新一代污染源在线自动监控系统设计方案

新一代污染源在线自动监控（监测）系统设计方案（基于高端RTU产品和技术构建）美国SIXNET公司北京代表处（SIXNETDirectFactoryRep–Beijing）一、方案概述工业污染源监测是污染源监督管理的重要组成部分，是了解和掌握区域排污状况和排污趋势的手段，其监测结果和资料是执行环保法规、标准、全面开展环境管理工作的依据。系统建立的目的是旨在通过对重点污染源排放状态的自动监控，及时、准确、全面地反映环境质量现状及发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划、环境评价提供客观的科学依据，增强企业的守法自觉性，提高环保现场执法的现代化水平，逐步达到提高环境质量的最终目的。SCS污染源自动监控系统由污染源现场监控站点系统、数据传输系统、污染源监控中心、污染源在线远程监管系统等组成。采用了计算机、通讯和自动化领域最新的产品和技术，从而构建新一代的污染源在线自动监控（监测）系统。通过对本方案系统的实施，可改变传统的污染源监测的单一监控为多样监控，提高系统软硬件设备的性能和在线监控系统的开放性，进一步加强系统自动化处理能力，并扩展数据监控平台的功能；构建集污染源排放现场数据和治污设施运行情况监控、数据自动化与智能化分析处理、可视化表现和指挥调度为一体的污染源远程监控平台，并实现环境事件处理应急指挥调度的现代化。该系统方案适用于工矿企业及各级地方环保局应用，具有标准化、高科技和规模易扩展等特点。二、设计原则1、先进性原则系统建设具有较高的技术起点，充分采用现有高新技术，确保系统投资取得最佳效益，系统完成后，达到国际先进水平。2、可靠性原则选用高品质的设备完成系统的架构，不仅可以保证系统稳定、可靠的运行，也可大大减少投运后的维护工作量、并节约二次投入的资金。3、开放性原则系统具有灵活的结构和良好的开放性，对信息化管理软件和现场智能设备提供良好的通讯兼容，并与国家环保行业公布的数据协议和格式兼容。4、安全性原则在设计中注意软、硬件各环节的安全保密性，做好系统内权限的分级管理，采用最新的网络和控制器安全技术，防止非法用户的越权操作。5、经济性原则充分保护用户的现有投资，以设备的高档次、可塑性、可配置性、易于维护性来满足系统所处的复杂环境和各种应用需求；以高质量、高标准的设备构成本系统，大大减少系统运行时的维护及维护费用；能够为将来系统规模扩大和功能扩展提供良好的接口，保护用户的投资；在确保上述各项的前提下，尽量降低系统造价，向用户提供高性价比的设计方案。三、标准和规范YD/T1093-2000900/1800MHzTDMA数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务（GPRS）隧道协议技术规范YD/T1323-2004接入网技术要求——非对称数字用户环路（ADSL）YD/T1334-2004800MHzCDMA数字蜂窝移动通信网无线智能网（WIN）阶段2：智能外设（IP）设备技术要求GB/T16706-1996环境污染源类别代码HJ/TXX—XXXX污染源在线自动监控（监测）系统数据传输和接口标准技术规范四、系统的组成和基本功能1、系统结构SCS污染源自动监控系统由污染源现场监控站点系统、数据传输系统、污染源监控中心(污染源在线远程监管系统)等组成。整个系统网络层次从底层逐级向上可分为现场层、网络传输层和中心监控层三个层次。现场层包括数据采集传输仪和各种监测、采样设备。完成数据采集、存储、发送及命令接收等方面的功能。网络传输层指用于实现数据传输的网络实体，包括有线和无线两种方式。中心监控层即监控中心监控平台。它通过网络传输层和现场层相互通讯，交换数据、指令下达，以实现对现场层的集中远程监控。2、监控内容污染源排放在线监测：烟尘（烟尘、SO2、NOx）、污水（COD、流量、TOC、总磷、氨氮）、污染源噪声；环境质量在线监测：空气质量、地表水、环境噪声；治污设备运行状态监测：现场仪表运行状态、治污设备启停状态。