一．建設(shè)背景
污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)按其被監(jiān)測對象分為煙氣和污水兩大類，該系統(tǒng)是對企業(yè)所排放的污染物實(shí)施連續(xù)監(jiān)測，它的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)傳輸。
隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代化的污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)除了要考慮到監(jiān)測的實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)的可靠性、報(bào)警的及時(shí)性、對現(xiàn)場端設(shè)備的遠(yuǎn)程控制等主要功能外，還需與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，起到總攬全局的效果。同時(shí)，還需要具備工整規(guī)范的數(shù)據(jù)報(bào)表、有效的數(shù)據(jù)對比分析等功能。因此，設(shè)計(jì)現(xiàn)代化的污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)對提升污染源監(jiān)測能力是十分必要的。
針對當(dāng)前污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，集目前在線監(jiān)測技術(shù)所需的在線監(jiān)測、GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)審核、數(shù)據(jù)補(bǔ)遺、報(bào)警管理、遠(yuǎn)程控制、報(bào)表中心、總量計(jì)算等功能于一身，充分做到了監(jiān)測的實(shí)時(shí)性和全局性、報(bào)警的及時(shí)性、數(shù)據(jù)的可靠性等要求。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從人工監(jiān)測向在線監(jiān)測、定時(shí)監(jiān)測向?qū)崟r(shí)監(jiān)測、機(jī)械化監(jiān)測向信息化監(jiān)測和污染源監(jiān)測信息半透明向污染源監(jiān)測信息公開的轉(zhuǎn)變，滿足現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測業(yè)務(wù)和環(huán)境管理的需求。
- 設(shè)計(jì)原則與目的
1. 設(shè)計(jì)原則
（1）監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和完整性
采集、傳輸、處理的數(shù)據(jù)應(yīng)準(zhǔn)確可靠完整。對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)應(yīng)有差錯(cuò)控制措施，數(shù)據(jù)(包括指令)傳輸、處理和統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)應(yīng)小于十萬分之一；在通信線路正常時(shí)，通信失敗出現(xiàn)的幾率應(yīng)小于1%，對遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)捕獲率大于99.9%。
（2）穩(wěn)定性
①系統(tǒng)須在正常情況下運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，具有很好的容錯(cuò)機(jī)制；
②在非正常情況下具有一定的堅(jiān)固性，保證系統(tǒng)事務(wù)以及數(shù)據(jù)的完整；
③具有完整的數(shù)據(jù)備份能力；
④具有能夠從崩潰的系統(tǒng)中較完整的恢復(fù)數(shù)據(jù)的能力；
⑤不因系統(tǒng)管理人員的變動(dòng)而產(chǎn)生運(yùn)行問題。
（3）擴(kuò)展性
系統(tǒng)能夠適應(yīng)發(fā)展的需要，方便軟件、硬件的升級和擴(kuò)充；軟件可進(jìn)行二次組態(tài)，可由*操作者對設(shè)備以及各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和選擇。
（4）兼容性
能與系統(tǒng)有關(guān)的污染源數(shù)據(jù)庫、環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)庫、其他相關(guān)資料數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。在各有關(guān)部門之間提供協(xié)作服務(wù)、消息服務(wù)。
（5）安全性
系統(tǒng)必須能夠防篡改、防泄、數(shù)據(jù)通信應(yīng)加密;同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)該能防止數(shù)據(jù)毀滅性丟失；能對用戶權(quán)限進(jìn)行嚴(yán)格的動(dòng)態(tài)管理。
（6）靈活性
工作人員變更、機(jī)構(gòu)改革不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行;系統(tǒng)能允許用戶按需自定義統(tǒng)計(jì)和查詢條件，能夠自定義報(bào)表輸出模板，以實(shí)現(xiàn)報(bào)表的靈活、高效。
- 建設(shè)目標(biāo)
