环境在线监测

环境在线监测（精选十篇）

环境在线监测 篇1

为了对水资源实施更有效的管理, 合理开发、保护和利用水资源, 需要及时掌握水污染现状, 因此, 水环境监测工作已经引起各界人士的足够认识, 改善我国的水污染严重的现状, 有效控制水污染, 已成为环保监测的重要内容。

由于城市污水处理厂的建设主要是以政府投资、政府管理、政府负担运行费用为主, 而收取的污水处理费只有实际费用的50%左右, 所以地方政府和企业都没有积极性。致使目前城市生活污水处理率只有20%左右, 数量惊人的有机污染物进入河流湖海, 造成水体的严重污染。

除城市污水处, 农业面源污染也越来越重, 近年来, 随着国家对农业的重视, 农民也加大了投入, 每年投入大量的化肥, 农药, 这些化肥农药的利用率比较低, 大量的化肥农药随地面径流流入河流湖泊或进入地下水, 另外养殖业的大力发展也增加了COD, 总磷, 总氮等的排放量。

水环境监测是依照水的循环规律 (降水、地表水和地下水) , 对水的质与量以及水体中影响水生态与环境质量的各种人为和天然因素进行监测。多年来一直采用常规指标监测水环境质量, 控制水环境污染, 其中有机污染采用COD、BOD等综合指标来控制。应该说, 这些指标对于控制无机污染和一般有机污染是有效的, 但是, COD等综合指标却存在很大的不足, 它们控制不了那些存在于水中的微量或痕量有机物造成的污染, 因为这些化学毒物对COD的贡献很小, 甚至没有贡献, 随着科学技术的不断进步, 有机污染物的污染程度呈现上升的趋势。

目前, 对有机污染现状仍处于常规指标的监测, 对有毒有机物监测还基本处于空白, 监测数据是管理、决策的依据, 故监测工作必须加大、提高监测的时效性、准确性和大范围性等。

工业废水污染源监测是掌握工业废水污染物排放状况的必要手段, 其监测结果和资料是控制排放废水对环境的污染、改善水环境质量的决策依据, 也是推行污染物总量控制的必要技术手段, 是一项直接为环境管理服务的基础工作。

随着科学技术的不断进步和发展, 各种新的技术也不断地应用于环境监测的实际工作中。水污染动态监测是在常规水质监测的基础上发展起来的, 是针对水污染特点, 在时间或水质水量方面进行动态的同步监测。在监测项目、时间、频率以及监测范围方面, 是根据各河道污染的主要水质指标, 分河段按不同水情和污染状况, 采取不同监测频率, 水污染动态监测信息传递, 要做到迅速、准确, 以提高监测资料的时效性。

在企业排污口安装在线监测系统, 可以对排污企业外排污染物实现全天候实时监测, 能够为环境管理和环保执法提供可先靠的技术支持和依据。污染源在线监测的安装标志着环境管理走向了定量化, 标志着环保执法行为走向了科学化。污染源在线监测系统与环保部门联网后, 向环境管理部门提供了真实、可靠、完整、实时的监测数据信息, 克服了虚报、谎报监测数据的违法行为, 为政府环保决策提供科学依据。

结束语:水环境严重的污染现状危害着人类社会, 因此我们要加大对水环境的监测工作的力度。深入开展对污染源, 特别是废水污染源排放浓度和排放总量监测技术的研究。大力开拓在线监测的新领域, 深入开展对废水污染源在线监测技术的研究, 提高水环境监测技术水平, 提高水环境监测工作的时效性。

摘要：随着我国工业生产的迅猛发展, 水环境严重的污染现状危害着人类社会, 为了对水资源实施更有效的管理, 合理开发、保护和利用水资源, 需要及时掌握水污染现状, 提高水环境监测技术水平, 提高水环境监测工作的时效性。

关键词：水环境,污染,在线监测

参考文献

[1]奚旦立, 孙裕生, 刘秀英.环境监测 (M) 北京:高等教育出版社, 1996, 19-23.

[2]自动监测技术在污染物总量控制监测上的应用.中国环境监测, 2000, 16 (1) :49.

[3]齐文启, 汪志国等.废水污染物排放总量控制监测技术路线及要求[J].环境监测管理与技术, 2000, 13 (3) :1.

[4]席俊清, 吴怀民, 蒋火华, 迟郢.我国环境监测能力建设的现状及建议[J].环境监测管理与技术, 2001, 13 (6) :1-4.

远程环境在线监测系统的设计与应用 篇2

2012-03-17f关键字： 在线监测 上位机 无线服务

环保数据监测系统是环境保护中的重要环节，传统的环境监测是人工采集数据，监管效果差。针对这一问题设计了一种无线远程环境在线监测系统，下位机采用西门子S7-200 PLC(可编程控制器)采集、存储现场数据，通过GPRS(通用分组无线服务)DTU(数据传输单元)主动向数据中心发送采集到的实时数据，并能够在指定的时间段内接收上位机指令，进行历史数据查询;上位机利用VB 6.0的Winsock控件接收多台数据采集终端的数据，并进行分析处理。该系统已经在佛山市南海区运行，有效地提高了环境监管的效率。

传统的环境监测，大多是环保局工作人员到污染源现场采集数据，手工记录工厂的污染治理情况。由于要监测的厂家众多，且厂家地理位置分散，工厂偷排现象十分普遍，即使花费了大量的人力和物力也无法完整地采集到污染源的相关数据。可见，传统的人工环境监测手段已无法满足环境监测的需要，针对这些问题，设计一个远程环境在线监测系统，系统要求：①实时监测生产设备和治污设备的运行状态;②能够存储一周内的数据，进行历史数据的查询和补足;③以动画形式实时显示设备状态，以曲线形式进行对比分析，为污染源监管提供客观科学依据，提高环保执法现代化水平。

现场数据的采集、远程传送、上位机可靠接收数据是一个成功的远程监控系统的关键所在。本系统采用西门子PLC(programmable logic controllerr，可编程控制器)采集生产设备和治污设备的开关量信息;使用工业级GPRS(general packet radio service，通用分组无线服务)DTU(data terminal unit，数据传输单元)传送数据;利用2个基于TCP/IP(transmission control protocol/internet protocol，传输控制协议/网际协议)协议的应用程序之间相互通信的套接字(Socket)技术接收数据。数据中心服务器将接收到的数据存储到数据库中，并以动画、曲线等形式显示。1 系统架构 系统的总体结构如图1所示。系统主要由3部分组成：西门子S7—200CPU 224XP CN采集实时数据部分、GPRS DTU数据传输部分、环保局数据中心部分。、图1系统总体结构 1.1 PLC实时数据采集

PLC实时读取输入寄存器IW0的值，将时钟信息和设备状态信息数据打包后，通过串行口RS 485每隔30S将数据发送到GPRS DTU通信模块，然后再传送到中心服务器，供实时的动画和曲线等显示使用，PLC每隔5 min存储一条记录到历史数据表中，历史数据表可在指定的时间段内接受数据中心服务器发送来的数据杏询/数据补足等命令，完成相应的历史数据查询功能和某天的数据补足功能。1.2 GPRS无线数据传输

GPRS是在现有GSM(global system for mobilecommunication，泛欧式数位行动电话系统)网络的基础上叠加了一个新的网络形成的逻辑实体而发展出来的新的分组数据承载业务。GPRS的理论带宽可达171.2 kbit.S-1，实际使用带宽大约在10～70kbit.S-1，底层支持TCP/IP协议，使得GPRS能够与Internet实现无缝连接，GPRS无线网络具有接入速度快、永远在线、覆盖面广、运营成本低廉、组网灵活、系统扩容方便等特点。

GPRS DTU是GPRS网络的数据终端，GPRSDTU提供了RS232/RS485接口，可以跟PLC等串口设备连接起来进行数据交互，在GPRS DTU模块上配置了串口设备的波特率、数据位、校验位、数据中心的IP地址、端口等信息后，就可以透明地将PLC发往串口的数据通过GPRS网络传送到Internet网络，然后再通过局域网将数据传送到数据中心服务器。1.3数据中心服务器 数据中心服务器接收并保存数据到SQL(structured query language，结构化查询语言)数据库中，然后对数据进行相应的操作，最终将数据以动画、曲线等形式显示，为科学执法提供数据支持，数据的接收采用VB 6.0的Winsock控件来实现，是本系统的关键之一。在数据传输过程中，要求数据中心服务器的IP地址与GPRS DTU中的IP地址一致。系统运行时，启动Socket监听，与远程数据采集终端建立通信连接之后，就可以进行正常的数据接收。2 PLC的程序设计 2.1 PLC通信方式

选择合适的通信方式，是实现高效数据传输的关键。西门子S7—200系列CPU224XP_CN的通信方式有4种。

2.1.1点对点(point to point interface，PPI)方式

用于和西门子编程软件或西门子的人机接口产品通信，是一种主从应答式通信模式。这种通信方式需要专用的PPI电缆。

2.1.2多点接口协议(multipoint interface，MPI)方式

用于在西门子的产品之间建立小型的通信网络，允许多主通信和主从式通信。2.1.3 DP(decentralized periphery，分散外设)方式

用于实现与分布式I/O(远程I/O)的高速通讯。可以使用不同厂家的PROFIBUS(process field bus，过程现场总线)设备，但是需要专门的接口卡。2.1.4 自由端口通信方式

这种通信方式允许用户根据自己的实际情况定义通信协议，在多种智能设备之间进行通信。PLC通过串口将数据上传至GPRS DTU，再由GPRS DTU通过无线网络将数据发送到数据中心服务器。自由端口通信协议可以通过程序灵活控制PLC串口的通信方式，通过程序控制，在大部分时间内使PLC作为主机，主动上传实时数据，在指定的时间段内又可使PLC为从机，接受上位机的查询命令，进行历史数据的查询，这样可以最大限度地降低系统数据流量，降低运营成本。2.2 PLC程序

PLC程序的流程如图2所示，采用模块化编程。主要程序为串口初始化子程序，实时数据发送子程序，历史数据存储子程序，历史数据查询中断程序。2.2.1 串口初始化子程序 S7-200系列CPU224XP_CN提供了2个标准的RS485端口Port0和Port1，选用Port0进行自由端口通信。串口初始化主要是设置一些标志寄存器的值，让其按照指定的方式通信，比如，通过改变特殊标志位寄存器SMB30的值，就可以改变通信的波特率、奇偶校验位、停止位等信息。这些设定必须与GPRS DTU的相关参数值相一致。串口初始化子程序只在每次PLC重启时运行一次。