3、污染源监控中心监控中心采用标准的C/S系统架构，同时采用通用的软、硬件产品，并规范数据存储格式，使系统具有兼容性强、规模易扩展的特性。基本功能如下：集中监控功能：在监控中心可以通过网络实时监测各站点的实时数据；集中报警功能：任何现场的异常报警信号能在监控中心集中进行声光、画面报警；数据储存功能：按规定的数据库格式保存现场原始数据、报警数据和操作记录的数据；数据发布功能：中心数据库数据能实现数据共享，对其它系统具有开放性。3.1主要硬件设备和功能3.1.1服务器：光纤/ADSL专线实时数据服务器历史数据服务器工程师站/监控操作站路由器无线网络：CDMA/GPRS企业1：专线接入站点在线分析仪RS232/RS485/模拟量信号流量计治污设备开关信号企业N：无线接入站点数据采集传输仪在线分析仪RS232/RS485/模拟量信号流量计治污设备开关信号大屏幕防火墙上级监管数据接口Web浏览终端数据采集传输仪污染源自动监控系统结构示意图Web浏览终端服务器是监控中心的核心设备，运行SCADA监控软件和关系数据库，根据所完成的不同功能可配置实时数据服务器、历史数据服务器和WEB数据服务器等，主要的服务器采用冗余配置，保证不会因为某个服务器故障而导致整个系统运行瘫痪。3.1.2工程师及监控操作站：监控操作站是系统的人机接口（MMI），它在监控中心作为客户机，提供直观的监控画面和数据显示，操作员通过它可详细了解全局范围内的监测状况并下达命令，它们通过LAN与服务器互连并交换信息。工程师工作站是系统工程师的操作平台。可对系统的软件及数据库等进行修改、扩容、维护和维修等。同时还可以对系统进行再开发，实现其所允许的功能。同时工程师工作站可兼做培训工作站。3.1.3大屏幕显示系统：根据投资规模可选配不同档次的产品。3.1.4网络设备：主要配置有以太网交换机、路由器、防火墙设备等。3.2主要软件产品和功能3.2.1SCADA软件：采用国际主流的SCADA软件建立I/OServer实时数据服务器功能，通过在线的数据采集实现动态流程图、参数表、趋势曲线等监控功能，并与关系数据库建立通讯。技术特点如下：—软件体系采用真正的客户/服务器（C/S）体系结构；—能够完全做到实时数据服务器以及趋势、报警、报表和文件等功能模块的冗余；—I/O通讯冗余，主通讯中断时自动切换到旁路；—支持在线组态，即在不影响操作的情况下，允许全部或部分应用程序进行修改；—支持ODBC、OPC、API、DDE等标准数据交换方式；—网络通讯采用标准的NetBIOS，支持IPX/SPX、TCP/IP等协议；—支持多种关系型数据，包括Oracle、SQLServer、dBASE等。—系统通过设置不同级别的用户操作权限而防止越权操作保护系统的安全。3.2.2关系数据库及数据归档格式：采用Oracle、SQLServer等标准数据库，实现监测数据的统计分析功能，并形成报表文档，数据存储格式符合国家环保行业的标准和规范。原始数据表命名格式：数据表命名格式为：CSDM_企业代码_监测类别_监测因子_数据类别；CSDM：XX市污染源在线自动监控系统固定标识；企业代码：被监测企业的唯一识别码，采用企业名称的汉语拼音表示；监测类别：如下表，可扩充；代码监控类别码FS工业污染点源水质监测站、点FQ工业污染点源气体监测站、点QT其他工业污染物监测站、点DS地表水环境水质自动监测站、点DQ大气环境自动监测站、点NY农业、养殖业污染点源自动监测站、点HZ环境噪声自动监测站、点GF固体废弃物自动监测站、点SW放射性污染源自动监测站、点监测因子：参见GB/T16706-1996环境污染源类别代码，可扩充；数据类别：如下表，可扩充；中文名称英文缩写中文名称英文缩写瞬时值Inst小时平均值HrAvg小时最大值HrMax小时最小值HrMin小时排量HrTotal日平均值DayAvg日最大值DayMax日最小值DayMin日排量DayTotal工作模式Mode复位Rst跨度较准Span零点较准Zero