重慶化工園WEBs-AX環境在線監測系統

廖璠瑞，張文科，張科

（霍尼韋爾（中國）有限公司 環境自控事業部，重慶 401121）

重慶化工園位于重慶市東郊長壽區境內，將建設成為長江上游最大的綜合性化工基地、化工新材料基地和國家級循環經濟示范園區。重慶化工園管理方需要實時監控園區各企業的污水、廢氣排放和大氣質量情況，為國家環境管理部門提供準確、可靠的數據，并在緊急情況發生時，第一時間掌握園區的整體環境狀況，為應急處理提供決策支持。因此，建設一套重慶化工園的集數據采集、傳輸、統計和發布為一體的環境在線監測系統，為環境管理和應急處理提供可靠的決策支持，就顯得十分必要。

近些年來，隨著環境在線監測系統的投入運行，暴露出許多不足。

1）信息加工處理能力不足。如數據采集端不能直接在WEB頁面發布實時數據，報表、趨勢圖、分析圖等信息處理模塊需要由第三方平臺完成。

2）技術支持與現代管理方法不配套，不能滿足環保部門的決策需求，無法在各職能部門間形成移動和聯動管理。

3）開放性不足，不能完善整合第三方系統。信息封閉，無法形成具有自動比對功能的大容量信息倉庫，妨礙了信息的充分共享和利用。

4）通訊過程受傳輸速率限制，部分系統尚采用“輪詢”工作方式，無法實現真正的實時在線監測。

5）信息阻塞或傳輸中斷，造成數據誤傳、漏傳和少傳，影響數據的整體分析[1]。

針對以上問題，在建設重慶化工園環境在線監測系統中采用了WEBs-AX技術，有效地解決了過去在系統中遇到的問題，實現了高效、可靠的實時環境在線監測和管理。

1 系統功能特點

1.1 完善的信息處理能力

系統能自動導入遠程采集的實時數據，通過對數據進行分析、比對、篩選和處理，及時了解重慶化工園的環境狀況、重點污染源排放趨勢和重點危險源的實時狀態。系統可以查詢污染指數、危險源氣體濃度、空氣質量級別等各類統計數據，并自動生成Excel 和PDF 報表，繪制趨勢圖。系統支持WEB 頁面發布，管理者可以通過電腦、手機或PDA等設備實時監控環境狀況。

1.2 與現代管理方法完美契合

系統運用A-VPN 安全防火墻技術，可設立250級不同的登陸權限，保留2500 條人事記錄，支持多級、多中心、差異化的積木式管理結構，為不同的管理部門服務，并在應急處理時實現不同職能部門間的聯動管理。

1.3 強大的開放性和大容量數據倉

系統支持OPC，BACnet，ModBus，LonWorks 等標準開放性協議，能集成第三方系統，如GIS地理信息系統、視頻監控系統等。支持SQL Server，Oracle，DB2等國際主流數據庫，將數據及時、準確地傳輸至上級服務器，擴展了數據倉容量，并具備自動比對、錄入、報警等功能，充分共享和利用信息。

1.4 高速穩定的實時在線監控

系統支持ADSL，光纖和CDMA遠程數據傳輸方式，改變過去點對點通訊方式，每秒進行1次數據刷新，實現真正的實時在線監控。

1.5 可靠的數據分析功能

系統采集的環境數據分別存儲于現場數采儀和環境在線監測服務器中，并支持斷點續傳功能。若數據傳輸因故中止，由系統自動比照，再將余留數據完整上傳到上端服務器中，保全數據的完整，提升數據分析的可靠性。

2 系統的組成和結構

系統總體分為3部分，即數據采集傳輸系統、數據分析處理系統和數據發布系統，如圖1所示。

圖1 系統的組成和結構Fig.1 System composition and structure

2.1 數據采集傳輸系統

數據采集傳輸系統是整個系統的基礎，負責采集現場環境數據，并傳輸至重慶化工園環境在線監測系統服務器。根據環保部門制定的數據采集頻率要求，設定數據采集儀的時鐘程序并自動采集。現場采集設備包括現場環境探測儀器、WEB-600數據采集儀、安全電源。