图2 PLC程序流程图 2.2.2实时数据发送子程序

S7-200系列PLC有专用的发送指令XMT，其格式为XMT_TABLE_PORT。接收指令为RCV，其格式为RCV_TABLE_PORT，其中PORT为通信端口，本系统设为端口0，TABLE为发送(接收)数据的数据缓冲区，其第1个字节为发送字符的个数，最大为255字节。在本系统中，监测的设备都是比较大型的设备，不会频繁启停，也就是说监控对象的状态不会频繁地发生变化，每隔30 s发送一次实时数据到数据中心，已经可以满足系统的实时性要求。

2.2.3历史数据存储子程序

系统将采集到的生产设备和治污设备的开关量信息(2字节)，隔5 min存储一次到历史数据表中。考虑到要进行历史数据补足查询，每8 h(192字节)数据作为一个数据存储单元，再加上数据头和数据尾等信息，一个数据区200个字节。历史数据保存7 d需要4 200字节，在PLC内存中就可以存储最近7 d内的历史数据。PLC程序使用时钟信息确定每个数据具体的存储位置。

2.2.4历史数据查询子程序

PLC利用时钟信号控制自由端口通信，让PLC在每天指定的时间段内，允许数据中心服务器对下位机进行历史数据查询。当进行数据补足时，就将缺失数据所在的数据区的数据(200字节)全部发送到数据中心服务器，确保数据库历史数据的完整。查询结束后，自动返回到PLC主动发送实时数据模式。3 上位机程序设计 3.1 Winsock控件原理

对数据进行可靠的接收是整个系统的关键。Socket流式套接字是一种针对TCP的面向连接的套接字。直接采用Socket技术来实现数据中心服务器和远程数据终端通信比较复杂。因此，采用集成了Socket技术的Winsock控件。

Winsock控件是微软Windows提供的网络编程接口，提供了基于TCP/IP协议的接口实现方法。它把与网络通信相关的Windows Sockets API(application programming interface，应用程序接口)函数封装成为一个整体。将网络编程要用的函数作为控件的属性和方法。通过对控件相关属性的设置和方法的调用就可以实现稳定的网络通信功能。该控件为用户提供了访问TCP和UDP(user datagramprotocol，用户数据包协议)网络的极其方便的途径，并且适用于Microsoft Access，Visual Basic，VisualC++和Visual FoxPro等多种可视化编程环境。本系统有多台数据终端，要为每台数据终端建立一个线程，负责实时高效的接收和发送数据。Visual Basic 6.0的Winsock控件数组可以很方便地实现这一功能，因此采用Visual Basic 6.0开发上位机程序。

图3表示单台数据终端与服务器数据中心进行数据交互的过程。当有多台数据终端时，数据终端与服务器建立连接进行数据交互的过程相同，只需要增加新的Winsock控件实例，这里使用控件数组。具体方法是：在窗体中加入Winsock控件，命名为Listener，将它的Index属性设置为0。作为Winsock控件数组的第一个元素。然后在窗体的Load事件中声明一个模块级的变量Count，把Count设置为0，数组中的第一个控件的Local port属性设置为1011(与GPRS DTU一致)，接着调用控件的Listen方法。然后在连接请求时，代码将检测Index是否为0，如果为0，监听控件将增加Count的值，并使用该号码来创建新的控件实例，然后使用新的控件实例接受新的连接请求。这样就可以完成多台终端与服务器数据中心通信程序的设计。

图3单台数据终端与服务器通信工作流程 3.2数据中心服务器接收数据

数据中心服务器接收PLC实时数据的界面如图4所示。可以看出，接收的实时数据有12个字节，以16进制显示。在实时数据框中，00 04表示机器码，09 12 02 09 33 02 00 04，表示09年12月02日09点33分02秒，00系统保留位，04表示星期三，8D CF表示设备的开关信息。在历史数据框中，可以看到每隔30 s接收到的PLC的实时数据，1表示设备开，0表示设备关。在下位机补足数据框中，是数据中心服务器检测到数据库中某个时间段的数据有缺失时，进行数据补足查询，得到的一段历史数据。

图4上位机接收的数据画面

图5实时状态图

服务器将收到的数据存储到SQL数据库中，然后在服务器的人机界面中，将数据以动画、曲线等形式显示出来，生动地展示污染源生产设备和治污设施的开关情况，为科学监管厂家的治污情况提供了数据支持。4 结语

环境在线监测 篇3

关键词：农业环境监测；物联网；云计算

中图分类号： TP274+.2 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）04-0345-05

收稿日期：2013-08-18

基金项目：江苏省自然科学基金（编号：BK20131097）；江苏省高校“青蓝工程”（编号：苏教师[2012]39号）；江苏省教育科学“十二五”规划（编号：D/2011/03/046）；江苏省高等教育教改研究（编号：2013JSJG339）；江苏省产学研前瞻性联合研究面上项目（编号：BY2013016）。

作者简介：华驰（1979—），男，江苏兴化人，硕士，讲师，主要从事物联网应用技术，计算机网络技术的教学与研究。E-mail：huac@jsit.edu.cn。物联网被认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮[1]。物联网以感知为前提，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。在物体上植入各种微型芯片，用这些传感器获取物理世界的各种信息，再通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网络交互传递，从而实现对世界的感知。物联网在农业环境监测上的应用将会使农业环境监测的方式发生重大变革，促进我国农业环境监测技术的提升，目前，农业环境监测装置在地理位置上比较分散，各种监测设备都是单独运行，设备之间的数据传输、交换困难，可靠性、安全性、经济性及安装维护非常不便，难以实时完成各类采集数据的集中处理及分析。

1系统概述在可联网的在线农业环境监测系统中，每个可联网的在线农业环境监测系统组成包括监测站三角支架、太阳简易总辐射表、风速传感器、风向传感器、温湿度传感器、组件温度传感器、轻型百叶箱、电源、协议转换器、主采集器机箱、抱箍、航空插头、防水接头、采集器、太阳能供电系统（可选）、避雷针等。

可联网的在线农业环境监测系统（型号SA-WS01）通过3G、GPRS、WiFi无线通信方式或LAN有线通信方式接入Internet中的云服务器，各个可联网的在线农业环境监测系统（型号SA-WS01）的所有数据都将存储在云服务器中，各移动终端或PC终端可以通过GPRS、3G、WiFi、LAN等方式基于Web完成农业环境监测站数据显示、历史数据查看、报警信息查看等功能，系统模型如图1所示。

2系统感知层设计

可联网的在线农业环境监测系统的感知层结构如图2所示，温湿度传感器、光照辐射传感器、风向传感器、风速传感器、组件温度传感器等通过0～5 V转ModBUS 设备和单片机80C51相连，传感器各节点在硬件的基础上基于ZigBee无线通信协议组建Mesh网络，然后直接与单片机80C51相连；单片机80C51中包含了内存、SD卡及各类外围电路；感知层通过无线收发模块（如WiFi、GPRS模块、3G模块等）以及WLAN、3G网和GPRS网与互联网进行数据交换。

2.1供电方式

2.2数据采集模块

在线农业环境监测系统数据采集模块主要由温湿度传感器、风速传感器、光照辐射传感器、风向传感器、温湿度传感器等完成。

温湿度传感器电路主要由电源电路、控制电路、模拟量计算电路、通信电路及温湿度模拟量采样电路组成；风速传感器电路主要由电源电路、控制电路、模拟量计算电路、通信电路及风速采样电路组成；光照辐射传感器电路主要由电源电路、控制电路、模拟量计算电路、通信电路及辐照数据采集电路组成；风向传感器电路主要由电源电路、控制电路、模拟量计算电路、通信电路及风向采样电路组成。各类传感器电路的电源电路、控制电路、模拟量计算电路、通信电路的设计基本一致，不同的是根据各类传感器的特点来设计其类型的数据采集电路。以下以风速传感器电路的设计为例详细进行描述。

数据采集中最重要的环节分别为数据采集及数据传送，数据采集环节由温湿度模拟量采样电路完成。在如图4所示的温湿度模拟量采样电路中，4针插座的4脚接VCC，1脚接地，2脚和3脚为温湿度传感模块的数据脚，输出信号经过电容和电阻的处理滤波后进入模拟量计算电路中，完成从模拟信号到数字信号的转换。模拟量计算电路如图5所示。数据传送环节由通信电路完成，由晶振XA3、切换开关U6、无线收发芯片SI4432、天线P4及外围的一些电容和电阻等组成如图6所示的通信电路。

3系统传输层设计

在线农业环境监测系统传输层设计如图7所示，在线农业环境监测系统中各类传感器不工作时处于休眠低功耗运行状态。在需要调用在线农业环境监测系统数据信息时，各终端访问云计算中心，云中心向網关提出数据申请，而该请求又由网关传递到逆变器，逆变器进行分析后，唤醒各个低功耗运行的传感器，各类传感器开始工作后基于RS485[2]接口，通过Modbus协议把数据发送并存储至网关Flash ROM或SD卡中，网关通过无线收发模块（如WiFi、GPRS模块、3G模块等）以及WLAN、3G网和GPRS网连入Internet，并基于TCP/IP协议把数据传输并保存至云计算中心数据库服务器中。

4系统应用层设计与实现

4.1应用层功能模块设计

在线农业环境监测系统应用层软件模块设计的原则主要有3个方面。（1）底层硬件上传的数据实时显示，主要包括光照辐射传感器，温湿度传感器，风速、风向传感器采集的数据。（2）上位机根据底层硬件上传的数据进行数据计算，主要包括风速、温湿度等是否处在设定的报警条件区间内，根据光照度等数据计算是否有局部的阴影遮盖等。（3）客户端软件，主要以直观、易操作的特点让用户能够快速完成各类数据的统计及分析。基于以上原则，具体在线农业环境监测系统应用层软件模块设计如图8所示。

4.2应用层系统架构设计

在软件体系架构设计中，多层架构是最常见也是最重要的一种架构[3]。本系统也使用多层架构，在系统中，将用户访问页面、业务逻辑功能、数据存储功能、数据库分开设计及部署。系统用户访问页面部署在Web服务器中，用户通过Internet访问Web服务器，Web服务器与业务逻辑服务器主要完成功能逻辑的请求与响应，而数据的查询与存储则由业务逻辑服务器与数据库服务器通过交互而完成，具体如图9所示。其中业务逻辑层、数据访问层及数据库部署在云计算中心。

4.3应用层功能模块实现

系统客户端软件设计遵循界面友好、操作简便原则来完成对系统采集数据的统计分析处理，并可以基于各类终端以友好的界面显示出来各类监测结果，用户在客户端输入正确的用户名和密码，登录系统，进入该环境监测系统，系统访问时序如图10所示。本系统软件基于eclipse平台使用java语言完成开发，图形显示界面基于JavaScript技术，另外还在开发过程中使用了WebService、Ajax等其他技术。

历史数据查询功能页面如图11所示，在监测站名称下方可以查看近一段时间的农业环境监测站数据，在历史信息查看页面中可以以图表的形式查看环境监测站历史记录，如果需要查看某天的记录可以手动选择日期。报警信息查看功能页面如图12所示，在环境监测站数据下方筛选出环境监测站报警信息，在报警条目旁边可以查看报警当天农业环境监测站数据和删除当前报警条目。

5系统测试结果与分析

实践证明，系统性能稳定可靠，客户响应快捷，能实时与云计算中心进行通信，实现了在线农业环境监测系统中的监测数据实时显示、历史数据查看、报警信息查看等功能。

本研究提出的1种可联网的在线农业环境监测系统采用了云计算技术、物联网技术及太阳能采集技术，可以实时完成各类农业环境监测数据的显示，历史数据分析和终端报警信息的显示，为现代化农业环境监测提供了一种可行、适用、成本低的解决方案[4]。

参考文献：

[1]华驰，韦康，王辉，等. 基于物联网的太阳能光伏组件监控系统的研究[J]. 计算机测量与控制，2012，20（10）：2696-2699.

