环保监控系统的设计与实现

赵迎春，贾志刚，卜祥涛

(1.营口职业技术学院电气电子工程系，辽宁营口 115000；2.营口职业技术学院电教中心，辽宁营口 115000)



环保监控系统的设计与实现

赵迎春1，贾志刚1，卜祥涛2

(1.营口职业技术学院电气电子工程系，辽宁营口 115000；2.营口职业技术学院电教中心，辽宁营口 115000)

目前我国经济发展与环境资源的矛盾日趋尖锐，深入推进环境信息化建设势在必行。本文设计了以中心管理平台为核心，依托前端的现场环保监测设备，运用通信网络、计算机控制等先进技术，全方位、全天候的环境监测和监控体系。并阐述了系统的总体设计方案，详细介绍了中心管理平台主要应用系统和具体的环保监测仪器。事实证明，该系统提高了环境质量的实时监测和分析能力，提高了污染源的监控和管理水平。

环保监控；中心管理平台；通信网络；实时监测；污染源

目前，我国环境保护的形势非常严峻，加强环境信息化建设迫在眉睫。现有的环保监测工作存在诸多问题，比如在环保监测具体实施过程中，很多监测点是手工采样监测，即费时又费力，而且不能在线实时监控。由此，本文提出了基于通信网络的环保监控系统。

1 总体设计方案

环保监控系统是面向政府环保管理机构和大中型企业，以强大的中心管理平台为核心，依托前端的现场环保监测设备，运用通信技术、计算机接入技术、传感器技术、数据抗干扰采集技术、数据库等先进技术，建立全方位、全天候、立体化的环境监测和监控体系[1]。整个系统主要由中心管理平台、通信网络、监测现场和监控中心四部分组成，通过各个组成部分之间的互联，实现系统的数据交互与管理[2]。系统结构如图1所示。

中心管理平台实现环保监控的统一管理、业务统计和分析、数据备份、视频分发等功能。通过通信网络实现中心管理平台、监测现场、监控中心的信息互联，通信网络通常采用光纤专网的方式。监测现场主要分为自然环境监测现场和污染源企业监测现场。前端采集设备主要分为监测数据采集仪器和视频监控设备。监控中心通过城域网/局域网与中心管理平台相连，通常也采用光纤专网接入。

2 中心管理平台主要应用系统

环保监控系统的平台架构如图2所示，中心管理平台主要应用系统是整个系统中非常重要的组成部分。

2.1 环境质量监测子系统

采用专用监测仪器采集水质、空气、噪音等数据(如空气中SO2含量、噪音分贝等)，通过通信网络向监控中心传输，监控中心将监测数据存储到数据库中，同时对监测数据进行分析和管理，并将所需数据发布在系统中[3]。

图1 系统结构图

图2 系统平台架构图

2.2 污染源在线监控子系统

对污水、烟气尘、噪声等污染源的污染状况进行实时监控，并对数据进行有效审核，对超标排放的监测点自动报警(如化学需氧量COD超标、SO2超标等)，通过网络或短信通知相关人员；按用户自己定义的条件格式查询历史数据，进行统计分析、数据导出等操作等[4]。

2.3 工况在线监控子系统

在污染源企业的污染治理设施上安装多种监测设备，采集信号通过通信网络向监控中心实时传送，监控中心通过软件进行远程监控分析[5]。

2.4 环保视频监控子系统

主要对地表水污染、单位污水排放口等情况进行监控。针对各重点区域的监控，主要采取广域的大范围监控和重点污染源的小范围监测。监控又可分为半自动实时监控和人工监控两种方式。实时监控显示时选择MPEG4压缩算法，可实现12路图像同时调用显示。视频画面一般按照GIF格式进行回传，帧率为8～15帧/秒，流量为150～200M/小时。

3 环保监测仪器

3.1 污水在线监测

CODcr水质监测仪能对工业污水等直接测量。该仪器采用380nm紫外分光光度法分析，有色废水不干扰测量结果；具有超大量程0～20000mg/L并可扩充等。氨氮水质监测仪能够长期自动监测各种水体中的NH3-N。监测仪装配了半导体冷井恒温装置，使光电传感器和气液分离器始终工作在18℃左右，以消除环境温度变化引起的测量误差。

