：自動(dòng)演算完畢后，可手動(dòng)修改PID參數(shù) | 0 |
NHR-5600流量積算儀
| 參數(shù) | 設(shè)定范圍 | 參數(shù) | 設(shè)定范圍 |
公式模型 | 0～28 |
溫度補(bǔ)償量程下限 | 全量程 |
流量測(cè)量選擇 | 0～1 |
溫度補(bǔ)償量程上限 | 全量程 |
設(shè)備號(hào) | 0～250 |
壓力補(bǔ)償量程下限 | 全量程 |
通訊波特率 | 0～3 |
壓力補(bǔ)償量程上限 | 全量程 |
溫度補(bǔ)償輸入的類(lèi)型 | 0～35 |
流量輸入量程下限 | 全量程 |
壓力補(bǔ)償輸入的類(lèi)型 | 25～35 |
流量輸入量程上限 | 全量程 |
流量（線(xiàn)性、差壓）的輸入類(lèi)型 | 25～36 |
流量輸入小信號(hào)切除 | 全量程 |
工況大氣壓 | 全量程 |
流量系數(shù)1 | 0～999999 |
流量/熱能選擇 | 0～1 |
工況密度 | 0～999999 |
3．3現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)：
現(xiàn)場(chǎng)一次儀器，將采集到的溫度、液位、流量信號(hào)傳輸?shù)蕉蝺x表，所有虹潤(rùn)二次儀表均采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS RTU協(xié)議，通過(guò)功能碼+寄存器地址的方式與工作站工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與控制，由于虹潤(rùn)二次儀表采用的是485傳輸，需要在儀表與工作站工控機(jī)之間安裝485/232轉(zhuǎn)換器，485的通訊距離達(dá)1200m，并可通過(guò)加回路電阻及中繼模塊延長(zhǎng)通訊距離。
4．傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)
由于監(jiān)測(cè)點(diǎn)區(qū)域分散，分布范圍廣，而且大多設(shè)置在環(huán)境較惡劣的地區(qū)，本方案采用GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。污染監(jiān)測(cè)設(shè)備將采集到的污染數(shù)據(jù)和告警信息，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)，及時(shí)發(fā)送到環(huán)保監(jiān)察部門(mén)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)排污單位或個(gè)人的及時(shí)管理，大大提高了工作效率，為環(huán)境保護(hù)提供了嶄新方式。
5．環(huán)保局中心站
環(huán)保局中心站由虹潤(rùn)企業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、Web服務(wù)器和實(shí)現(xiàn)各種查詢(xún)、分析功能的客戶(hù)端軟件構(gòu)成。客戶(hù)端采用虹潤(rùn)科技的CAREER6.0平臺(tái)，全面監(jiān)測(cè)企業(yè)污染物排放狀況，將企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)畫(huà)面?zhèn)魉偷江h(huán)保局。
◆實(shí)時(shí)監(jiān)控管理
實(shí)現(xiàn)污染源可視化管理實(shí)現(xiàn)了對(duì)污染源的全面、實(shí)時(shí)、網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)測(cè)體系。只需觀(guān)察屏幕上各個(gè)企業(yè)的圖標(biāo)樣式或顏色即可了解所有企業(yè)各個(gè)污染物排放口的設(shè)備運(yùn)行情況；同時(shí)還可以通過(guò)表格和曲線(xiàn)瀏覽企業(yè)污染物排放的詳細(xì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。這使得工作人員在同一個(gè)用戶(hù)界面即可將所有企業(yè)所有排污口的設(shè)備運(yùn)行狀況、污染物排放濃度、流量、排放量等信息盡收眼底。
◆強(qiáng)大的報(bào)警與預(yù)警功能
以聲音、光顏色變化、表格中數(shù)值的顏色等形式提供多樣化的報(bào)警功能。地給出具體的超標(biāo)數(shù)值，超標(biāo)時(shí)間，超標(biāo)排放量、超標(biāo)排放介質(zhì)量，為強(qiáng)化監(jiān)理工作提供了詳實(shí)可靠的依據(jù)。
◆數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析
將污染源在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和報(bào)警信息進(jìn)行多角度的分類(lèi)匯總與統(tǒng)計(jì)分析，充分滿(mǎn)足各種統(tǒng)計(jì)要求。以圖標(biāo)、表格、圖形等豐富多樣的形式實(shí)時(shí)展現(xiàn)各排污口設(shè)備的運(yùn)行狀況、污染物排放濃度、流量、排放量等信息，以及污染物排放口的發(fā)展趨勢(shì)與動(dòng)態(tài)。從多種角度和層面來(lái)統(tǒng)計(jì)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提供全面的報(bào)表和統(tǒng)計(jì)圖表。可以按轄區(qū)、按行業(yè)種類(lèi)、按污染物種類(lèi)等多種分類(lèi)方式，生成統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表和統(tǒng)計(jì)圖表。
◆與地理信息系統(tǒng)無(wú)縫集成
本系統(tǒng)將地理信息系統(tǒng)融入其中,利用其強(qiáng)大的地理信息分析功能,結(jié)合環(huán)境數(shù)學(xué)模型,實(shí)現(xiàn)基于地理信息基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、環(huán)境制圖、顯示等功能以及污染源分析、區(qū)域環(huán)境評(píng)價(jià)、預(yù)警應(yīng)急、環(huán)境決策管理等。
◆系統(tǒng)管理
系統(tǒng)管理的主要功能有:用戶(hù)帳號(hào)的管理、監(jiān)測(cè)元素管理、污染行業(yè)管理、監(jiān)測(cè)儀器管理、監(jiān)測(cè)任務(wù)管理等等。
本系統(tǒng)為了保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性，對(duì)于用戶(hù)的權(quán)限將做細(xì)致的區(qū)分，首先用戶(hù)按其的行政級(jí)別有一個(gè)基本的權(quán)限，如市級(jí)用戶(hù)可以查詢(xún)?nèi)形廴酒髽I(yè)的排污情況，區(qū)鎮(zhèn)級(jí)用戶(hù)可以查詢(xún)其轄區(qū)范圍內(nèi)的污染企業(yè)的排污情況。在此基礎(chǔ)上，每個(gè)用戶(hù)又根據(jù)其的工作性質(zhì)得到相應(yīng)的使用權(quán)限，如只讀權(quán)限將讓用戶(hù)只能夠查找信息而不能對(duì)資料進(jìn)行任何的修改，而編輯權(quán)限將讓用戶(hù)對(duì)其所轄企業(yè)的信息有修改等所有的權(quán)限。
6.總結(jié)
將自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算機(jī)以及地理信息系統(tǒng)等信息技術(shù)引入環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,采用*監(jiān)控組態(tài)軟件虹潤(rùn)C(jī)AREER6.0、虹潤(rùn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品建立包括污染源在內(nèi)的各環(huán)境要素在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)污染源進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),動(dòng)態(tài)掌握重點(diǎn)污染源企業(yè)的排污及超標(biāo)情況,對(duì)加強(qiáng)重點(diǎn)污染企業(yè)、流域污染物排放的監(jiān)督、總量控制、防止重大污染事故的發(fā)生, 對(duì)提高我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)信息化水平以及環(huán)境決策與管理能力等都具有重大意義。