企業(yè)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

李金鋒

【摘要】“生產(chǎn)發(fā)展、生活高檔、生態(tài)良好”為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目標(biāo)，為達(dá)到經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，滿足人類日益豐富的物質(zhì)生活，必須建立環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，確保其設(shè)計(jì)的合理性，才能改變企業(yè)發(fā)展模式，才能達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。為此，本文主要對(duì)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理、企業(yè)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及管理措施進(jìn)行了分析與探究，以期全面提升環(huán)境質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】企業(yè)發(fā)展；環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；管理措施；原理；空氣監(jiān)測(cè)；水質(zhì)監(jiān)測(cè)；噪聲監(jiān)測(cè)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境問題得到了人們的普遍關(guān)注。因手段與方法制約，傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)已無法適應(yīng)環(huán)保管理要求，環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)，為評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量、監(jiān)控污染源提供了強(qiáng)有力的保障。作為國家環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)監(jiān)控的對(duì)象，企業(yè)通過環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立，可達(dá)到國家節(jié)能減排的目標(biāo)。目前大多數(shù)企業(yè)都裝設(shè)了環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備與零散系統(tǒng)，但還存有諸多問題，如信息化、系統(tǒng)化與完整性。為此必須從實(shí)際出發(fā)，建立完整的企業(yè)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本文通過對(duì)開放性、靈活性、兼容性等因素的充分考慮，采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)客觀、可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

一、環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理

環(huán)境監(jiān)測(cè)具有大量環(huán)境參數(shù)，通常分為2種：手工監(jiān)測(cè)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)。化學(xué)分析法、重量法等為手工監(jiān)測(cè)的主要方式，其后逐漸向儀器分析法發(fā)展，檢測(cè)項(xiàng)目所需參數(shù)也大幅度增多，監(jiān)測(cè)范圍逐步向水與廢水、空氣與廢氣等方面擴(kuò)展。手工監(jiān)測(cè)具有廣泛的適應(yīng)范圍，但其具有較長(zhǎng)的監(jiān)測(cè)周期，無法達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。

環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)因子構(gòu)成部分為氣象參數(shù)、氣體成分參數(shù)、水體中的離子濃度等，顆粒物、二氧化硫、一氧化碳等都為監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。根據(jù)類別通?？煞譃榭諝赓|(zhì)量監(jiān)測(cè)、噪聲監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等。

因目的不同環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)置的側(cè)重點(diǎn)也存有極大的區(qū)別，但其基本構(gòu)成基本相同，如圖1所示。系統(tǒng)支持可動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)，保證系統(tǒng)始終處于正常運(yùn)行狀態(tài)。質(zhì)量保證可校核系統(tǒng)，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)確性、可靠性。監(jiān)控中心則對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)跟蹤，以此分析、整理數(shù)據(jù)，并進(jìn)行預(yù)警發(fā)布及污染情況報(bào)告。

由低層向上層劃分，整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次可分為3個(gè)層次，如現(xiàn)場(chǎng)層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)采集與處理。具體內(nèi)容如下：

現(xiàn)場(chǎng)層：數(shù)據(jù)采集傳輸儀與各類監(jiān)測(cè)、采樣設(shè)備為該層次的主要內(nèi)容，其功能為采集、儲(chǔ)存、發(fā)送與命令接受數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)傳輸層：是指數(shù)據(jù)傳輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，其方式分為2種：有線、無線。

數(shù)據(jù)采集與處理層：利用網(wǎng)絡(luò)傳輸層與現(xiàn)場(chǎng)層互相通訊、數(shù)據(jù)交換及下達(dá)指令，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)層數(shù)據(jù)采集與集中遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。數(shù)據(jù)采集層在校驗(yàn)解碼采集或現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)上傳的數(shù)據(jù)后，利用Web Service服務(wù)模式向數(shù)據(jù)處理中心上傳。

二、企業(yè)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

企業(yè)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需對(duì)多種因素進(jìn)行充分考慮，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，該系統(tǒng)不僅要具備在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀表、視頻攝像監(jiān)視裝置、網(wǎng)絡(luò)集成等設(shè)備，還需與底層匯編語言等相結(jié)合，是一個(gè)集環(huán)保數(shù)據(jù)多功能于一體的系統(tǒng)，要求其能夠達(dá)到數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)、監(jiān)視、分析與管理的目標(biāo)。以企業(yè)環(huán)保信息中心為主體，進(jìn)行企業(yè)范圍內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)信息網(wǎng)的建立，通過各類方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理與統(tǒng)計(jì)，以此對(duì)企業(yè)污染源具體情況進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握，為治理環(huán)境提供可靠依據(jù)。