2.2 數據分析處理系統

數據分析和處理系統是整個系統的核心部分，主要包括環境在線監測系統服務器、數據庫、環境信息分析軟件。環境在線監測系統服務器經由通訊網絡與現場數據采集儀聯接，通過SQL Server接口與中央數據庫互訪并存儲歷史數據。數據分析處理系統集數據收發、計算、統計、分析于一體。

數據主要來源分別為：大氣監測（空氣溫濕度、顆粒物、臭氧、氣象參數）；重點空氣污染源監測（二氧化硫、氮化物、煙塵量、一氧化碳[2]）；重點水污染源監測（高錳酸鹽指數、pH 值、電導率、溶解氧COD）；重點危險源監測（氫氰酸、液氨、甲醛、甲醇、氰化物）。

2.3 數據發布系統

數據發布系統是整個系統的應用部分，它通過以太網實現與管理者的人機互動，通過WEB頁面查詢環境監測點的實時和歷史數據。系統可查詢各類污染指數、環境級別，生成日報、周報、月報，并通過報表、趨勢圖、柱狀圖、曲線圖實現比對和管理。在WEB 界面上發布實時數據、環境污染指數、超標報警等，并在發生緊急情況時自動連線相關職能部門。

3 系統功能的實現

系統包括數據采集、數據傳輸和處理以及數據統計和信息發布，其功能實現流程如圖2所示。

3.1 數據采集

圖2 系統功能實現流程Fig.2 System function and realization process

現場儀表根據環境狀況提供4～20 mA 電流信號并輸入WEB-600 數據采集儀，數采儀將電流信號轉換為匹配的環境參數和單位，按照設定的邏輯關系計算出所需原始環境數據，遵循時鐘程序存儲在數據采集儀中。

3.2 數據傳輸和處理

WEB-600 數據采集儀通過MD5 加密方式將原始環境數據傳輸至環境在線監測系統服務器[3]，系統比對和篩選數據后，將無誤的數據進行運算處理；同時將設備運行狀態、環境狀態等信息與處理后的環境數據整合，按照國家規定和環保局的規范要求，與重慶化工園中央數據庫服務器實現信息對接和存儲。

3.3 數據統計和信息發布

面對大量復雜的自動檢測、遠程傳輸得來的信息，需要由大型數據庫系統進行處理和存儲。本系統采用SQL Server 2003大型關系數據庫管理系統加以解決，因其具有數據獨立性、共享性、最小冗余、嚴密的數據邏輯、完善的數據保證措施等特性，當數據存儲方式和邏輯結構發生變化時，不需要改變用戶應用端程序[4]。系統采用B/S 結構，方便進一步的制作分析。系統本身支持WEB頁面發布功能，支持無限量用戶訪問，管理者可以通過WEB網頁查詢實時和歷史環境數據，導出污染趨勢圖、環境報表和進行數據比對。通過與SQL Server數據庫的信息交互，將環境數據應用于第三方管理平臺。

4 結語

在環境在線監測技術日漸成熟的的今天，實時監控環境狀態并通過WEB 頁面發布和遠程管理是環境管理科學化、信息化的發展方向。重慶化工園環境在線監測系統采用了WEBs-AX技術，能夠遠程實時監控環境狀態，提供完整、可靠的數據分析報告，完善的集成第三方系統并建立大容量數據倉庫。系統自動采集、比對和處理環境數據，并發布于WEB 頁面，為各管理部門提供準確、及時的決策支持。系統的成功運用，將提升重慶市的環境管理水平，強化社會的環境保護意識，為環鏡保護工作作出貢獻。

[1]徐光.環境在線監測監控管理與發布系統[J].中國環境監測，2006，8（4）：22—24.

[2]朱齊，王磊.新型大氣污染氣體綜合監控系統[J].自動化技術與應用，2004，23（6）：38—39.

[3]SATO KAZUO.Automotive Engine Exhaust Gas Environmental Pollution and Environmental Control Measures [J].Shibaura Inst of Technol，2002，38（11）：176—180.

[4]吳邦燦，費龍.現代環境監測技術[M].北京：中國環境科學出版社，2005：133.