（1）建立污染源、環(huán)境質(zhì)量、視頻等實(shí)時(shí)監(jiān)控體系，圖形化展示污染治理過程、生產(chǎn)流程、排污過程監(jiān)控。
（2）監(jiān)測污染源的污染物排放情況；監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量狀況及變化趨勢；預(yù)警突發(fā)環(huán)境事件和潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
（3）監(jiān)控中心指揮調(diào)度與現(xiàn)場處置相結(jié)合；快速、高效處理突發(fā)性環(huán)境污染事故。
（4）突發(fā)性環(huán)境污染周圍人員迅速撤離，減少人員傷亡；組織處理事故的人員以及設(shè)施迅速到達(dá)現(xiàn)場，開展工作。
三．監(jiān)測內(nèi)容
（1）污染源排放在線監(jiān)測內(nèi)容包括：
① 污水治理
● 監(jiān)測指標(biāo)：COD、總氮、總磷、氨氮、TOC、重金屬等監(jiān)測因子；
● 應(yīng)用對象：城市管網(wǎng)、污水泵站、城鎮(zhèn)污水處理廠、企業(yè)污水排放口。
② 煙氣污染監(jiān)測
● 監(jiān)測指標(biāo)：SO2、NOX、O2、CO2、CH4、TVOC、HF、HCL、溫濕度、油煙、噪音等；
● 應(yīng)用對象：鍋爐、石化、鍋爐脫銷、氣脫硫、垃圾焚燒等。
③ 網(wǎng)格化大氣
● 常規(guī)因子監(jiān)測：SO2、NOX、O3、CO、PM2.5、CO2、氣象參數(shù)等；
● 特殊因子：VOCs、顆粒物等
實(shí)際監(jiān)測因子用戶可根據(jù)實(shí)際需求自行組合。
- 治污設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測：實(shí)時(shí)監(jiān)測現(xiàn)場儀表運(yùn)行狀態(tài)、治污設(shè)備啟停狀態(tài)等。能自動(dòng)監(jiān)測在線監(jiān)測儀、 自動(dòng)采樣器等現(xiàn)場儀表、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)（運(yùn)行、停止或故障等）。
- 系統(tǒng)功能
1. 與儀器通訊：控制所有儀器的運(yùn)行，查詢各臺儀器的狀態(tài)數(shù)據(jù)等，另外也負(fù)責(zé)與流量計(jì)的通訊。具體實(shí)現(xiàn)的功能如下：
（1）實(shí)時(shí)顯示各儀器的運(yùn)行狀態(tài)；
（2）校準(zhǔn)儀器時(shí)間、復(fù)位儀器、遠(yuǎn)程校準(zhǔn)儀器；
（3）整理所有儀器的監(jiān)測數(shù)據(jù)；
（4）單獨(dú)控制儀器。
- 與PLC通訊：控制基站的其它運(yùn)行設(shè)施，如空壓機(jī)，抽水泵等，保證系統(tǒng)正常、持續(xù)的進(jìn)行。具體實(shí)現(xiàn)的功能如下：
（1）發(fā)送自動(dòng)進(jìn)樣命令；
（2）完成監(jiān)測功能；
（3）對清洗過程進(jìn)行監(jiān)視并一記錄管路工作狀態(tài)；
（4）對所有受控設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)控制；
（5）啟停單個(gè)清洗操作；
（6）管路清洗時(shí)間設(shè)置；
（7）及時(shí)關(guān)閉所有操作和所有設(shè)備。
- 采集數(shù)據(jù)：具體包括如下功能：
（1）采集常規(guī)參數(shù)，如電壓、濕度、室溫等；
（2）采集瞬時(shí)數(shù)據(jù)；
（3）采集煙氣參數(shù)和水質(zhì)參數(shù)的測量值。
- 遠(yuǎn)程通訊：通過選擇的通訊方式，實(shí)時(shí)的與遠(yuǎn)程中心管理端進(jìn)行通訊，讓系統(tǒng)的狀態(tài)實(shí)時(shí)的反饋到管理人員手中。具體實(shí)現(xiàn)的功能如下：
（1）自動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)；
（2）自動(dòng)上報(bào)狀態(tài)；
（3）自動(dòng)上報(bào)日志；
（4）遠(yuǎn)程控制；
（5）網(wǎng)絡(luò)斷開后自動(dòng)連接。
- 系統(tǒng)管理：自動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行，完成數(shù)據(jù)的整理等。具體包括如下功能：
（1）修改管理員密碼；
（2）處理掉電等異常情況；
（3）具有系統(tǒng)報(bào)警功能；
（4）具有數(shù)據(jù)庫自動(dòng)備份功能、能對處理監(jiān)測數(shù)據(jù)；
（5）查詢歷史數(shù)據(jù)、查詢運(yùn)行日志、參數(shù)信息配置。
六．系統(tǒng)總體架構(gòu)
污染源在線監(jiān)測主要由污染源監(jiān)測點(diǎn)位（采集層）、傳輸網(wǎng)絡(luò)（傳輸網(wǎng)絡(luò)層）和污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)平臺（應(yīng)用層）三個(gè)部分組成。在污染源企業(yè)監(jiān)測點(diǎn)位安裝數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實(shí)時(shí)采集污染源企業(yè)日常監(jiān)測的主要污染物排放數(shù)據(jù)，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳遞給環(huán)保部門污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)展示與分析。