[2]韩慧. 基于RS-485总线的温室环境监测系统[J]. 仪表技术与传感器，2012（3）：60-61.

[3]华驰. 药监系统电子政務系统的设计及其关键技术的研究[D]. 上海：上海交通大学，2009.

环境在线监测 篇4

1 环境在线监测技术的概述

20世纪80年代初, 很多发达国家都建立了环境在线监测的自动连续监测系统和宏观生态监测系统, 并且还发展了地理信息系统技术 (GIS) 、遥感技术 (RS) 和全球卫星定位系统技术 (GPS) , 不断观察水体污染、空气污染状况变化以及生态环境的变化, 对未来的环境质量进行预测预报, 这样就扩大了环境监测的范围以及监测数据的获取、处理、传输、应用的能力, 为环境监测的动态监控区域环境和质量甚至全球的生态环境质量提供了强有力的保障, 较好地促进了环境监测的现代化发展, 对环境监测的连续性、实时性和完整性的实现有了一定的依据。

1.1 污水COD在线监测的分类及工作原理

根据所使用的氧化剂的种类, 一般可以对污水COD的在线监测方法进行分类, 即:重铬酸钾法、高锰酸钾指数法、臭氧法、羟基自由基法等。而根据其工作原理差异, 也可以分为化学法、电化学法、光谱法和生物法四类。

化学法是通过外加氧化剂K2Cr207与水中有机物发生化学反应;电化学法则是利用电解的方式, 将产生的Fe2+与剩余的Cr反应或电生羟基自由基直接氧化水有机物;光谱法简单地说, 就是COD在线自动检测仪的两种设计思路, 一种是根据模拟传统湿化学法的原理, 将这个分析过程进行线化, 必须对样品进行消解后才能测定, 这也是大多数的COD在线监测仪的设计思路;另一种则是彻底地摒弃样品的消解, 采用全新的原理进行测定。比如, 利用电解产物直接与有机物反应, 利用生物快速降解有机物或直接测定有机物的紫外吸收光谱等。后一思路是对COD测定方法的突破[1]。

1.2 COD在线监测方法的应用方向

随着我国工业化进程的不断加快, 形成了集约型的大生产模式, 而对生产污水的集中处理也成为大势所趋。对于市场化的城市污水处理厂来说, 及时对水质、水量进行准确的监测显得尤为重要。就目前来看, 我国普遍使用的是分光光度法以及电位滴定法的在线监测仪, 在测试过程中会消耗的大量诸如浓硫酸、硫酸银、重铬酸钾、硫酸汞、硫酸亚铁铵、硫酸铝钾、钼酸铵等化学试剂, 但是, 使用这些化学试剂进行检测, 一方面会造成非常严重的二次污染, 另一方面, 由于浓硫酸、重铬酸钾溶液等化学试剂自身的强氧化性, 很容易造成仪器失灵以及系统管道的破损, 这样的维护工作比较大并且复杂, 而且运行和维护的成本也比较高。另外, COD在线监测系统在采矿排污监控点、污水监测站、污水处理厂、自来水厂、地区水界点、水质分析室等方面都得到广泛的应用。在环境监测中心数据库管理系统与在线监测系统相连接时, 会接收子站传输的信息和其他监测点源的监测信息, 可以有效对污染源排放点进行监控和监督, 减少或杜绝偷排现象的发生, 这样就推动了我国水体污染物总量控制方面的发展[2]。

1.3 水质总磷总氮在线自动监测技术

1.3.1 仪器

水质总磷总氮在线自动监测技术所使用的仪器主要有:TN-TP在线监测仪器;分析电子天平 (FA2104N) ;电热恒温水浴锅 (HZ一9211K) ;不锈钢手提式压力蒸气灭菌锅 (YXQ.SGD46, ) ;自动双重纯水蒸馏器 (Bsz2, 上海博通) ;PH计 (PHs_3c, 上海蕾磁厂) 。

1.3.2 试剂

过硫酸钾溶液;酒石酸锑钾;氢氧化钠溶液;硫酸溶液;盐酸溶液;抗坏血酸溶液;磷标准溶液;氮标准溶液。无氨水的配置:将0.1m L硫酸加入1000m L蒸馏水中, 在全玻璃蒸馏器中进行重新蒸馏, 并弃去前50m L馏出液, 对剩余馏出液进行收集, 并保存在带有玻璃塞的玻璃瓶中。钼酸盐溶液的配置:取129g钼酸铵置于700m L水中, 0.489g酒石酸锑钾置于100m L水中, 不断搅拌下将两种溶液与160m L浓硫酸进行混合, 并搅拌均匀。此种溶液稳定性能保持大约2个月。

2 我国环境在线监测的现状

在我国, 环境自动监测技术的覆盖范围比较广泛, 近几年也有了非常迅速的发展。自从20世纪80年代初, 环境自动监测技术在我国开始实行, 进而出现很多其它类型的环境自动监测技术。该技术的出现, 从一方面来说, 推动了城市空气质量的改善, 而另一方面, 也促进了其它的环境自动监测技术的发展。目前, 环境自动监测技术已经在全国各地发展起来, 比如地下水自动监测技术、噪声控制自动监测技术、水污染自动监测技术等, 并且发展势头相当快, 对治理环境污染有着非常重要的作用[3]。

在我国的环境自动监测技术方面, 提高技术水平的关键有科技的发达化以及信息的技术化等。环境自动监测系统包括自动采样系统、自动监测仪表、数据采集与传输系统、中心站数据收集与处理系统四大部分。在我国环境自动监测技术进步以及网络技术和地理信息系统技术的推动下, 新型的环境自动监测系统已经逐渐达到日益完善的程度。

我国的自动监测系统日益规范化的问题日益突出。通过国家环保总局组织编制的新的空气自动监测技术规范、污染源在线监测技术规范、水质自动监测技术规范等规范性文件, 可以看来, 我国很明显地落后于环境自动监测应用的发展要求。我国国内的仪器种类虽然比较多, 但是因为各个地区的差异性, 因为导致对同一监测指标因方法不同而造成数据不同等问题相当严重。不少的技术人员都会因为仪器检测数据的精密性进行迟疑, 可以想象如果继续这样可能会造成很大的安全隐患, 当然也会给环境保护造成威胁。

在环境监测技术方面, 我国的系统方案不够严密。因为大气环境自动监测系统本身就是一项较大规模的建设性工程项目, 但是由于经验和技术的不足, 很多系统方案的草率, 不能进行严密设计, 从而导致的系统漏洞百出, 给扩充和改造带来了诸多的不便。当然, 我国环境自动监测技术系统的发展还存在着一定的盲目性, 主要表现在有些地区盲目的在到乡镇, 地级以上城市应用此技术, 效率低和质量差是非常显然的;缺乏对此技术应用的理性思考如河流水质自动监测系统应以饮用水源地预警监测[4]。

3 我国环境在线监测技术的发展趋势

最近几年, 我国的环境监测事业取得了十分巨大的进展, 为环境的管理作出了很大贡献。通过对国内外环境监测工作发展的历史、规律及特点的分析, 可以对我国的环境监测在线技术的发展趋势进行总结和归纳:

3.1 以有机污染物作为在线监测技术的主要目标

通过对大量的研究数据和结果的分析可以了解到, 我国的有毒有害污染物的污染十分严峻。作为我国监测工作的难点之一, 有机污染物的监测工作能实时有效和及时的将有毒有害污染物监测出来。

3.2 扩展监控介质范围, 对有毒有害的物质进行全面监控

多环芳烃类、多氯联苯类以及某些重金属有毒污染物会在一定的外界条件影响下, 在不同的环境介质中进行积累、迁移和转化, 而要能保障环境安全, 需要考虑它与水体相关的环境介质作用, 不能仅仅局限在对水质的监测和保护。

3.3 运用痕量分析, 提高检测精确程度

对于人体而言, 许多有毒有害的物质会破坏人体的正常活动, 造成严重的影响, 损害人体基本机能, 甚至会危害人们的生命安全。因此, 要运用痕量分析以及超痕量分析技术, 提高检测精确程度, 以掌握它们的污染现状。

3.4 监测分析器趋于小型化, 现场快速分析技术得到普及

由于环境管理工作的特殊性和实际需要, 在对一些污染事故的现场和污染物排放源进行监测时, 所需要的数据也许不是污染物的浓度值, 而是污染物的类型或构成, 这就需要在污染现场对污染进行定性和分析, 而监测分析器的小型化也为其提供了物质保障。

3.5 实验室管理系统得到大量应用

利用LIMS技术, 可以有效提高实验室的管理水平以及对于数据进行分析和采集的自动化水平, 减少人工干预, 从而确保数据的真实性和准确性, 也可以有效节约人力成本;可以对分析检测工作的流程进行规范, 从而实现分析检测工作系统化和流程后;可以加深管理人员对实验室的认识和了解, 及时发现不符合质量管理体系的行为, 并加以改进, 对实验室工作流程进行规范和限制, 提高分析数据的可靠性, 降低实验室运行成本, 提高工作效率。

4 结束语

现代社会随着工业化进程的加快, 环境在线监测技术的内容也有了不同程度的延伸, 从之前对工业污染源的监测不断发展到对大环境的监测, 甚至发展到对生物和生态变化的监测。此外, 因为生态监测还会反馈各种干扰的综合信息, 使得人们以此对区域的生态环境质量变化趋势做出科学的预测。

摘要：随着人们经济生活的提高, 随之出现的环境问题尤为明显, 主要是生态环境的破坏和环境污染问题, 而由于人们生活环境出现的恶化, 使得环境在线监测技术应运而生。环境监测作为环境保护的基础, 促进了我国环境的可持续发展和影响。本文从环境在线监测技术的现状及发展趋势进行分析与阐释, 以致不断完善我国环境监测技术, 并更好地发挥作用。

关键词：在线监测,环境保护,发展

参考文献

[1]周丽冰。污水COD在线监测方法及其发展方向[J].科技资讯, 2009 (13)

[2]程丽巍, 许海, 陈铭达.水体富营养化成因及其防治措施研究进展[J].环境保护科学, 2007, 33 (1) :18-21.

