環(huán)境自動監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

楊昆

摘 要：實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)管的科學化、自動化、信息化和可視化，是提升決策支持能力，提高現(xiàn)代化環(huán)保工作水平，增強污染監(jiān)管效能的可靠保證，也是解決環(huán)境保護的根本途徑之一。該文的研究成果為環(huán)境監(jiān)控自動化提供了系統(tǒng)的支持，并為環(huán)境管理提供了可靠的信息化途徑。進行環(huán)境自動監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，該系統(tǒng)以自動分析儀器為核心，應用現(xiàn)代傳感器、自動測量、自動控制、計算機技術和相關專業(yè)軟件組成的一套綜合性的自動監(jiān)測體系，為環(huán)境管理、規(guī)劃和決策提供實時、準確的監(jiān)控信息。

關鍵詞：環(huán)境自動監(jiān)控 信息系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集 設計開發(fā)

中圖分類號：TP315 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（c）-0127-02

近年來，隨著我國工業(yè)化和城市化進程的加快，我國的環(huán)境安全問題也日益凸顯。信息化技術對環(huán)境問題的監(jiān)管支撐作用十分突出，尤其是在治污減排工作中，環(huán)境自動監(jiān)控系統(tǒng)建設已然成為重點建設任務。建立一個高效、快捷、安全的環(huán)境自動監(jiān)測網(wǎng)絡十分必要，使其能為環(huán)境管理部門準確掌握污染企業(yè)、大氣監(jiān)測點、地表水監(jiān)測點以及其他監(jiān)測點的實時數(shù)據(jù)，掌握重點污染企業(yè)主要污染因子的排放總量，并對企業(yè)的污染治理設施的運行狀況進行實時監(jiān)督，對排污費的收繳、稽查起到監(jiān)督作用，為決策提供參考。

1 總體結構設計

環(huán)境自動監(jiān)控信息系統(tǒng)是以自動分析儀器為核心，應用現(xiàn)代傳感器技術、自動測量技術、自動控制技術、計算機技術和相關的專用分析軟件和網(wǎng)絡技術所組成的一套綜合性的自動監(jiān)測體系，可對排污單位污染物排放情況和環(huán)境質量狀況進行實時、連續(xù)自動監(jiān)控，對具有地理屬性和空間屬性的數(shù)據(jù)信息進行綜合分析與管理，及時做出相應反饋，為環(huán)境管理、規(guī)劃、決策和研究提供必需而充實的監(jiān)測信息。

2 平臺主要設計

2.1 環(huán)境自動監(jiān)測監(jiān)控信息化網(wǎng)絡

基于VPN的網(wǎng)絡互通互連，安全可靠，系統(tǒng)以B/S結構為主，實現(xiàn)各種信息的共享和集成，包括廢氣自動監(jiān)控、水污染源監(jiān)控、水環(huán)境質量監(jiān)控、大氣環(huán)境質量監(jiān)控信息等。

2.2 智能數(shù)據(jù)采集與高可靠性傳輸

數(shù)據(jù)采集儀器能夠實現(xiàn)智能化的數(shù)據(jù)采集，內(nèi)置的多規(guī)約轉換的適配器，能夠智能化的處理各種不同的采集規(guī)約，能夠支持各種廠家的自動監(jiān)測設備，支持各種通訊規(guī)約，可以同各監(jiān)測站點的自動監(jiān)測設備進行通訊、控制設備、采集監(jiān)測數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用一套數(shù)采儀的遠程參數(shù)配置軟件，該軟件通過TELNET、FTP，TCP/IP網(wǎng)絡向數(shù)采儀發(fā)送設置參數(shù)的命令，設置數(shù)采儀的相關參數(shù)，從而作到支持各種廠家的自動設備和通訊規(guī)約。數(shù)采儀支持多發(fā)功能，向省環(huán)保廳數(shù)據(jù)中心、地市監(jiān)測站同時發(fā)送采集數(shù)據(jù)，前置SCADA系統(tǒng)，將數(shù)采儀傳輸過來的數(shù)據(jù)分析處理后，存儲在內(nèi)存數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫當中，從系統(tǒng)的底層保證了自動監(jiān)測數(shù)據(jù)的一致性。

2.3 數(shù)據(jù)采集傳輸體系

保證數(shù)據(jù)一致性，數(shù)據(jù)中心的自動監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，同下級環(huán)境監(jiān)測站的自動監(jiān)測數(shù)據(jù)庫形成了一個自動監(jiān)測系統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)庫體系，這些數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)結構差異很大，而且來自不同的廠商，因此保持數(shù)據(jù)的一致性是一個復雜的問題。為了能夠統(tǒng)一全省環(huán)境自動監(jiān)測數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集傳輸體系，我們開發(fā)了一套完整、規(guī)范、統(tǒng)一的環(huán)境自動監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸、處理、分析軟件。