（1）采集層
數(shù)據(jù)來源主要有：地表水自動(dòng)站、空氣自動(dòng)站以及污染源現(xiàn)場端，通過前端采集、監(jiān)控設(shè)備收集到的各類環(huán)保實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)后統(tǒng)一由后臺業(yè)務(wù)系統(tǒng)收集并進(jìn)行整理匯總，為開展業(yè)務(wù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)支持。
（2）數(shù)據(jù)層
數(shù)據(jù)層包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)。本項(xiàng)目的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)按功能劃分為污染源數(shù)據(jù)庫、環(huán)境質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、環(huán)境質(zhì)量常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、環(huán)境元數(shù)據(jù)庫以及GIS數(shù)據(jù)庫。
（3）應(yīng)用支持層
應(yīng)用支持層包括統(tǒng)一用戶管理、GIS服務(wù)、視頻服務(wù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)以及應(yīng)用數(shù)據(jù)服務(wù)五個(gè)獨(dú)立的子模塊，各個(gè)子模塊對外提供可供訪問的服務(wù)接口，對內(nèi)則通過相應(yīng)的機(jī)制形成一體化的基本服務(wù)層，為構(gòu)建在之上運(yùn)行的各應(yīng)用系統(tǒng)提供各類通用的功能。
七．業(yè)務(wù)架構(gòu)
（1）使用用戶
環(huán)保部門、環(huán)保審核人員、*門、第三方運(yùn)維單位、*門、企業(yè)環(huán)保人員及公眾等。
（2）組織架構(gòu)
整個(gè)系統(tǒng)由環(huán)境質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)、污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測管理系統(tǒng)、環(huán)境視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)、GIS綜合應(yīng)用平臺、綜合應(yīng)用管理平臺以及信息發(fā)布于交互管理平臺組成。
●環(huán)境監(jiān)測相關(guān)設(shè)備采集區(qū)域內(nèi)污染數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集器傳輸至統(tǒng)一管理平臺，職能部門對實(shí)時(shí)排污、環(huán)境質(zhì)量實(shí)時(shí)情況以及設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)負(fù)責(zé)對污染源進(jìn)行現(xiàn)場督察。
●工作人員依據(jù)數(shù)據(jù)采集器傳輸過來的各項(xiàng)污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)，進(jìn)行人工復(fù)核，審核過后的數(shù)據(jù)由平臺進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、評價(jià)、生成報(bào)表等。
●*門對監(jiān)測數(shù)據(jù)監(jiān)察分析儀，環(huán)保部門定期將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)察平臺。
●相關(guān)企業(yè)的工作人員可以通過系統(tǒng)一站式查詢企業(yè)的污染源在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等。
●設(shè)備生產(chǎn)商或第三方運(yùn)維單位可以通過系統(tǒng)提供的設(shè)備故障狀態(tài)，對前段監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)和維護(hù)等，從而保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的正常上傳和前段監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
●監(jiān)測數(shù)據(jù)和可以同步至第三方多媒體平臺，以便公眾及時(shí)了解對環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀與變化趨勢，對污染源進(jìn)行監(jiān)督。
八． 監(jiān)控平臺
（1）數(shù)據(jù)層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存取、維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性、安全性以及備份/還原等工作。
（2）應(yīng)用層：數(shù)據(jù)層與表現(xiàn)接入層溝通的橋梁，提供各種業(yè)務(wù)邏輯相關(guān)的應(yīng)用服務(wù)。