[3]金朝晖, 《环境监测》[M].天津:天津大学出版社, 2007

在线监测设施运行标准 篇5

上海市污水处理厂在线监测系统

安装指导意见（试行）

上海市环境保护局

目

次 总则....................................................................1 2 规范性引用文件..........................................................1 3 监测项目................................................................3 4 建设要求................................................................3 5 安装指导意见............................................................4 附件

在线监测系统设备安装图（推荐）.....................................8

上海市污水处理厂在线监测系统

安装指导意见 总则

1.1 污水处理厂在线监测系统建设是贯彻落实国务院《批转节能减排统计监测及考核实施方案和办法的通知》（国发[2007]36号）、《建设部关于加强城镇污水处理厂运行监督的意见》（建城[2004]153号）和国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的要求，是配合节能减排工作的需要，是政府加大公共管理和服务的手段。通过污水处理厂在线实时监测、数据的远程传送和实时发布，可强化相关职能部门对污水处理厂的监管，提高行业现代化管理水平，促进各污水处理厂运行管理水平的提高，同时为政府相关部门运行调度、预警处置和管理决策服务。

1.2 本次在线监测系统建设，以国家和上海市地方在线监测相关技术标准和规范为依据，以上海市环境保护局、上海市水务局相关建设精神为指导，在结合上海市污水处理厂在线监测系统建设、运行、维护现状及经验的基础上，制定了本次在线监测系统建设要求等指导性意见。

1.3 本指导意见适用于08年底前完成在线监测系统建设的上海市污水处理厂。2 规范性引用文件

以下标准和规范所含条文，是本指导意见编制依据，当规范性引用文件被修订或重订时，应使用其最新版本。

GB 18918-2002

城镇污水处理厂污染物排放标准（2002-12-24发布，国家环境保护总局、国家质量监督检验检疫总局）

GB 15562.1-1995 环境保护图形标志-出水口（源）（1995-11-20发布，国家环境保护局、国家技术监督局）

HJ/T 92-2002

水污染物排放总量监测技术规范（2002-12-25发布，国家环境保护总局）

HJ/T 91-2002

地表水和污水监测技术规范（2002-12-25发布，国家环境保护总局）HJ/T 353-2007

水污染源在线监测系统安装技术规范（试行）（2007-7-12发布，国家环境保护总局）HJ/T 354-2007

水污染源在线监测系统验收技术规范（试行）（2007-7-12发布，国家环境保护总局）

HJ/T 355-2007

污染源在线监测系统运行与考核技术规范（试行）（2007-7-12发布，国家环境保护总局）

HJ/T 356-2007

污染源在线监测系统数据有效性判别技术规范（试行）（2007-7-12发布，国家环境保护总局）

上海市城镇污水处理厂在线监测技术规程 设备和安装（试行）（2007-4-20发布，上海市环境保护局、上海市水务局）

上海市城镇污水处理厂在线监测技术规程 通信（试行）（2007-4-20发布，上海市环境保护局、上海市水务局）

上海市城镇污水处理厂在线监测技术规程 数据有效性判别（试行）（2007-4-20发布，上海市环境保护局、上海市水务局）

上海市城镇污水处理厂在线监测技术规程 验收（试行）（2007-4-20发布，上海市环境保护局、上海市水务局）

上海市城镇污水处理厂在线监测技术规程 运行与考核（试行）（2007-4-20发布，上海市环境保护局、上海市水务局）

HJ/T 212-2005

污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准（2005-12-30发布，国家环境保护总局）

HJ/T 15-1996

超声波明渠污水流量计（1996-07-22发布，国家环境保护总局）JB/T 9248-1999

电磁流量计（1999-08-06发布，国家机械工业局）

HJ/T 96-2003

pH水质自动分析仪技术要求（2003-03-28发布，国家环境保护总局）HJ/T 377-2007

化学需氧量（CODCr）在线自动监测仪（2007-12-03发布，国家环境保护总局）

HJ/T 104-2003

总有机碳（TOC）水质自动分析仪技术要求（2003-03-28发布，国家环境保护总局）

HJ/T 101-2003

氨氮水质自动分析仪技术要求（2003-03-28发布，国家环境保护总局）

HJ/T 102-2003

总氮水质自动分析 仪技术要求（2003-03-28发布，国家环境保护总局）HJ/T 103-2003

总磷水质自动分析仪技术要求（2003-03-28发布，国家环境保护总局）

HJ/T 372-2007

水质自动采样器技术要求及检测方法（2007-11-12发布，国家环境保护总局）

GB 50093-2002

自动化仪表工程施工及验收规范（2003-01-10发布，国家建设部、国家质量监督检验检疫总局）

GB 50168-2006

电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范（2006-07-20发布，国家建设部、国家质量监督检验检疫总局）

GB/T 17214.1-1998

工业过程测量和控制装置 工作条件 第1部分:气候条件（1998-01-02，国家技术监督局）3 监测项目

本次污水处理厂在线监测系统建设的监测项目包括流量、CODCr、pH值、温度、氨氮、总氮、总磷。

本次污水处理厂在线监测系统建设分为进水口和出水口两部分。

其中，污水处理厂进水口处必测项目为流量、CODCr、pH值、温度；出水口处必测项目为流量、CODCr、pH值、温度、氨氮、总磷，出水口必须安装自动采样器（超标留样专用）。已安装的TOC、UV设备，若要利用，其监测数据应转化为CODCr且精度必须满足验收要求；新安装的有机物指标监测设备必须为CODCr。

对于黄浦江上游水源保护区执行GB18918-2002（城镇污水处理厂污染物排放标准）一级A、一级B排放标准的污水处理厂和3座规模较大的污水处理厂（竹园第一污水处理厂、竹园第二污水处理厂、石洞口污水处理厂、白龙港污水处理厂），出水口必测项目还包括总氮。4 建设要求

4.1 本次在线监测系统建设污水处理厂进、出水口安装的在线监测仪表类型必须按照本指导意见监测项目要求实施。

4.2 本次在线监测系统建设，污水处理厂进、出水口新建的采样系统、在线监测仪器、数据采集仪表、监测站房等应符合相关规范及本指导意见要求；在线监测系统设备安装建议参照推荐安装图（详见附件一）。4.3 本次在线监测系统建设，对污水处理厂进、出水口已安装的采样系统、在线监测仪器、数据采集仪表、监测站房等，原则上可予以利用，但应符合相关规范及本指导意见要求，否则须按要求整改或新建。另外，可利用的在线监测设备（流量计、在线水质监测仪表等）必须提供由具备相应项目检定资质的法定或授权计量检定机构出具的检定证书，在得到环保主管部门批准后，方可接入在线监测系统。.4.4 本次在线监测系统建设，污水处理厂进、出水口在线监测仪表必须安装在监测站房内。

4.5 污水处理厂出水口处流量计未安装或不符合相关规范及本指导意见要求，且由于场地条件限制无法改造或新建流量计量设施的，在向环保主管部门提交厂区水量平衡表和相关情况说明且得到批准后，可将进水口运行正常的流量计替代出水口计量设施接入监测系统，但发布的排放量数据必须依据水量平衡表进行修正（扣除中水回用等水量）。5 安装指导意见 5.1 采样点设置和管理

采样点设置应保证所采集水样具有代表性。5.1.1 进水口采样点设置

污水处理厂进水口采样点应设置在沉砂池之前的进水汇流处，建议设置在进水提升泵之后。

当污水处理厂有多路进水且无汇流点或汇流点由于构筑物结构限制无法安装取样系统时，每路进水应单独设置采样点，相应的取样系统、在线监测设备、监测站房等设施也应单独设置。

5.1.2 出水口采样点设置

污水处理厂出水口采样点应设置在处理工艺末端出水口处，应能满足采样系统的安装要求，且便于人工采样。

当污水处理厂有多个出水口时，每个出水口应单独设置采样点，相应的取样系统、在线监测设备、监测站房等设施也应单独设置。5.1.3 采样点管理

5.1.3.1 采样点应设置明显标志，应执行GB15562.1-1995标准。采样点位一经确定，不得随意改动；由于工艺改造等原因要改变采样点位置时，应向环保主管部门提交申请，经批准后按照本规定要求重新设置采样点。5.1.3.2 设置的采样点应建立采样点管理档案，内容包括采样点性质、名称、位置、编号、在线监测仪器等，便于采样点相关情况查询和管理。5.2 采样系统安装

5.2.1 采样系统管路长度应尽量短，宜小于30m。

5.2.2 采样管路材质应采用PPR热水管，管径应不小于DN25，连接方式采用热熔连接，管道承压应不低于1.0MPa，应有必要的防腐措施。

5.2.3 采样管道敷设应整洁、美观。室外管道敷设形式以暗管为主，若采用明管敷设形式，应采取必要的保温措施；室内管道敷设形式根据现场情况确定，若采用明管敷设形式，应安装在管架上，若采用暗管敷设形式，应安装在管道沟内。

5.2.4 采样系统管路设计应具有自动冲洗功能，冲洗方式可采用压缩空气冲洗、加压水冲洗或气、水联合冲洗。对于新建采样系统，建议采用气、水联合冲洗方式，其中，冲洗水压力应不低于0.2MPa，反冲洗气体流量应不小于100l/min。采样系统完成采样后，宜先用空气吹干采样管路，再用加压水冲洗，然后再用空气吹干。吹干、冲洗次数视管路使用情况而定。采样管路应定期用臭氧、二氧化氯或加氯水冲洗，冲洗周期视水质情况、环境条件确定，原则上应保证采样管路对水质无影响。

5.2.5 采样泵的类型和规格应根据采样点场地条件、安装条件、采样流量、采样系统水头损失等情况合理选用。对于新建采样系统，建议选用自吸泵。

5.2.6 采样泵应设有安全防护装置，为保证采样系统运行可靠，采样泵应设有备用泵。5.2.7 采样系统应设有过滤装置以防止杂物和粗颗粒物损坏采样泵，应在取水头部安装滤网、采样泵后安装Y型过滤器等过滤装置。过滤装置应能保证在维护周期内采样泵、监测仪器的正常运行，且便于清洁、维护。