3.2 烟气在线监测

SO2、NOx烟气分析仪的特点是精确度高和操作方便，具有RS485和RS232通讯接口。分析仪具有自我诊断功能，包括检测电源/传感器的失效、超出量程、采样烟气流量不足等。颗粒物分析仪可同时显示颗粒物浓度和不透明度；具有国家环保局规定的极限值、镜头污染极限值等报警功能；具有反吹风气幕保护功能；支持长距离和高温测量。烟气采样器适用采样高温、高湿、高浓度粉尘的排放气体。采样器包括不锈钢采样管，粉尘过滤器及温控加热器。粉尘过滤器的过滤精度为1μm，温控加热器在0～350℃可调。

3.3 空气在线监测

SO2监测仪采用紫外荧光法监测SO2气体；CO监测仪采用非分散红外吸收技术监测CO气体；颗粒物监测仪采用β射线法监测颗粒物；气象五参数监测仪能对温度、相对湿度等气象因素进行实时监测。

3.4 噪声在线监测

在噪声监测系统中，接有显示屏、气象模块和GPS定位系统，控制单元将实时数据发送给显示屏显示，从气象模块中读入气象数据并保存，从GPS中读入地理信息并保存。

3.5 数据采集仪

数据采集仪采用LAN网络传输，同时支持无线通讯GPRS/CDMA和有线通讯ADSL/LAN，具有永久在线功能；传输模块内置式，并兼容WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA的传输接口；平均无故障工作时间达到10000小时以上。

4 结语

在辽宁某环保监控系统中，监测企业226家，监控点2350个(传感器与视频监控点比例为1∶2)，中心管理平台的视频数据存储周期为1个月，监控中心同时在线访问用户数可多达20人。基于通讯网络的环保监控系统构建了重点污染源的信息化管理网络，提高了环境质量的实时监测和管理能力。

[1]郭小拓.基于GPRS的远程环保监控系统的研究与设计[D].杭州:浙江工业大学,2008.

[2]赵迎春.校车智能监控系统的设计与研究[J].自动化技术与应用,2015(2):30-32.

[3]王威.省级污水处理厂GPRS无线数据传输监测系统设计与实施[J].环境保护与循环经济,2009(3):30-32.

[4]张如昌.环境信息系统建设及思考[D].北京:北京邮电大学,2007.

[5]邹云娣.污染物总量减排监管机制探讨[J].科技创新导报,2008(28):115-116.

Design and Implementation of Environmental Monitoring System

ZHAO Ying-chun1, JIA Zhi-gang1, PU Xiang-tao2

(1.Department of Electrical and Electronic Engineering, Yingkou Vocational Technology College, Yingkou Liaoning 115000, China; 2.Audio-visual Center, Yingkou Vocational Technology College, Yingkou Liaoning 115000, China)

At present, The contradiction between China’s economic development and environmental resources is becoming increasingly acute, Further promotion the construction of environmental information is imperative. The paper designs a all-round, all-weather environmental monitoring and control system as the core of the central management platform, relying on the front-end field environmental monitoring equipment and using of communication networks, computer control and other advanced technology. The paper expounds the overall design scheme of the system, and introduces the main application systems of the central management platform and the specific environmental monitoring instruments in detail. Facts have proved that the system has improved the ability of real-time monitoring and analysis of environmental quality and improved the level of pollution sources’ monitoring and management.

environmental monitoring; central management platform; communication networks; real time monitoring; pollution sources

2016-03-21

辽宁省2012年科研规划项目“电气自动化专业理实一体化课程设计与实践研究”(LZY11194)；辽宁省“十二五”高等教育科研课题“高等职业院校生产性实训基地建设与探索”(GHYB110134)；辽宁省2014年专项研究课题“高职电气自动化理实一体化教学模式的创新与实践”(2014071-1)。

赵迎春(1978- )，女，副教授，硕士，从事计算机网络技术和PLC应用技术研究。

TP277.2

A

2095-7602(2016)08-0042-03