（3）表現(xiàn)接入層：提供給用戶的界面，通過界面層，用戶輸入信息、獲取數(shù)據(jù)，同時(shí)也提供一定的安全性，確保用戶有會看到機(jī)密的信息。表現(xiàn)接入層也提供監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)入的入口，令符合統(tǒng)一格式的監(jiān)測數(shù)據(jù)可以進(jìn)入管理平臺系統(tǒng)。
- 功能展示
●報(bào)警管理（智能預(yù)警、及時(shí)防控、降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)、精準(zhǔn)作業(yè)）
監(jiān)控終端匯聚、過濾傳感器上報(bào)的數(shù)據(jù)，當(dāng)某一項(xiàng)數(shù)據(jù)超過閾值時(shí)，監(jiān)控終端就會立即上報(bào)告警信息到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心收到告警信息后實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)給相關(guān)管理人員的手機(jī)。
●智慧運(yùn)維：
（客戶管理）
（設(shè)備管理）
針對不同的設(shè)備分配不同的設(shè)備ID，設(shè)備型號信息、位置信息、工作狀態(tài)信息等都會存儲在云服務(wù)器中。云平臺接收水質(zhì)傳感器采集的數(shù)據(jù)，用戶可以通過數(shù)據(jù)模板對數(shù)據(jù)進(jìn)行查看、編輯等操作。
●數(shù)據(jù)查詢、導(dǎo)出
通過對大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)按照系統(tǒng)設(shè)定的規(guī)則進(jìn)行智能化分析，獲得用戶需要的不同類型的報(bào)表、列表以及圖形；提供相關(guān)工作人員對外發(fā)布信息的處理和審核
●可視化地圖展示
采用GIS引擎，實(shí)現(xiàn)城市區(qū)域管網(wǎng)的地理數(shù)據(jù)展示，提供基本的地圖顯示、站點(diǎn)導(dǎo)航、預(yù)警信息、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等功能。
●監(jiān)控大屏
實(shí)時(shí)繪制城市排水末端污染趨勢圖，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)信息的監(jiān)測數(shù)據(jù)展示與管理，為掌握各排水口水質(zhì)安全信息，科學(xué)制定解決措施，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害預(yù)警。
●移動(dòng)監(jiān)控
通過移動(dòng)手機(jī)客戶端，實(shí)時(shí)查詢各排水口監(jiān)測站點(diǎn)數(shù)據(jù)信息，便于隨時(shí)掌握排水口水質(zhì)、及時(shí)采取應(yīng)對措施，實(shí)現(xiàn)排水口水質(zhì)的全位監(jiān)控和全局化調(diào)度管理。
九．應(yīng)用價(jià)值
（1）改進(jìn)環(huán)境監(jiān)測手段
利用污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以改變過去環(huán)境數(shù)據(jù)在時(shí)間分布上的離散狀態(tài)，并易于建立中大尺度的環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)引入現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，還可以大大提高環(huán)境監(jiān)測與管理的自動(dòng)化、信息化水平，提升環(huán)境監(jiān)測和管理的工作效率。
- 獲取和存儲大量環(huán)境數(shù)據(jù)
環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)是環(huán)境決策和管理的基礎(chǔ)和依據(jù)，因此環(huán)境數(shù)據(jù)的獲取和存儲是環(huán)境保護(hù)工作的一項(xiàng)基礎(chǔ)內(nèi)容。通過實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，可以積累大量的歷史數(shù)據(jù)為環(huán)境變化趨勢分析以及預(yù)測預(yù)報(bào)提供豐富、可靠的素材。
（3）支持環(huán)境管理部門決策和管理
污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立將及時(shí)提供政府所需數(shù)據(jù)資料，提供更加準(zhǔn)確、完備的技術(shù)支持和技術(shù)服務(wù)，并對企業(yè)實(shí)施更加有效的環(huán)境監(jiān)督。
（4）解決環(huán)境糾紛仲裁和應(yīng)急
對于特定的污染事件，糾紛雙方往往由于從各自的利益的角度出發(fā)各執(zhí)一詞，出具的環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)差距很大。而引入污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)可以有效解決這一問題。例如在排污口敏感水域或行政交界處建立水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測子站，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測水質(zhì)變化情況，可以提供較為完整、準(zhǔn)確和中立的數(shù)據(jù)，對于突發(fā)的重大污染事故預(yù)防和應(yīng)急處理，環(huán)境在線信息系統(tǒng)的優(yōu)勢更加明顯。
