基于云计算的化工环保物联网监控系统设计

杨东泽　邵学成　刘江南

摘  要：我国化工企业的环境污染问题日趋严重，控制污染源企业的排污量是目前亟待解决的重要问题，然而，目前国家在环保领域的監测治理手段有限，无法为监管部门提供有效的决策依据。本文以化工企业环境综合管理为目的，以物联网技术作为环境感知的应用支撑，以云计算作为化工环保信息化的服务平台，以熵值法作为的环保评价的手段，拟构建一个基于云计算的化工环保物联网监控系统，实现化工企业污染源的在线监测、预警、智慧分析、决策，实现智慧管理，以促进污染减排、防范环境风险。

关键词：智慧化工;环保;监控系统

一、智慧化工环保物联网监控系统架构设计

智慧化工环保物联网智能监控系统主要由不同功能的监测仪器、PC终端、手持终端和服务器组成。系统在监测点设置监测仪器，仪器通过各种通讯信道与环境监控中心的服务器相连构建成物联网，实现在线实时通讯。监测仪器由不同类型的传感器、智能仪表单元和多种通信方式构成。其中，传感器包括：气体传感器、噪声传感器、光敏传感器、粉尘传感器、水质参数检测系列传感器等;智能仪表采用stm8s系列单片机为核心设计;通信方式采用通用串口通讯、M-Bus通讯、无线Zigbee通讯、蓝牙通讯、红外通讯、GPRS通讯和wifi通讯等方式。系统由功能化模块构成，具有化工污染源检测的针对性，可独立使用，也可组网使用，可实现化工企业废水、废气、大气环境、水质、环境噪声等在线监测，同时应用无线网络技术构建物联网，通过PC终端或者手机实现监测点信息的实时查询。

二、可视化的化工环保物联网监控管理平台搭建

可视化的化工环保物联网监控管理平台包括服务器系统、PC客户端管理系统和移动智能终端管理系统。服务器系统为后台服务软件;PC客户端管理系统以GIS信息管理平台为主，该平台可以显示各个监测点的所有信息，显示信息包括：废水（气）流量、监测因子、排放标准限值、最近一次有效性审核日前及合格情况、在线监测的历史数据和当前实时数据等;移动智能终端管理系统以PDA或手机功能为主，可以实时查询污染源、查询监测数据、采集传感器数据等功能。

三、基于云计算的数据资源层的构建

数据资源层是化工环保数据资源中心，按照国家及地方相关法规，制定数据存储、数据交换、数据共享等各类标准和规范，再按照标准规范对环境数据梳理、分类、设计，消除数据孤岛，实现数据流通。云计算资源中心是所有化工环保信息化业务应用的基础，包括计算资源中心和数据资源中心两个部分。计算资源中心采用虚拟化技术建设，通过建立环保行业云为化工环保各系统提供虚拟化计算资源，实现计算资源的合理利用分配及调度，降低各子系统的建设和维护成本。数据资源中心能够屏蔽内部结构，采用云计算技术对外提供开放的数据访问接口，实现一数多用。

四、基于熵值法的环保评价方法的研究

熵是系统状态不确定性的一种度量。应用熵可以度量评价指标体系中指标数据所蕴含的信息量，并依此确定各指标的权重。而熵值法是根据各个指标的变异程度来确定指标权数，能很好地避免了人为的随意性而造成的赋权偏差，所以系统越有序，则信息量越大，不确定性就越小，熵也就越小;反之，系统越混乱，熵就越大。根据这一特性，可以用熵值来判断某个指标的离散程度，指标的离散程度越大，该指标对评价结果的影响越大。

根据熵值法的基本原理，本项目以化工企业的不同区域为排污量评估区域，以日常监测的主要污染物（如化学需氧量、氨氮、污水、烟尘、二氧化硫和氮氧化物等）为评价指标。研究一种基于熵值法的区域排污量评价模型，进而对模型进行分析计算，实现对各个待评区域进行排污量评价分析，为企业环保部门的决策分析和有效控制监控区域下的排污上升趋势提供有力的支持。

参考文献

[1] 杨子江.物联网：提升环境监控能力的抓手.环境保护.2010，（8）：29--31

[2] 郭慧鹏.物联网：开辟环保新道路的一把利器.中国经济导报.2011.2194：C03

[3] 郭慧鹏.如何破解环保物联网应用难题.高科技与产业化.2012，（189）：22--24

基金项目：2018年国家级大学生创新创业项目—基于云计算的化工环保物联网监控系统设计与应用（201811488013）资助。