5.2.8 氨氮水质分析仪的采样系统与仪器之间的输送管道应尽可能短，以减少水样在管道中的留存时间，减少附着在管壁上的硝化菌对氨氮检测结果的影响。

5.2.9 氨氮水质分析仪进水应经过膜过滤预处理，过滤膜孔径应小于0.45μm，以减少颗粒物对氨氮水质测试的影响。

5.3 在线监测仪器安装要求

5.3.1 在线监测仪器安装高度应便于日常操作和查看显示面板。5.3.2 在线监测仪器周围应留有足够的空间，以便于日常维护、检修。5.3.3 各种电缆和管路应加保护管安装在管沟或通过管桥架设，排放整齐。5.3.4 在线监测仪器工作所必需的高压气体钢瓶，应稳固固定于监测站房的墙壁。5.3.5 监测设备产生的有毒和强腐蚀性废液应单独收集，收集容器应可靠固定，定期检查、处理。

5.3.6 此处未提及要求参照仪器说明书内容，在线监测设备的安装还应符合GB50093-2002的相关要求。

5.4 数据采集系统安装要求

5.4.1 为确保在线监测系统建设的公正性和监测数据的准确性，在线监测仪器的流程控制应符合本指导意见要求，详见附件二“在线监测仪器流程控制说明”。

5.4.2 能实时采集在线监测仪器及其它辅助设备的输出数据，具备对采集的数据统计、分析、存储（保存至少一年的监测数据）等功能。

5.4.3 对流量计、CODCr、氨氮、总氮、总磷的数据采集必须通过数字接口，对其他监控数据的采集可通过模拟或数字接口。

5.4.4 具有远程控制功能，可远程控制在线监测仪器和设置相关参数；在线监测系统主控权在环保主管部门，业主无控制权。在线监测系统预留监测数据输出接口供业主读取（RS485，Modbus通讯协议，只读或只写）监测数据，为污水处理厂运行管理提供参考。5.4.5 对在线监测设备的数据采集，能实现定时采样功能、随机采样功能、实时采样功能、直接采样功能、事件触发采样功能。

5.4.6 具备故障报警、显示和诊断功能，具备进入人员身份识别功能，并能将相关信息传输到环保主管部门监控平台。

5.4.7 具备对监测站房环境参数（包括室温、空调、电源等）的监控和上报功能。5.4.8 具备本地数据、图形显示功能，数据采集仪显示屏应结合监测站房操作显示屏（见5.5.3条要求）一并考虑建设。

5.4.9 数据采集系统和外界数据传输采用GPRS方式，应支持双通道GPRS通讯，监测数据同时传送至两个监控平台。

5.5 监测站房

5.5.1 监测站房在外观上应统一标识、颜色；在结构上应为独立、密封结构，门窗应具有隔热、防腐、节能等功能。

5.5.2 监测站房面积应保证在线监测仪表、仪器的安装、操作和维护空间，进水口处监测站房面积应不小于7m2，出水口处站房面积应不小于12m2，站房主要走道宽度应不小于1m。5.5.3 监测站房应安装LCD操作显示屏与小型键盘（或触摸屏），屏幕尺寸应不小于6英寸。操作显示屏（或触摸屏）凭密码操作，密码由环保主管部门管理，并可通过环保主管部门监控平台修改。管理、维护、检修在线监测仪器必须通过操作显示屏（或触摸屏）进行，操作记录应保存至少1个月时间，并可供环保主管部门监控平台查阅。在线监测仪器的状态（调试、运行、维护、维修等）应在操作显示屏（或触摸屏）实时显示并上传到环保部门监控平台。

5.5.4 监测站房应安装防盗门锁，加装门磁等设备，配合数据采集仪识别进入人员身份。5.5.5 监测站房应安装空调，应具备断电后自动恢复功能，以保证室内温度、湿度等符合要求。

5.5.6 监测站房内应有安全合格的配电设备，应配置稳压电源，能提供足够的电力负荷，不小于5kW。

5.5.7 为防止意外断电事故，监测站房应配备UPS应急供电设备。UPS主要对数据采集仪供电，应保证数据采集仪至少连续工作1小时。

5.5.8 监测站房内应有合格的给、排水设施，应使用自来水清洗仪器及有关装置。5.5.9 监测站房内应配备灭火器箱、手提式二氧化碳灭火器、干粉灭火器等。5.5.10 监测站房、在线监测设备均应设置避雷设施，监测站房不能位于通讯盲区。

附件

输电线路在线监测系统研究 篇6

关键词：输电线路；在线监测系统

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1000-8136(2009)35-0015-02

1研究背景概述

随着社会经济的高速发展，各行各业对电力供应的质量和数量提出了更高的要求，由于电网中输电线路所处环境的不确定性，使线路运行是否安全已成为电网可靠性的一项重要指标。

由于输电线路纵横延伸几十甚至几百千米，处在不同的环境中。因此高压输电线路受所处地理环境和气候影响很大，每年电网停电事故主要由线路事故引起。

以前，输电线路检查主要靠运行人员周期性巡视，虽能发现设备隐患，但由于本身的局限性，缺乏对特殊环境和气候的检测，在巡视周期真空期也不能及时掌握线路走廊外力变化，极易在下一个巡视未到之前由于缺乏监测发生线路事故。因此，线路在线监测系统应用而生，其通过无线(GSM／GPRS／CDMA)传输方式，对输电线路环境温度、湿度、风速、风向、盐密度、泄漏电流、覆冰、雷电流、周围施工情况、杆塔倾斜等参数进行实时监测，提供线路异常状况的预警，通过对线路各有效参数的监测，能够提高对输电线路安全经济运行的管理水平，并为输电线路的状态检修工作提供必要的参考。

2系统工作原理

系统由两部分组成，分别是数据采集前段(太阳能接收板、通讯系统、采集系统、抗干扰系统等)和后台收集系统组成。采集前段是一台高性能的嵌入式计算机，其主供电源为太阳能接收板，可以全天候作业。通过预先设定的程序定时对周围的各种数据。比如温度、湿度、风向等进行分析收集，视频探头可以不间断对周围环境进行实时监测，前台系统对所收集数据进行处理后，通过无线(GSM／GPRS／CDMA)传输方式可以及时传输至后台控制中心。后台接受终端可以对所收集的相关数据进行分析，根据分析结果有针对性地对相关杆塔采取防范措施，降低线路事故的发生。

3输电线路在线监测系统的组成

该系统可以采取积木式结构，针对不同地理环境和气候监测不同的线路参数，监测中心服务器采取统一的软件平台，便于综合分析、比较。现对常用的几种监测仪进行分析：

3.1微气象监测系统

输电线路由于其分散性特点，所处环境变化较多，极易由风偏、雷击、污秽等引起线路故障，特别是局部环境的变化及时掌握更需要在线数据的监测。

微气象监测系统主要对输电线路走廊微气象环境数据进行在线监测等，能将所测监测点温度、湿度、风速、风向、气压、等气象参数及严密数据进行分析。通过定期数据传送，使线路技术人员根据数据曲线能及时掌握线路运行环境的气候变化规律，以便采取相应的措施(比如：雷区安装氧化锌避雷器、污秽区采取调爬等)防止线路发生停电事故。

3.2无线视频监控系统

由于经济发展，各种建筑施工改造频繁。另外处在荒郊野外的杆塔线路极易受到外力的破坏，由此引起的线路跳闸事故逐年增加，传统的巡视方式已不能满足现有的安全需求。

因此，在电力行业，急需一种有力的监控、监测手段对输电线路周边状况及环境参数进行全天候监测，使输电线路运行于可视可控之中。架空输电线路危险点远程监控系统采用先进的数字视频压缩技术，通过无线通讯实时将线路周围情况传至后台监控中心，并可设置程序对危及线路安全的行为进行报警。采取红外探测技术对输电线路高危地区杆塔进行全天候监测，将事故隐患及时消除。有效地减少由于线路周围建筑施工等外力破坏引起的电力事故。在巡视人员不易到达地区，大大减少巡视次数，为输电线路的巡视及状态检修开辟了新思路。

系统软件强大的查询、比较、分析功能。可及时了解设备及环境变化信息，为事故预防及事后分析提供事实依据。

3.3输电线路覆冰监测

通过在易覆冰区域的铁塔上安装覆冰自动监测站。通过在线测量绝缘子垂直负荷的变量，建立在一个垂直档距单元内导线自重、风压系数、绝缘子倾斜角、绝缘子垂直负荷和导线等值覆冰厚度的数字模型。适时检测在一个垂直档距单元内等值覆冰厚度的变化，在根据线路设计标准，為用户提供预警值。还能够对现场的覆冰情况进行扪照，通过GPRS／CDMA无线通讯网络将照片、环境参数传往监控中心，在监控中心即可随时掌握线路的覆冰情况。通过对照片的比较分析可判断积冰速度，综合各种气象条件，作出相应的处理措施，防止大范围停电事故的发生。

3.4杆塔倾斜仪

由于一些朴塔处在采空区和易冲刷地段，为防止由于杆塔倾倒而引起倒杆断线事故的发生，就需要及时掌握杆塔倾斜发展情况，以便及时采取相应的措施。

杆塔倾斜仪通过自身设备，程序设计传输时间间隔，定时将朴塔顺线路及垂直线路方向的倾斜角度数据传输至后台控制中心，通过对传输同数据的曲线分析，可以及时判断杆塔倾斜的发展趋势，在达到报警状态时及时处理，是矿由开采及雨水朴刷较多地区进行在线监测的一种有效手段。

3.5输电线路防盗报警系统

输电线路近年来被盗事件逐年上升，据不完全统计，中国由于塔材被盗、导线被割引起的经济损失达上亿元之多。由于输电线路分散在野外，距离长、分散性大，一直以来没有有效的安全防范措施。

在电力线路上安装一种探测器，此探测器主要感应振动和热能，当有人靠近杆塔进行偷盗时，仪器感应发出报警，通过无线网络短信传送至相关人员手机上及信息中心。同时还可根据需要开发图像功能，在启动报警同时。启动图像功能将图像传至监控中心，保留相关视频已做为犯罪证据以供警方确认。

