水重点污染源在线监测系统

水重点污染源在线监测系统
周晓嵘
文摘：污染源在线监测系统它是一套以在线自动分析仪器为核心，以移动通讯为传输媒介，运用现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通迅网络所组成的一个综合性的在线自动监测系统。

本文就新创建环保投资管理有限公司在广州污水处理厂安装的重点污染源在线监测系统工程作详细介绍和说明。

这项工程已通过环保局验收并得到环保局领导好评。

关键词：重点污染源在线监测
1 概述：
环境监测与环境管理工作“点多，面广、量大”，而且具有“全方面、全天候、全时制”的特点，为了彻底解决环境执法人员不足的问题，节约执法成本，提高监察效能，必须采用自动化、信息化，科学化的高科技手段，建设污染源在线自动监测系统。

该系统涵盖水质监测、烟气自动监测、空气质量监测，以及移动污染源监测等多种环境在线监测应用。

广州市管辖的区域面积比较大，重点污染源众多，一旦出现重大事故，将对水体、大气环境造成严重污染，对人民群众的财产、健康、生命构成极大威胁，在全市建立完善的污染源在线监测系统势在必行，实时掌握污染源的状况，控制污染的发展。

2 污染源在线监测系统由采样单元、监测单元、数据采集单元、数据传输单元、数据处理单元组成。

2.1 采样单元：主要完成对样品的采集，在设计上必须对各种气候、地形、水位变化及水中泥沙等提出相应解决措施，因此，要配有水质预处理系统，预处理系统中有机箱、除砂器、微滤器、清洗、自动控制几部分组成。

能够自动连续地与整个系统同步工作，向系统提供可靠的、有效水样，满足在线监测仪表的水质要求。

2.2 监测单元：由一系列的自动分析仪和测量仪器组成，根据排污企业不同的排污因子，选择不同的在线分析仪安装在企业的排污口。

我公司安装的在线监测的污水处理厂包含五个监测项目，分别为流量、化学需氧量、氨氮、总磷和悬浮物，所以在每个站房安装有超声波或电磁流量计，美国哈希公司的COD在线分析仪、
氨氮在线分析仪、总磷在线分析仪、悬浮物/浊度分析仪，并具备数据输出接口。

2.3、数据采集单元：在排污口现场同样安装GPRS数据采集终端，即数据采集器（WH-JC2000在线监测仪），通过RS232/485接口或4~20mA标准信号与污染源在线监测仪器连接，数据采集器对监测仪器（流量、COD、总磷、悬浮物、氨氮）的测量数据进行分析、存储、汇总，并通过无线网络传送到监控中心，它是系统获取监测数据的主要来源，同时也是因为WH-JC2000在线监测仪的设计特点使得“统一的监测平台”理念得以实现。

2.3.1 数据采集器的特点
z兼容性：可与模拟信号接口（4-20mA、0-10mA、0-5V、1-5V）。

数字信号接口（RS232、RS485）的在线监测仪表连接；涵盖在线监控的多种应用，包括：水质（生活污水、工业污水、地表水）、烟气、大气环境、噪声；支持TCP/IP协议；支持HTTP、POP3、SMTP、FTP协议；具备进行远程诊断，维护和服务功能。

z稳定性：采用嵌入式的操作系统，减少了其它因素造成故障的可能性，具有自诊断、自恢复的功能；平均无故障工作时间MTBF＞1000小时；具有抗电磁干扰的能力；具有强的气候环境适应能力，耐高（低）温、防尘；具有机械环境适应性，耐冲击。

z安全性：具有脱网运行能力，在网络出现故障时不丢失数据；采用严格的身份认证机制；数据传输过程采用校验、加密措施。

z可扩展性：为了适应未来系统扩展的要求，在满足现有功能的基础上预留足够的设备容纳性以便系统扩充之用；控制部件（软、硬件）采用集中式结构，嵌入式等技术措施，可以方便灵活进行扩充，充分保证系统在将来的适应性；
具备远程软件升级功能。

2.4 数据传输单元和处理单元：通过GPRS无线传输，将现场监测数据传送到中国移动、电信网络中心。

环保局和运营服务中心分别通过专线与中国移动、电信网络中心连接。

在电信安装一台具有较高性能、高可靠性的服务器作为系统数据库服务器，完成监测数据接收、发送、保存和存储功能。

，保证系统连续稳定运行，在此服务器上安装并运行《EnvOnline Datacenter》软件，完成监测点与环保局的联网功能，在环保局的若干PC机上同样安装EnvOnline客户端软件，完成
污染源在线监测系统的运营管理和维护功能。