1、系統(tǒng)圖形功能設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上編輯與控制圖形的目的，需設(shè)計(jì)強(qiáng)大的交互圖形開發(fā)功能，以此為圖形界面、各類圖形元件制作提供便利，并實(shí)現(xiàn)圖形管理、建模與完善監(jiān)控系統(tǒng)的作用。如矢量化圖形的功能為縮放、分層、旋轉(zhuǎn)與組合復(fù)用等。在系統(tǒng)圖形功能設(shè)計(jì)中要求各類設(shè)備分布信息能夠綜合直觀顯示及表達(dá)，并監(jiān)視設(shè)備采集的參數(shù)信息，并進(jìn)行數(shù)據(jù)直接統(tǒng)計(jì)。在一張表示企業(yè)廠區(qū)地理位置的平面圖內(nèi)全部信息都可顯示，通過對(duì)地圖上某一監(jiān)控目標(biāo)的點(diǎn)擊，可監(jiān)控此對(duì)象信息，通過顯示的詳細(xì)信息，對(duì)該對(duì)象進(jìn)行操作。與此同時(shí)，聲光報(bào)警可運(yùn)用于超標(biāo)數(shù)據(jù)，對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)功能加以完善。

2、數(shù)據(jù)基本處理與歸檔

系統(tǒng)設(shè)計(jì)中標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)以歸檔為目的，需對(duì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)加以充分考慮，要求其具備安全、可靠與功能強(qiáng)大等特點(diǎn)。根據(jù)時(shí)間段數(shù)據(jù)，進(jìn)行過程數(shù)據(jù)歸檔，由管理員設(shè)定時(shí)間段劃分，整體而言，可選取永久保存方式運(yùn)用于歷史數(shù)據(jù)。同時(shí)數(shù)據(jù)管理人機(jī)界面也需設(shè)計(jì)于系統(tǒng)內(nèi)，如查詢界面、設(shè)定界面。

3、各子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成

企業(yè)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為大系統(tǒng)，其組成部分為子系統(tǒng)6個(gè)與監(jiān)控中心1個(gè)，預(yù)留發(fā)展接口。具體如下：

（1）空氣質(zhì)量連續(xù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。為對(duì)區(qū)域內(nèi)污染物時(shí)空分布等情況進(jìn)行全面掌握，需選取集合圖形布點(diǎn)方式與功能區(qū)域布點(diǎn)方式，設(shè)計(jì)空氣質(zhì)量連續(xù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)中，需對(duì)主導(dǎo)風(fēng)向、地形、污染物污染現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)等進(jìn)行充分考慮，同時(shí)對(duì)周邊環(huán)境內(nèi)極易產(chǎn)生的干擾因素加以排除，并將一個(gè)背景對(duì)照點(diǎn)設(shè)置于和監(jiān)測(cè)區(qū)域主導(dǎo)風(fēng)向上風(fēng)向遠(yuǎn)離位置。同時(shí)對(duì)空氣質(zhì)量連續(xù)監(jiān)測(cè)子站（2個(gè)）增加設(shè)置，每個(gè)子站采樣標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置，需進(jìn)行公共輔助設(shè)施配置，如電源空調(diào)、通訊光纜等。

（2）固定污染源煙氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。假設(shè)每小時(shí)20萬平方米風(fēng)量的大型固定污染源在線監(jiān)測(cè)安裝，各個(gè)點(diǎn)位需進(jìn)行公共輔助設(shè)施的配備。設(shè)計(jì)時(shí)可采用2種方式：第一，公用熱工信號(hào)與環(huán)保信號(hào)，這種情況下可部分重用環(huán)境監(jiān)測(cè)信號(hào)能與能源熱工信號(hào)，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃統(tǒng)一，同時(shí)由能源信號(hào)轉(zhuǎn)接入環(huán)境監(jiān)測(cè)信號(hào)，避免建設(shè)重復(fù)。第二，環(huán)保信號(hào)專用。

（3）水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備需分別安裝于總排口與車間排口位置，按照工藝段污染源與主要污染因子特征，車間排口監(jiān)測(cè)項(xiàng)目不僅要對(duì)傳統(tǒng)PH流量進(jìn)行充分考慮，還需對(duì)油分、氨氮等監(jiān)測(cè)因子加以重視。按照循環(huán)冷卻水系統(tǒng)內(nèi)部檢測(cè)PH等水質(zhì)參數(shù)，對(duì)接入監(jiān)控中心進(jìn)行充分考慮。其具體監(jiān)測(cè)點(diǎn)位設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位設(shè)計(jì)