2.4 開發(fā)技術與環(huán)境自動監(jiān)測業(yè)務的無縫集成

該系統(tǒng)基于三層結構體系，以C#、ASP.NET、DELPHI、C++BUILDER作為開發(fā)平臺，涵蓋了全省環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)的所有業(yè)務，從前端數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)胶笈_數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理與以及基于WEB的綜合查詢，報表打印，能夠很好的為環(huán)境監(jiān)測工作服務。

3 數(shù)據(jù)庫設計

3.1 系統(tǒng)采用了內(nèi)存數(shù)據(jù)庫提高查詢性能

系統(tǒng)基于內(nèi)存數(shù)據(jù)庫和規(guī)約適配器技術，能夠適應不同的通訊規(guī)約，能夠將數(shù)采儀傳輸過來的數(shù)據(jù)分析處理后，存儲在內(nèi)存數(shù)據(jù)庫和關系數(shù)據(jù)庫當中。采用獨有的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術（ExtremeDB），使前端的WEB程序，直接從內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中讀寫數(shù)據(jù)，大大提高數(shù)據(jù)訪問速度。

3.2 據(jù)庫設計能夠很好的支持海量數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)庫設計時充分注意數(shù)據(jù)庫的可擴展性。在數(shù)據(jù)庫設計時遵循由頂向下的原則，在數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)時要由底向上，逐個開發(fā)實現(xiàn)，從而保證新開發(fā)的應用程序可以很容易地共享已建立數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。另外也很容易地對已建立的數(shù)據(jù)庫進行擴展，增加數(shù)據(jù)種類。

根據(jù)該系統(tǒng)有關的地理數(shù)據(jù)、運行管理、污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的要求，我們設計出一套合理的數(shù)據(jù)庫體系，使之在冗余度和可操作性等方面有一個合理的平衡和可擴充性。系統(tǒng)通過建立索引、分區(qū)等技術，提高海量數(shù)據(jù)的查詢性能。

3.3 分布式開放式的系統(tǒng)

良好的擴展性和兼容性。系統(tǒng)采用開放式和分步式的多層結構，有很強的兼容性功能，可以靈活配置，可大可小，能夠適應省市縣三級環(huán)保局。

4 數(shù)據(jù)內(nèi)容

4.1 環(huán)保自動監(jiān)測基礎數(shù)據(jù)

內(nèi)容包括污染源水類、污染源煙氣、大氣質量、地表水質、城市噪聲等五個大類的100種以上的監(jiān)測數(shù)據(jù)種類，還包括儀表運行狀態(tài)、設備開關量等監(jiān)測數(shù)據(jù)種類，數(shù)據(jù)采樣和存儲間隔頻率高，并可動態(tài)設置，數(shù)據(jù)可長期存放。

4.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫其它監(jiān)測的數(shù)據(jù)

包括電源、空調電流、室溫等監(jiān)控子站的環(huán)境數(shù)據(jù)、自動水樣采集器的采集狀態(tài)數(shù)據(jù)以及企業(yè)排污治理設施運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，可長期存放，數(shù)據(jù)采樣和存儲間隔設置合理，可以通過數(shù)據(jù)交換接口，將有關設施的運行和管理數(shù)據(jù)引入和轉化，存儲到該系統(tǒng)的管理數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)庫中，按實際需求還包括水污染源監(jiān)測站基本信息表、地表水水質監(jiān)測點信息表、入河排污口基本信息表、物理特性項目數(shù)據(jù)表、入河排污口排污量統(tǒng)計表、污染事件數(shù)據(jù)表、項目評價標準表、評價對象基本情況表、評價對象與水質監(jiān)測站關系表、數(shù)據(jù)字典等內(nèi)容，數(shù)據(jù)可以永久存放。系統(tǒng)能夠按照一定編號存儲水污染源監(jiān)控站（點）水樣采樣口的有關的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)，并可根據(jù)需要增加建設其他所需的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容。

根據(jù)現(xiàn)有其它監(jiān)測運行數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫的特點，設計該系統(tǒng)的其它監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。通過數(shù)據(jù)交換接口，將有關設施的運行和管理數(shù)據(jù)引入和轉化，存儲到該系統(tǒng)的管理數(shù)據(jù)庫。

5 結語

系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)已經(jīng)應用于省、市、縣三級環(huán)保部門的環(huán)境執(zhí)法、總量減排、排污收費、以獎代補、環(huán)境統(tǒng)計等實際工作中。該系統(tǒng)廣泛應用于某省各級環(huán)保部門的環(huán)境業(yè)務監(jiān)管中，有效提高了環(huán)境監(jiān)管水平，為地表水環(huán)境監(jiān)管、城市空氣質量監(jiān)控、廢水污染源及廢氣污染源監(jiān)控能力的進一步增強奠定了有力的技術基礎。

參考文獻

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