基于云計算的化工環保物聯網監控系統設計

楊東澤　邵學成　劉江南

摘? 要：我國化工企業的環境污染問題日趨嚴重，控制污染源企業的排污量是目前亟待解決的重要問題，然而，目前國家在環保領域的監測治理手段有限，無法為監管部門提供有效的決策依據。本文以化工企業環境綜合管理為目的，以物聯網技術作為環境感知的應用支撐，以云計算作為化工環保信息化的服務平臺，以熵值法作為的環保評價的手段，擬構建一個基于云計算的化工環保物聯網監控系統，實現化工企業污染源的在線監測、預警、智慧分析、決策，實現智慧管理，以促進污染減排、防范環境風險。

關鍵詞：智慧化工;環保;監控系統

一、智慧化工環保物聯網監控系統架構設計

智慧化工環保物聯網智能監控系統主要由不同功能的監測儀器、PC終端、手持終端和服務器組成。系統在監測點設置監測儀器，儀器通過各種通訊信道與環境監控中心的服務器相連構建成物聯網，實現在線實時通訊。監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、水質參數檢測系列傳感器等;智能儀表采用stm8s系列單片機為核心設計;通信方式采用通用串口通訊、M-Bus通訊、無線Zigbee通訊、藍牙通訊、紅外通訊、GPRS通訊和wifi通訊等方式。系統由功能化模塊構成，具有化工污染源檢測的針對性，可獨立使用，也可組網使用，可實現化工企業廢水、廢氣、大氣環境、水質、環境噪聲等在線監測，同時應用無線網絡技術構建物聯網，通過PC終端或者手機實現監測點信息的實時查詢。

二、可視化的化工環保物聯網監控管理平臺搭建

可視化的化工環保物聯網監控管理平臺包括服務器系統、PC客戶端管理系統和移動智能終端管理系統。服務器系統為后臺服務軟件;PC客戶端管理系統以GIS信息管理平臺為主，該平臺可以顯示各個監測點的所有信息，顯示信息包括：廢水（氣）流量、監測因子、排放標準限值、最近一次有效性審核日前及合格情況、在線監測的歷史數據和當前實時數據等;移動智能終端管理系統以PDA或手機功能為主，可以實時查詢污染源、查詢監測數據、采集傳感器數據等功能。

三、基于云計算的數據資源層的構建

數據資源層是化工環保數據資源中心，按照國家及地方相關法規，制定數據存儲、數據交換、數據共享等各類標準和規范，再按照標準規范對環境數據梳理、分類、設計，消除數據孤島，實現數據流通。云計算資源中心是所有化工環保信息化業務應用的基礎，包括計算資源中心和數據資源中心兩個部分。計算資源中心采用虛擬化技術建設，通過建立環保行業云為化工環保各系統提供虛擬化計算資源，實現計算資源的合理利用分配及調度，降低各子系統的建設和維護成本。數據資源中心能夠屏蔽內部結構，采用云計算技術對外提供開放的數據訪問接口，實現一數多用。

四、基于熵值法的環保評價方法的研究

熵是系統狀態不確定性的一種度量。應用熵可以度量評價指標體系中指標數據所蘊含的信息量，并依此確定各指標的權重。而熵值法是根據各個指標的變異程度來確定指標權數，能很好地避免了人為的隨意性而造成的賦權偏差，所以系統越有序，則信息量越大，不確定性就越小，熵也就越小;反之，系統越混亂，熵就越大。根據這一特性，可以用熵值來判斷某個指標的離散程度，指標的離散程度越大，該指標對評價結果的影響越大。

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

參考文獻

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基金項目：2018年國家級大學生創新創業項目—基于云計算的化工環保物聯網監控系統設計與應用（201811488013）資助。