4项目意义

环境在线监测 篇7

1 现状

贵州是经济欠发达、欠开发的地区, 环境保护方面的工作也相对滞后。工业企业特别是中小企业总体管理水平不高, 企业工艺装备落后, 生产工艺粗放, 部分工业企业超标或超总量排放污染物现象比较严重。以前, 企业的监测数据都是通过人工分析上报的, 而且很多企业为了自身的发展所上报的数据真实性欠高, 给环保管理工作带来了很大的难处。贵州省环境污染源自动监控系统的建立及国家环保总局2005年28号令《污染源自动监控管理办法》的实施, 为环保部门增强科学监管能力、提高环境执法效能发挥了重要作用。

(1) 为加强重点排污企业污染源自动监控系统的监管力度, 顺利实施污染物排放总量控制、落实排污许可证制度、排污收费制度和减排任务, 预防环境污染事故的发生, 促进污染源自动监控系统科学化、现代化的管理, 2003年起贵州省逐步推广污染源自动监控系统。为了加强红枫湖、百花湖 (下称“两湖”) 的环境保护工作, 根据环境保护有关法律、法规的规定、按照全国环保工作“十五”计划及国家环保总局的统一部署, 贵州省环保局发出文件 (黔环通[2003]83号《关于对两湖部分重点污染源单位实施污染源自动监控的通知》) , 决定对“两湖”周边重点污染源企业和水城钢铁 (集团) 公司展开污染源自动监控。

(2) 近年来, 贵州省环保局和各地区环保局陆续公布了200多家限期治理的污染企业名单, 现已完成了包括中国国电集团公司贵阳发电厂、贵州华电清镇发电有限公司、贵州中电电力有限责任公司安顺电厂、贵州轮胎股份有限公司、贵阳南明老干妈风味食品有限公司、铜仁地区、遵义市等83家省级重点排污企业的污染源自动监控。污染源自动监控系统数据传输方式均统一采用贵州省环境科学研究设计院开发的“贵州省污染源自动监控信息系统软件”及无线传输设备。

(3) 一些企业通过使用自动连续监控系统给环境保护工作带来了很大的帮助, 通过对企业的实时监测, 有效控制了企业的排污超标现象。如实现对红枫湖水质的自动连续监控及预警, 这对贵阳市、贵州省均具有十分重要的意义。作为贵阳市重要的饮用水源提取处, 水质自动连续监控及预警的实现, 保证了贵阳市人民的饮水安全。又如实现对松桃县10家电解锰厂的监控:该县的电解锰企业污染比较典型和严重, 对当地的生态环境造成了很大的破坏, 严重影响了居民的生存。2006年, 这些企业安装了GSM/GPRS废水自动连续监测系统, 同年12月8日, 通过了由国家环保总局副局长张力军率队参加的现场验收[2], 迄今为止, 装上该系统的厂家都能很好地控制排污指标和排污量, 对自己的生产环境进行实时监控, 做到发展生产与保护环境互不冲突。

2 存在的主要问题

2.1 排污企业对污染源在线监测工作认识不足

由于一些企业对污染源在线监测这项工作的认识不足, 特别是对排污长期影响环境的认识不足, 简单地认为安装自动监控仪器是花钱买手铐, 因此, 不愿安装的问题相当突出, 这种抵触的思想情绪加大了污染源在线监测工作的难度。有的企业尽管环保部门三番五次作工作, 但仍然对建设安装工作不配合:有的装了不用, 有的用上了就不管、不维护、不检修, 造成大量的污染源在线监测仪器形同虚设, 导致大量资金流失。

2.2 在线监测管理工作制度不统一

由于没有统一的管理, 各企业的在线监测仪器设备选型杂乱, 不同的在线监测仪器, 其分析方法、测试原理、试剂配制和数据接口也不同, 测试结果难免存在差异。另外, 企业普遍拖欠尾款, 仪器维护比较困难, 给以后的排污企业污染源在线监测系统实施第三方运营带来很大困难。

2.3 企业在线运行维护工作依赖性强

大多数企业无专业在线监测管理人员, 在线管理与维护意识薄弱, 基本维护能力差 (如操作、故障排除、试剂配置等) , 对建站单位依赖性强。

2.4 污染源在线监测系统运行管理不够到位

污染源在线监测系统安装运行后, 进行必要的日常监督管理是保证系统正常运行的关键。污染源在线监测系统有很多硬件、软件, 安装1套现场设备需投入几万到几十万元 (水、气不同) , 每个监测点位1年的维护、运行费用也需几万元, 没有足够的经费保障就不能顺利开展此项工作。

3 几点对策

(1) 对新建项目, 作环境影响评价时要提出要求, 要使业主把污染源在线监测系统的建设放在与“三同时”同等重要的地位给予安排。不安装污染源在线监测系统, 系统未经验收或者验收不合格主体工程即正式投入生产或使用的, 环保部门要依法处理。对现有的重点污染源, 环保部门应当制定污染治理计划, 逐步限期将污染源在线监测系统安装到位。对不正常使用、甚至人为破坏污染源在线监测系统的行为, 应依法进行处罚。

(2) 实行准入制。在众多在线监测仪器品牌中选几家信誉高、售后服务好、技术力量雄厚的符合原国家环保总局制定的环境监测规范和环境监测仪器技术要求, 经检验合格, 通过认定并列入合格产品准入名录的厂家进入贵州市场。

(3) 要及时推行第三方运营管理。随着市场的逐步规范和运行服务资金的落实、按照《污染源自动监控管理办法》的要求, 自动监控系统由专业的第三方运营和维护[1]243。由于排污企业在系统中是被监控的对象, 缺乏专业技术和相关设备的易损件、易耗品, 加之维护人员及费用等问题, 排污企业维护污染源在线监测系统有困难, 会严重影响系统正常运行。

(4) 制定适用于贵州省的污染源在线监测系统管理细则, 同时落实好第三方的运营维护管理工作, 保证污染源在线监测系统能长期、有效地为控制污染物排放总量、落实排污许可证制度、落实排污收费制度提供科学依据。

(5) 解决经费问题。监控仪器设置在排污现场, 用于直接收集排污数据, 属于环保设施的一部分, 污染源在线监测系统的建设经费和运行经费应由排污单位自筹解决, 财政可按比例予以支持。财政拨款特别要补贴到老企业的在线监测系统建设和运营中, 但环保管理部门对其要有相应完善的管理制度。

(6) 加大对企业一把手的环保意识引导, 要使其不能只关心眼前利益, 要从长远的环境保护的角度去考虑问题:大的方面以和谐社会的理念思考, 小的方面从自身生活质量着眼, 都应该完善环保设施, 以实际行动切实作好环保工作。

环境监测是环境保护工作最为重要的基础性和前沿性工作。及时、准确的监测数据将为科学决策提供重要依据, 也将为有效应对和妥善处置突发事件提供强有力的技术支持。因此, 更好地作好污染防治工作, 大力推进污染源自动监控工作已刻不容缓, 2008年2月28~29日, 国家环保总局在京召开全国环境监测工作会议, 局长周生贤在会议讲话中说到:加强环境监测, 是加快推进历史性转变的重要保障, 是实现“十一五”污染减排目标的必然要求, 是提升环境管理能力的迫切需要, 是深化国际环境合作的有效手段[4]。所以, 为了更好地保护生态环境, 保护人类生存的家园, 改善人们的生活水平, 加强企业污染源在线监控刻不容缓, 这无论对企业自身还是当地环境保护都是具有重要意义的。

摘要：论述了贵州省环境污染源在线监测的基本情况和污染源在线监测系统建设工作中存在的主要问题, 提出了建议和对策, 对进一步推进贵州省环境污染源在线监测工作和生态文明建设具有参考意义。

关键词：贵州环境污染源,在线监测,现状,对策

参考文献

[1]周发武, 鲍建国.环境自动监控系统——技术与管理[M].北京:中国环境科学出版社, 2007.

[2]中国环境年鉴编辑委员会.中国环境年鉴[M].北京:中国环境年鉴社, 2007:782.

环境在线监测 篇8

我国水资源分布广泛而丰富,但是也存在总量紧缺、人均占有量低、地区分布不均、水土资源不相匹配、城市缺水情况凸显、水体污染日益加重等问题。本文针对我国主要江河湖泊流域水环境污染现状,以先进的流域水环境监控、应急技术和理念为指导,充分利用物联网技术、GPRS技术、Zigbee技术,研发水环境实时监测系统和预警平台,实现流域水质实时监控、数据传输、数据处理、平台实时显示和预警,提升我国江河流域水污染实时监控预警的自动化水平与应对突发事件的应急处置能力,为国家江河流域水环境安全管理提供基础信息,为政府科技决策提供可靠的技术支撑。

1 物联网基础理论的研究

1.1 物联网的技术及其发展

所谓物联网(IOT),指的是互联网和多种传感设备结合起来而形成的一个大型的应用型网络。物联网技术涉及的应用范围和学科十分广泛,是基于互联网发展起来可以实现“物物交互”和“人机交互”两种交互模式的一种新型网络技术,由于物联网可以通过两种交互模式实现人、物、机三者之间的通信,在传感器技术、识别技术等技术的基础上,使实时监控我们日常生活的一切和实现智能化、自动化、无人化的控制成为了可能[1]。物联网整体体系结构如图1所示。

1.2 水环境监测物联网选择

物联网的水环境在线监测系统设计重点考虑的问题是监测物联网的选用、监测参数的确定和采样频率的制定。针对我国主要江河湖泊流域水环境污染现状,急需以先进的流域水环境监控、应急技术和理念为指导,结合流域复杂的水文、地形地貌、土地利用和生态特征,充分利用地理信息技术和云平台,研发基于物联网的水质在线监测系统,实现流域水质实时监控、数据传输、数据处理、平台实时显示和预警,提升我国江河流域水污染实时监控预警的自动化水平与应对突发事件的应急处置能力,为国家江河流域水环境安全管理提供基础信息,为政府科技决策提供可靠的技术支撑,促进流域经济、社会、环境协调可持续发展。

2 基于物联网的水环境在线监测系统的总体构架

水环境在线监测系统不同于普通的信息系统,全套系统的设计与构建、实施都是围绕水环境资源这一特殊的工业生产与发展背景展开的。因此,为了能够使水环境在线监测系统业务化运行得到最终实现,系统的功能、流程以及组成的设计必须以标准的水环境监测流程为依据,如图2所示。

3 基于物联网的水环境在线监测系统总体结构设计

本系统将集成应用3S技术,将通过GPS获得所需固定或移动监测站的确切位置,并可以将监测的数据利用通讯传输系统发送到信息控制中心,更新系统综合数据库;及时利用RS获取监测流域的水体图像,并通过水质模型监测水质变化,提早预警水污染的迁移过程;并利用GIS实现对空间数据的分析、存贮,并呈现水污染模拟模型处理结果[4]。