（4）噪聲在線子系統(tǒng)。

因噪聲點(diǎn)位便于移動(dòng)，配置較為靈活，可根據(jù)企業(yè)需求進(jìn)行點(diǎn)位數(shù)量確定。通過數(shù)據(jù)采集模塊現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可自動(dòng)進(jìn)行噪聲信息采集，利用RS232接口和GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端連接，此時(shí)，數(shù)據(jù)處理、協(xié)議封裝工作由GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器進(jìn)行，并向GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。（5）視頻監(jiān)控子系統(tǒng)。通常選取室內(nèi)外2個(gè)屏，投影方式為室內(nèi)形式，大屏為室外形式。根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況安裝視頻監(jiān)控，一般安裝于制高點(diǎn)。利用視頻線與控制線將前端攝像機(jī)輸出連接至視頻編碼器，通過視頻編碼器達(dá)到統(tǒng)一視頻信號(hào)數(shù)字化的目的。隨后利用MPEG—4算法壓縮視頻，根據(jù)TCP/IP協(xié)議將以上數(shù)據(jù)打包，向主干網(wǎng)絡(luò)接入。

（6）監(jiān)控中心。確保在線系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的質(zhì)保實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)為構(gòu)成監(jiān)控中心投資預(yù)算的主要成分。監(jiān)控中心能對(duì)生產(chǎn)單元的排污濃度、附近空氣質(zhì)量、噪聲及廢水排放情況等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。監(jiān)控中心還應(yīng)做好數(shù)據(jù)匯聚與環(huán)保數(shù)據(jù)倉庫工作，在分析、整理、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)后，及時(shí)對(duì)環(huán)境狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

三、企業(yè)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理措施

1、為確保環(huán)境監(jiān)測(cè)的及時(shí)性、準(zhǔn)確性與科學(xué)性，達(dá)到生態(tài)環(huán)境改善與保護(hù)的目的，必須提高企業(yè)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理水平。通過環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)的建立，相關(guān)人員需對(duì)環(huán)境質(zhì)量狀況進(jìn)行綜合評(píng)定與定期發(fā)布。同時(shí)在數(shù)據(jù)采集、傳輸時(shí)必須確保信息的真實(shí)性，避免人為破壞環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)施。確保設(shè)備運(yùn)行的安全性、正常性。2、通過環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)規(guī)劃的合理編制，需進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的合理確定。按照環(huán)境管理規(guī)定，企業(yè)還需進(jìn)行年度污染源自動(dòng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)施建設(shè)規(guī)劃的制定，按照年度建設(shè)計(jì)劃，企業(yè)應(yīng)進(jìn)行污染源自動(dòng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備的安裝及投入應(yīng)用。根據(jù)規(guī)定應(yīng)向環(huán)境保護(hù)部門及時(shí)備案。3、按照職責(zé)人工，選取分級(jí)管理的方式進(jìn)行環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)，采用分級(jí)監(jiān)督管理方式自動(dòng)監(jiān)測(cè)污染源。作為污染源自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的責(zé)任主體，排污企業(yè)需在建立污染源自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后及時(shí)達(dá)到設(shè)備運(yùn)行正常與數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定的目標(biāo)，并向法定計(jì)量檢定單位定期進(jìn)行污染源自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定申請(qǐng)。如需維修、停用、拆除或更新污染源自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備時(shí)，需及時(shí)向相關(guān)部門報(bào)告，并在一定時(shí)間完成工作，確保設(shè)備運(yùn)行的正常性。

四、結(jié)束語

綜上所述，遵循我國環(huán)境監(jiān)測(cè)相關(guān)技術(shù)規(guī)定，必須充分考慮如何完善環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，才能確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。應(yīng)確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及所在地交通、環(huán)境質(zhì)量等條件。遵循監(jiān)測(cè)目的與系統(tǒng)功能，充分發(fā)揮環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能，確保環(huán)境質(zhì)量的全面提升。

參考文獻(xiàn)

[1]吳立新.環(huán)境監(jiān)控中心建設(shè)實(shí)例分析——以金華市環(huán)境監(jiān)控中心為例[J].環(huán)境污染與防治.2008（06）

[2]許煌偉.面向沖突治理的晉江市環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)有效性研究[D].華僑大學(xué).2014

[3]張東來，常春，鄧春志，王超，胡圣堯，秦海亮，喬龍，張強(qiáng). 基于SMS的環(huán)保數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器.2003（05）