图1 系统结构图
3污染源在线监测系统的特点与功能
3.1 稳定、可靠、安全
系统采用GPRS无线数据传输方式，彻底摆脱了有线的束缚，适用范围广，运行成本低，它将采集到的数据立即发送到数据接入服务器并存入系统数据库，杜绝了因数据采集终端发生故障而导致丢失数据的现象，充分保证了数据的安全；数据采集终端具有脱网运行的能力，当网络或数据接入服务器发生故障时，数据采集服务终端临时存储数据，待网络连结，系统恢复正常后，将缓存的数据传送给数据服务中心；另一方面进入系统有严格的身份认证，数据传输过程中采用校验、加密措施，保证了数据的准确性与安全性。

3.2 实时在线
数据接入服务器与数据采集终端保持实时在线连接，使环保部门可以及时准确掌握各个企业污染物排放口实际运行情况和污染物排放发展趋势与动态，实时观看所有排污口每隔5分钟的数据变化情况。

3.3 全面控管
同一时刻对所有企业的污染源进行实时在线监测，在同一个界面，只需观察屏幕上各个企业的图标样式或颜色即可了解所有企业各个污染物排放口的设备运行情况，污染物排放浓度、流量、排放量等信息
3.4 实时报警
可分为超标报警、故障报警和黄色预警。

3.4.1超标报警：当污染物的排放浓度超过了预先设定的数值时，系统启动超标报警，相应企业的图标会不停闪烁，同时发出报警声，此外还可以通过短信方式，通知相应的管理人员。

3.4.2故障报警：当数据采集终端或污染源在线监测仪表发生故障时，系统便会发出故障的报警信号
3.4.3黄色预警：污染物浓度接近超标上限，发出预警信号，管理部门可及时通知企业采取措施，进行处理，控制污染物超标排放，对污染物排放量发展趋势过快的情况提前预警。

12预警超标报警一切正常
东区水质净化厂
西区水质净化厂
永和污水处理厂
实时在线监测与报警
被监控点报警图例
图2 实时在线报警图
3.5 丰富的统计与管理体制功能
依据排污申报，环境统计等报表要求，全面反映企业的其本资料，以图标、表格、图形等形式实时展现排污口设备的运行状况，污染物排放浓度、流量、排放量等信息，可以汇总统计区域内所有污染物的排放总量，掌握和量化污染物的排放趋势，为区域内控制污染物排放总量提供技术支持，为环保部门现场执法和排污收费提供依据。

表一月统计表
3.6 总量控制与管理
整个系统充分体现总量控制的原则，为管理提供依据，为决策提供支持，各种的统计分析报表和图表上都能分类汇总得到每种污染物的排放量，根据污染物的核定排污总量可以直观的对比分析，跟踪每种污染物的排放总量的发展变化趋势曲线，得出是否超过核定值的结论，同时结合目前企业的状况以及历史同期数据的比对分析，对于排放总量趋势发展将要超过核定值的状况给予预警，充分体现管理企业，为企业服务的宗旨。

汇总统计区域内所有污染物排放总量，掌握和量化污染物的排放趋势，为区域内控制污染物排放总量提供技术支持，为环保部门现场执法和排污收费提供依据。

图3 总量控制与管理
3.7 远程访问
通过互联网可了解各个监控点运转情况，获取实时在线监测数据。

图4 远程访问服务
3.8 日志管理
分类汇总统计各种报警及故障信息形成日志，通过系统日志能分析数据的准确性，有效性，同时还可以全面了解在线监测设备的运行状况，便于系统的管理和维护，日志管理包括报警日志、故障日志、停电日志。

3.9 可扩展性
以污染源在线监控为基础，拓展到大气环境质量监测、地表水质监测和噪声监测，组成完整的在线监测体系，以在线监测系统作为数据基础，整个系统可以向更深的层次扩展。

以环境地理信息系统（GIS）为基础平台建立统一的环境质量监控系统，包括在线监测系统、视频监控系统、应急指挥系统、信息发布系统等，各个系统采用模块化设计，每一部分可以单独完成相应的功能，同时各个子系统可以有机的组合成一个整体，最大限度的满足用户需求，系统配置灵活，可以在各个子系统之间任意组合，同时预留丰富接口，便于系统进一步扩展，最大限度地保护用户的投资。

4 系统运行效果
该系统自2006年6月运行以来，数据传输畅通、安全、准确，设备运行稳定。

通过比对实验，COD、氨氮、总磷、悬浮物相对误差≤±10%，远程数据传输故障率小于1%，数据捕捉率98%，服务器能保存数据15年以上。

本系统不仅是管理的工具，还是服务的载体，为环保局提供高质量的服务。

图5 网络结构图。