测量Test温度Temp错误Error报警信号Alarm原始数据表字段组成：序号字段名说明1DataTime年-月-日时:分:秒2Value治污设备运行状态或检测的数据3Status状态信息4、数据传输系统系统通信方式采用基于TCP/IP的通信协议，可采用以下两种方式中的一种：有线方式—ADSL、PSTN无线方式—GPRS、CDMA通讯方式的选择推荐首选ADSL通讯，利用公用通信网络在互联网（Internet）上建立虚拟专用网VPN（VirtualPrivateNetwork），规划各个使用站点的固定IP地址，在保证数据安全性的前提下提供数据的快速交换通道。在无法实现有线方式通讯的情况下，采用GPRS或者CDMA无线通讯方式。5、现场监控站点系统及功能现场监控站点系统由数据采集传输仪和控制箱等相关集成附件组成。本方案中数据采集传输仪采用先进的IPm™RTU产品，集自动监控（监测）、存储和通讯传输功能为一体，可直接通过传输网络与监控中心相互通讯。5.1监测功能污染物排放数据监测：能实时采集在线监测仪检测的污染物排放数据。超标后能自动报警。治污设施运行监测：对某台设备的监控不单局限于单参数的监测，可进行多状态监测，以具有可参照性、逻辑判断性，能进行有效的监测。检测设备运行状态监测：能自动监测在线监测仪、自动采样器等现场仪表、设备的运行状态（运行、停止或故障等）。工作环境监测：能监测现场监测站的运行环境参数（如温度、湿度）、安防报警等信号。5.2远程设置和控制可及时响应监控中心发来的限值设定、仪器调校及启停等操作指令，实现远程操作控制。5.3数据传输功能可按照以下几种方式，实现与监控中心的数据实时通信：应答上传：对监控中心发出的数据呼叫请求能及时响应上传；定时上传：能根据设定的间隔时间定时上传现场数据给监控中心；异常主动上报：当出现污染物超标、治污设施停止运转、现场设备故障等异常情况时能主动上传给上一级监控中心。5.4WEB监控功能支持嵌入式WEB页面监控，访问客户端数量无限制,且具有分级授权的用户访问管理和认证功能。5.5数据及事件记录储存功能能连续存储现场3个月以上的检测数据和操作记录、报警记录、停电记录等事件数据，新数据可以覆盖最早时间数据。采集存储间隔时间可灵活设置。5.6本地程序控制和逻辑判断功能数据采集传输仪具有程序控制功能，控制程序能方便灵活地组态。能按程序自动控制现场设备的自动运行，具有复杂的逻辑判断功能，以实现污染物排放和治污设施运行的自动监测。污染物排放自动监测：能实现定时启停、污染物超标自动启动、治污设施停转自动启动、远程命令触发启动等多种运行方式。治污设施运行监测：具有对采集的原始数据进行综合分析和逻辑推理能力，对于相互关联的信息（如单台设备的多个监测信号之间、治污设施和生产设施之间）进行逻辑推理，从而对治污设施是否真正有效运转得出准确的判断。5.7通信接入方式能支持多种有线及无线通讯接入方式（ADSL、PSTN、GPRS、CDMA）。5.8与现场设备的接口直接模拟量、数字量采集；标准RS232/485电气接口，支持Modbus通信协议及非标准通讯协议的开发；五、数据采集传输仪的技术规格数据采集传输仪是污染源在线自动监控（监测）系统的核心设备，本方案采用美国SIXNET公司的IPm™RTU产品。该产品集PLC、记录仪、通讯网关功能于一体，是最新一代的控制器产品。IPm™RTU具有32位工业PowerPC处理器、大容量存储空间（32M-64M），不但提供标准串口（RS232/RS485）通讯和IEC61131-3标准编程功能。还提供以太网通讯端口，并具有嵌入式功能，可支持高级编程和网络通讯应用程序，例如WebServer、Internet访问、高级C/C++编程及专有通讯协议的定制等，其产品主要技术特点为：同时提供多种通讯端口：以适应分散应用和本地的不同通讯要求；提供大容量程序和数据存储空间：适合就地运算和大量数据安全存储；更高的适应恶劣环境应用特性：工作环境温度为-40~70ºC、国际品质认证等。1、基本技术规格