系统的设计分为三个主要部分:数据采集部分、信息输出及处理部分、上位机监控控制部分。实现监测数据的实时监控、无线传输、数据处理和实时显示。

3.1 数据采集

数据采集终端主要完成环境污染信息自动采集、自动定位、数据存储上传等功能。

数据采集终端功能具体表现在安全保护功能、自动定位功能、本地显示存储功能、自动计量功能等方面,具体分析如下。

安全保护功能。具有自动运行、停电保护、来电自动恢复等功能。具有状态测试功能,便于例行维修和应急故障处理。

自动定位功能。能够自动定位投放位置并将地理位置信息上传至总监控中心。

本地显示存储功能。具有本地显示功能,可本地查看当前及历史水质数据。具有本地数据存储功能,标准配置按5m/次记录,可存储30天数据。

自动计量功能。能够自动计量重点污染源污水排放量;自动实现水样的连续等比例采样;自动记录和监控污染设施的运行。配备合适的传感器,可自动完成PH、ORP、浊度、余氯、流量等参数的在线监测,自动完成环境信息的联网传输和分析处理。

3.2 数据传输及处理部分

数据传输系统主要包括传输设备和所采用的通讯网络,监控中心与监控终端的通信网络根据实际情况采用中国移动GPRS网络、中国电信CDMA网络、3G、网桥通讯、微波通讯等,现场采集部分的通讯方式根据现场实际情况采用485总线、CAN总线或无线传感器网络等。本次研究以3G通讯和无线传感器网络为主。

无线传感器网络由大量的集成了实时传感、数据收发处理和无线通信能力的小体积、低成本的位于测量区域的传感器节点和与该片区域匹配的汇聚节点、电脑上位机,自下而上自组织地构成了一套监测网络[2]。配水单元、分析单元的集成组成传感器节点,用来对各个单元相应功能的实现;上位机软件控制和传感器节点相当于控制单元,将过程控制、监控显示和远程通信的功能加以实现。由此可见,由无线传感器所组成的网络可是实现设计的水环境监测系统所要求的所有功能[5]。

此次设计的无线传感器网络与传统的水环境监测系统相比,将有更大的优势:省去人工水样收集、采集和对结果的化学分析实验等大量工作,减少了人工分析结果和处理数据的工作,增加了被测参数的实时性、直观性和可靠性。

数据处理系统主要包括水质安全监测系统软件、数据处理和智能分析软件,通过海量数据分析、计算,得出水质变化情况趋势,并供用户查询使用。

最终用户客户端包括WEB查询软件、手机端web查询软件和数据库软件等,软件功能主要有可打印输出监控数据的日、月、季、年平均数据和日、月、季、年大小极值等,以及各种统计报告和监测图表(曲线图多轨迹图、对比图以及棒状图等),并可将数据输入中心数据库以及上网。并可收集、储存需要的监测数据,用于日后检索。若检测项目超标,系统将会有状态信号显示、并报警。实施水质自动监测,可以实现水质的实时连续监测和远程监控,达到及时掌握水源的水质状况、解决不同行政区域的有关水污染的事故纠纷、预警重大水质污染事故、监督控制制度落实、实现排放达标等目的。

3.3 流域水污染实时监控预警平台构建技术

流域水污染实时监控预警平台的构建技术主要研究对象如下:构建空间数据库、存储流域基础地理数据、社会经济数据、监测点空间数据、流域地形数据、流域数据等空间数据。

(1)构建数据仓库,实现海量、实时观察数据的有效存储管理。具有基础数据、监测点数据、实时监测数据的直观显示、查询、输出等功能。

(2)流域水质管理体系及业务模型研究。归纳水环境系统特征和水质管理体系,对此体系下的水质监测、预警和应急处理业务模型做系统研究。论述水质监测模型、探讨预警框架体系、研究水质评价与预测模型、提出应急处理流程,并开展深入分析。

(3)应急处理协同关键技术研究。研究应急处理协同框架,探讨信息集成、资源调度模型等信息化问题;从横向和纵向角度阐述组织机构体系,对应急业务流程的构建开展分析,讨论协同体制保障。

(4)水质监测与预警平台功能体系研究。通过研究知识管理的内涵,从业务模型中提炼平台功能体系,对数据特点、功能需求进行详细分析。根据系统提供的信息,以及实时接收到的信息,进行资源的分配和相应的应对措施的制定,快速形成应急方案的决策过程,是应急处理的核心。

(5)水质监测与预警平台总体架构和平台实现研究。基于数据中心技术进行平台总体设计,形成松耦合的柔性支撑平台架构,着重解决异构数据集成、功能搭建与复用、协同处理等问题,为该平台的快速构建和扩展提供良好的环境。

3.4 上位机软件设计部分

3.4.1 功能控件

此次设计的上位机系统将以ARM芯片为核心,将利用触摸屏、彩色液晶显示屏、实时时钟存储器以及与RS485通信模块结合,与下位机的监测装置利用串行通信相连,实现串口调试、图表显示和数据的修改和存储功能。应用窗体是基于Delphi来进行页面设计与开发。

Delphi拥有一个可视化的集成开发环境(IDE),采用面向对象的编程语言ObjectPascal和基于部件的开发结构框架[3]。Delphi它提供了500多个构件,利用这些构件,设计人员可以快速地构造出应用系统,也可根据自身需求设计系统。

3.4.2 界面设计

此次监测界面将分为两个主界面:串口调试页面和实时图表界面。每个界面都将分为显示窗口和控制按钮面板两部分,操作简单、显示直观。

串口调试界面功能是调试串口的功能,用来接收下位机监测系统发送过来的数据报告,将数据进行处理,并且选择所需有效数据将其在显示界面中显示,方便工作人员用以观测和分析。

实时图表界面效果将会非常明显,可以极其精准地反映采集数据的变化走势。

图7实时图表显示页面 (参见右栏)

4 结束语

环境在线监测 篇9

关键词：GIS,水产养殖,环境监控,监测系统

0 引言

当前水产养殖生产面临着养殖密度过高,保护养殖环境意识淡薄,养殖病害呈逐年加重之势,水域环境遭到不同程度的破坏,水产养殖业可持续发展受到严重影响,影响水产养殖环境的关键参数就是水温、光照、溶氧、氨氮、硫化物、亚硝酸盐、p H值等,但这些关键因素既看不见又摸不着,很难准确把握。现有的水产管理以养殖经验为指导,仅是一种普遍的养殖规律,很难做到准确可靠,产量难以得到保障。随着水产养殖业的不断发展,国内外市场竞争越来越激烈,掌握准确可靠的综合养殖环境数据,科学养殖,提高产量与品质,势在必行。

实时了解气象和水质信息对水产养殖安全保障起到至关重要的作用。本项目研究的目的是开发一套成本低、性能好、运行可靠、支持多元素信息采集,并符合我国国情要求的水产养殖综合环境在线监测系统。该系统包括信息采集设备和配套的后台通信服务、信息管理、信息发布软件平台。使用信息数据融合技术,实现了水产养殖生产环境信息、水产养殖生产过程信息的多元融合,保证水产养殖数据分析更精细、准确,为水产健康养殖提供强有力的技术支持,为建设安全水产业生产环境和精准水产养殖建设提供有大量的决策依据,促进水产业的持续健康发展。

1 工作原理

水产养殖综合环境在线监测系统主要采用嵌入式软硬件开发技术和无线网络通信技术进行开发,系统由采集器、集中器和服务器三级组成,数据采集由采集器和集中器构建的无线通信网完成,集中器则通有线以太网或无线3G网络上传集中采集到的数据到后台服务器,服务平台再通过WEB技术发布到网络上,让用户随时随地可以了解到信息。系统工作原理如图1所示。

水产养殖综合环境在线监测系统需要关键节点的支持,需要具有信息融合的计算机系统监测水产养殖生长环境并且采集实时数据,然后进行判断和逻辑推理,最后作出决策。系统重点解决和使用的关键技术如下:

1)多通道、多类型传感器集成与扩展研究,系统硬件采用成熟的单片机技术进行开发;

2)系统采用Zigbee无线通信技术和太阳能供电,实现传感器无线网络的构建,解决Zigbee无线通信增益和抗干扰技术;

3)设备野外防水、防雷、连续供电,考虑养殖环境的恶劣条件,做好防护措施,系统防振动和野外扩干扰性能,有效保证系统的稳定性,使设备更能适应渔业生产环境的需要。

4)采集信息与鱼类生长专家数据融合分析,设定合理有效数据阈值。

2 系统的设计

2.1 系统的总体设计

综合应用嵌入式软硬件开发技术、无线通信技术、多传感器多通道数据采集技术、太阳能供电技术、GIS技术以及信息融合技术开发集多种测量要素于一体的多功能的水产养殖综合环境在线监测系统。系统主要包括三大部份:一是前端传感器及信息采集器,用于构建无线传感器网络;二是信息集中器,用于收集、保存和显示(支持LED显示)前端传感器采集到的环境信息数据,并实现向中心服务器上报数据功能和设备开关功能(可用于控制增氧、投料等设备);三是后台通信服务、信息管理与信息分布的应用平台。

本项目研发集中实现4大类环境信息的采集:

1)气象信息,包括室外温度、湿度、气压、风向风速、太阳光照/辐射、雨量等;

2)鱼塘/鱼池水质信息,包括溶解氧、温度、电导率、p H值、氧化还原、盐度等;

3)鱼塘/鱼池水体物理特征信息,包括水温、水位和流速(主要用于工厂养殖)等;

4)地理空间定位信息,用于空间分布展示等功能。

2.2 系统的设计和流程

本系统的研发分为硬件设计、嵌入式软件开发、信息采集服务平台开发以及设备安装机构设计四大部分。

2.2.1 硬件设计

1)采集器硬件设计:采集器主要的功能是实现多路不同类型的传感器的集成和无线组网,系统选用支持多串口通信的为主要控制单元,选用支持11通道的TLC2543 AD转换芯片作为信号输入的主要处理器件。采集器硬件构成如图3。

2)集中器硬件设计。集中器的主要功能是通过Zigbee无线网络,向采集器发送数据采集指令,将采集器上传的数据进行分析、存储,并上报数据到后台服务器[1]。集中器还需具条多路断电器输出,可用于自动控制增氧、投料等设备。集中器硬件构成如图4所示。

3)采集器设备选型,见表1。

2.2.2 嵌入式软件设计

1)采集器软件设计,如图5。

2)集中器软件设计,见图6。

2.2.3 服务软件平台设计

1)软件组成与功能模块设计,见图7。

通信服务程序采用Window系统Service程序开发技术进行开发,开发语言为C++,开发工具使用VC++.net或是Embedded Visual C++,EVC嵌入式开发支持多种类型CPU,系统提供针对不同类型CPU的编译程序;同时系统提供相应的模拟器[2]。WEB服务程序采用B/S(Brower/Server)结构,使用JAVA语言开发,系统的技术架构采用基于J2EE组件技术的多层应用体系结构,支持INTERNET,数据按照需求采取远程单位分散,逐级集中的管理模式;在基于J2EE组件技术的多层应用体系结构基础上强调应用组件化。采用在J2EE架构下开发,可以跨平台运行,通过XML技术提供可跨平台交换和移植的业务数据[3]。

2.2.4 设备安装机构设计

为了将水产环境监测传感器等设备安装到鱼塘/鱼池中,放置方式和方法需进行科学的设计,要求传感器安装集成结构不能影响生产作业,可实现收展、可伸缩和可变深功能。本项目提出了多连杆式可变距和深度的设备安装方案设计,见图8。

3 系统的实现

3.1 系统主要功能实现

系统的功能实现主要包括信息融合子系统、监测管理子系统和远端数据采集模块子系统。

主要实现功能有:

1)监测数据实时记录功能:系统连续如实地采集和记录、监测水的温度、水的p H值等环境参数情况,以数字、图表等多种方式进行实时显示和记录监测信息;

2)信息融合功能:系统对各类传感器发送的信息进行冗余、噪声的处理及融合分析[4];

3)数据统计分析功能:实时显示或者历史显示各参数曲线变化,可以同时显示多个环境参数曲线,更方便比较分析;

4)数据存储功能:所有的数据采集和记录到主机计算机上,数据可以按照使用人员的要求定时自动保存、备份、打印、归档等;

5)显示和记录系统:系统可以进行24 h记录,以便日后查询。可通过便利地浏览到相关数据记录;

6)水产环境控制系统:通过组态技术,网络远程控启动相应的设备进行控制;

7)远程联网功能:通过互联网接入,监控人员可以随地随时登陆到本系统中,了解所监控实时环境参数;

8)用户分级管理:严格的密码授权,以保证只有授权的工作人员才可进行相应的管理和操作;

3.2 系统应用的效果

广州市现代农业装备综合试验示范基地采园林、水产观光示范园区的总面积为2 hm2(30亩),其中水产养殖面积0.66 hm2(10亩)。本系统通过在此基地的试验运行,已经实现了通过传感器等感知设备,与互联网结合起来,实现水产养殖环境的数据采集、融合与处理,并通过操作终端,实现智能化识别和管理,实现动态采集环境信息并及时地汇集到控制中心,方便农技人员进行分析决策,有效的控制水产养殖环境参数,实现水产养殖环境的在线监测和实时处理工作,如图9。

4 结束语

当前我国水产养殖业从传统模式向集约型、精准型发展,提供信息化技术支持,研发水产养殖综合环境在线监测系统,管理人员可以实时了解精细的水产养殖环境数据,依据这些与鱼类生长息息相关的信息,实现精确增氧,精确投料等控制,调动鱼塘生产力,以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入,并改善环境,取得良好的社会效益和环境效益。系统在实际运行中获得很高评价,表明了系统能够较好适合水产养殖企业的实际工作需要,具有应用推广有良好的前景。

参考文献

[1]于洪珍,徐立中,王慧斌.监测监控信息融合技术[D].北京:清华大学出版社,2011.

[2]汪兵,李存斌,陈鹏,等.EVC高级编程及应用开发[M].北京:中国水利电力出版社.2005.

[3]陈新.基于Web的远程监控与数据采集系统[J].电子科技大学学报,2003(8).

环境在线监测 篇10

关键词：环境监管,环境监测

1 研究背景

进入21世纪,随着经济的飞速发展,部分地区由于盲目的开发建设和不科学发展给环境造成了污染,尤其是一些化工、电子企业集中的城市化工园区对环境的破坏尤为严重,近来甚至不断出现了有毒有害物质泄漏事故。环境保护已上升到国家高度,成为我国的一项重要的基本国策,它是国家实现全面协调可持续发展的重要保证,政府部门重视、广大群众关注,控制和减少污染势在必行。

然而,社会和科技的不断进步使得环境保护涉及的业务越来越多,环保部门的工作量越来越大,工作中所涉及的数据也越来越多,数据之间的关系更是错综复杂。现实情况是,很多环境保护部门机构的污染源监测手段大多仍是采用人工采样化验分析的方式,造成环保管理人员极其繁重的日常工作量。因此,环保部门所负责任将日渐艰巨,如何在有限的人力资源条件下,有效的处理辖区内各单位的环保相关信息数据,使环保管理人员从众多繁杂的事务性工作中解放出来,致力于更为重要的监理督察工作、更需解决的污染纠纷问题,已经成为环保部门以至整个环保事业急待解决的问题。

同时,传统环境监测手段———人工采样和间断监测,难以消除人为因素的影响,与现实需要相比更是明显存在着缺少及时性、连续性和准确性的致命缺点。

伴随着科学技术的发展与普及,计算机和通信技术在企业中的使用占据越来越重要的地位,更多的企业开始使用信息化这一重要手段对环境进行监测、预防治理,环境监测技术也朝着数字化、网络化的趋势发展。以先进成熟的计算机和通信技术为主要手段,建成一个覆盖城市化工业园区的各个所属企业的监控信息系统,对各种环境质量数据和污染数据自动采集、传输、存储,实现办公自动化、信息资源化、传输网络化和决策科学化的综合环境在线监测系统平台已经刻不容缓。

2 国内外发展现状

目前在国外,已有较成熟的在环境在线监测系统方面的技术和产品,如大气、地面水、企业废气、焚烧炉排气、企业废水以及城市综合污水等方面均有成熟的自动连续监测系统。早在20世纪70年代初,欧美一些国家或地区就相继建立起了常年连续工作的大气污染自动监测系统和水质污染自动监测系统,使环境监测工作向连续自动化方向发展。

20世纪90年代,在我国一些发达城市也不断建立了水和气的自动监测系统,这些监测系统目前主要依赖进口。从目前情况看,此类系统造价昂贵、各自独立运行、传输方式多样,增加了政府的投资负担。近年来,国内一些机构也相继开发了一些在线监测系统,但大都存在着这样那样的缺点,如只具备个别的监测功能、监测数据类型单一、数据采集传输速度慢、智能化程度低、界面不直观、不符合相关国家标准、综合性差等。

本系统的开发来自于某市某工园区的环境监管的实际需求,要求用科学的方法监视和检测反映环境质量的各种数据,用监测到的数据表征环境质量的变化趋势及污染的过程,并能够在线监管和及时报警。因此,要监测的参数具有多样性,系统必须具有一定的智能性,对数据的传输有严格的实时性要求。

3 研究意义

环境在线监测系统平台的设计、实施,应按照一切从实际出发,遵循经济、实用的原则,充分考虑系统稳定运行、实际业务管理需求的实现,并考虑一定的前瞻性,适度超前,争取达到国内领先水平,努力追赶国际水平。采用先进的计算机网络技术,统一管理环保局各种业务信息;结合当地具体情况,有目的地收集、加工各类信息,满足现代化管理对信息质量的要求,确保管理信息的完整性、准确性、一致性和安全性。采用先进的计算机软件和网络技术,以环保业务信息数据为管理对象,建立统一、规范的管理信息数据库,并以各项环保业务管理信息数据为基础,建立相应的业务信息子系统。

3.1 具备针对性、综合性

建成针对城市化工业园区安环管理部门的高效、完整的综合环境信息管理系统。用于化工园区对环境系统的监控,以适用、及时的环境信息数据为基础,以客观、科学的统计分析方法为手段,改变传统环境监控模式,提高决策的科学性。

3.2 先进性、现实可行性和未来的可扩展性结合

这里的先进性指的是系统的硬件和软件不落后并能在相当长的时间内发挥很大的作用。当前计算机技术和网络技术发展很快,设备更新淘汰也快。先进的技术只有在使用中产生巨大的效益时才被赋予先进性,只是采用了先进的技术并不表示就有了先进性。一个系统是否具有长久的生命力是考察一个系统是否具有先进性的最重要的考察依据。

系统的可扩展性是指系统的硬件和软件对未来技术的包容能力和现实的扩充能力,其主要表现为系统的结构是否开放,其重要性远远超过具体的设备是否开放和冗余。某化工园区的计划是今后将目前已经建成的污染源水质监测站、企业烟气监测站,和本次建设的噪声监测站、大气环境监测站、气象监测站、应急污水池监测以及各种危险源监测等都接入到综合环境在线监测系统平台中来。本次建设的有34套设备,今后随着入园企业的增加,将会逐步增加到100多个监测站。由于未来的系统生命周期内,整个系统会接入的监测站数目是不断变化的,所以要求系统平台的架构是开放式的,可以自由地扩展,包括监测站数量的追加和监测业务子系统的追加,允许兼容多种不同的物理通信方式。

只有把当前先进性、未来可扩展性和现实可行性有机地结合起来,才能保证一个系统具有长久的生命力,从而具有先进性。

3.3 符合标准

符合标准,其实是系统具有开放性的前提条件,这是不言自明的。当今时代是一个强调开放的时代,也是一个强调标准的时代,所以把这一条单列出来,以示重视。本系统的设计和开发主要遵循以下标准:

《污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准》(HJ/T212-2005)

《水污染源在线监测系统安装技术规范》(HJ/T 353-2007)

《水污染源在线监测系统验收技术规范》(HJ/T 354-2007)

《环境污染源自动监控信息传输,交换技术规范》(HJ/T352-2007)

《固定污染源烟气排放连续监测系统》(HJ/T 76—2007)

《声级计的电、声性能及测试方法》(GB/T3785)

《积分平均声级计》(GB/T17181)

《声级计》(IEC61672-1:2002)

《地面气象观测规范》

4 技术手段

本系统主要涉及用户的权限问题,针对不同的用户进行不同的安全设置,对多表的增删改查维护功能的实现,根据需求查询污染物的信息,使用户能够及时地发现和获知客户端与服务器端传送的数据信息,通过实时监控与通信同步读取数据,并利用Ajax技术优化相应页面的定时刷新,有利于相关人员观察整个监控过程并及时解决出现的问题。主要技术路线包括以下几个方面:

(1)本系统在.Net平台下采用C#语言以三层架构模式进行开发,数据库管理系统采用Microsoft SQL Server 2005,保证软件的功能实现和质量可靠。

(2)界面上综合运用Ajax、FusionCharts、ExtJS、JavaScript、PS、Adobe Dreamweaver CS3、Adobe Photoshop等技术和工具,美丽流畅。