一、方案概述 工業(yè)污染源監(jiān)測是污染源監(jiān)督管理的重要組成部分，是了解和掌握區(qū)域排污狀況和排污趨勢的手段，其監(jiān)測結果和資料是執(zhí)行環(huán)保法規(guī)、標準、全面開展環(huán)境管理工作的依據。 系統(tǒng)建立的目的是旨在通過對重點污染源排放狀態(tài)的自動監(jiān)控，及時、準確、全面地反映環(huán)境質量現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為環(huán)境管理、污染源控制、環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境評價提供客觀的科學依據，增強企業(yè)的守法自覺性，提高環(huán)保現(xiàn)場執(zhí)法的現(xiàn)代化水平，逐步達到提高環(huán)境質量的最終目的。 SCS 污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)由污染源現(xiàn)場監(jiān)控站點系統(tǒng)、數據傳輸系統(tǒng)、污染源監(jiān)控中心、污染源在線遠程監(jiān)管系統(tǒng)等組成。采用了計算機、通訊和自動化領域最新的產品和技術，從而構建新一代的污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)。 通過對本方案系統(tǒng)的實施，可改變傳統(tǒng)的污染源監(jiān)測的單一監(jiān)控為多樣監(jiān)控，提高系統(tǒng)軟硬件設備的性能和在線監(jiān)控系統(tǒng)的開放性，進一步加強系統(tǒng)自動化處理能力，并擴展數據監(jiān)控平臺的功能；構建集污染源排放現(xiàn)場數據和治污設施運行情況監(jiān)控、數據自動化與智能化分析處理、可視化表現(xiàn)和指揮調度為一體的污染源遠程監(jiān)控平臺，并實現(xiàn)環(huán)境事件處理應急指揮調度的現(xiàn)代化。 該系統(tǒng)方案適用于工礦企業(yè)及各級地方環(huán)保局應用，具有標準化、高科技和規(guī)模易擴展等特點。 二、設計原則 1、先進性原則 系統(tǒng)建設具有較高的技術起點，充分采用現(xiàn)有高新技術，確保系統(tǒng)投資取得最佳效益，系統(tǒng)完成后，達到國際先進水平。 2、可靠性原則 選用高品質的設備完成系統(tǒng)的架構，不僅可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的運行，也可大大減少投運后的維護工作量、并節(jié)約二次投入的資金。 3、開放性原則 系統(tǒng)具有靈活的結構和良好的開放性，對信息化管理軟件和現(xiàn)場智能設備提供良好的通訊兼容，并與國家環(huán)保行業(yè)公布的數據協(xié)議和格式兼容。 4、安全性原則 在設計中注意軟、硬件各環(huán)節(jié)的安全保密性，做好系統(tǒng)內權限的分級管理，采用最新的網絡和控制器安全技術，防止非法用戶的越權操作。 5、經濟性原則 充分保護用戶的現(xiàn)有投資，以設備的高檔次、可塑性、可配置性、易于維護性來滿足系統(tǒng)所處的復雜環(huán)境和各種應用需求；以高質量、高標準的設備構成本系統(tǒng)，大大減少系統(tǒng)運行時的維護及維護費用；能夠為將來系統(tǒng)規(guī)模擴大和功能擴展提供良好的接口，保護用戶的投資；在確保上述各項的前提下，盡量降低系統(tǒng)造價，向用戶提供高性價比的設計方案。 三、標準和規(guī)范 YD/T 1093-2000 900/1800MHz TDMA數字蜂窩移動通信網通用分組無線業(yè)務（GPRS）隧道協(xié)議技術規(guī)范YD/T 1323-2004 接入網技術要求——非對稱數字用戶環(huán)路（ADSL）YD/T 1334-2004 800MHz CDMA 數字蜂窩移動通信網無線智能網（WIN）階段2：智能外設（IP）設備技術要求GB/T16706-1996 環(huán)境污染源類別代碼HJ/T XX—XXXX 污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數據傳輸和接口標準技術規(guī)范 四、系統(tǒng)的組成和基本功能 1、系統(tǒng)結構 SCS污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)由污染源現(xiàn)場監(jiān)控站點系統(tǒng)、數據傳輸系統(tǒng)、污染源監(jiān)控中心（污染源在線遠程監(jiān)管系統(tǒng)）等組成。 整個系統(tǒng)網絡層次從底層逐級向上可分為現(xiàn)場層、網絡傳輸層和中心監(jiān)控層三個層次?，F(xiàn)場層包括數據采集傳輸儀和各種監(jiān)測、采樣設備。完成數據采集、存儲、發(fā)送及命令接收等方面的功能。 網絡傳輸層指用于實現(xiàn)數據傳輸的網絡實體，包括有線和無線兩種方式。 中心監(jiān)控層即監(jiān)控中心監(jiān)控平臺。它通過網絡傳輸層和現(xiàn)場層相互通訊，交換數據、指令下達，以實現(xiàn)對現(xiàn)場層的集中遠程監(jiān)控。 2、監(jiān)控內容 污染源排放在線監(jiān)測：煙塵（煙塵、SO2、NOx）、污水（COD、流量、TOC、總磷、氨氮）、污染源噪聲； 環(huán)境質量在線監(jiān)測：空氣質量、地表水、環(huán)境噪聲； 治污設備運行狀態(tài)監(jiān)測：現(xiàn)場儀表運行狀態(tài)、治污設備啟停狀態(tài)。 3、污染源監(jiān)控中心 監(jiān)控中心采用標準的C/S 系統(tǒng)架構，同時采用通用的軟、硬件產品，并規(guī)范數據存儲格式，使系統(tǒng)具有兼容性強、規(guī)模易擴展的特性?；竟δ苋缦拢? 􀁺 集中監(jiān)控功能：在監(jiān)控中心可以通過網絡實時監(jiān)測各站點的實時數據； 􀁺 集中報警功能：任何現(xiàn)場的異常報警信號能在監(jiān)控中心集中進行聲光、畫面報警； 􀁺 數據儲存功能：按規(guī)定的數據庫格式保存現(xiàn)場原始數據、報警數據和操作記錄的數據； 􀁺 數據發(fā)布功能：中心數據庫數據能實現(xiàn)數據共享，對其它系統(tǒng)具有開放性。 3.1 主要硬件設備和功能 3.1.1 服務器： 服務器是監(jiān)控中心的核心設備，運行SCADA 監(jiān)控軟件和關系數據庫，根據所完成的不同功能可配置實時數據服務器、歷史數據服務器和WEB 數據服務器等，主要的服務器采用冗余配置，保證不會因為某個服務器故障而導致整個系統(tǒng)運行癱瘓。 3.1.2 工程師及監(jiān)控操作站： 監(jiān)控操作站是系統(tǒng)的人機接口（MMI），它在監(jiān)控中心作為客戶機，提供直觀的監(jiān)控畫面和數據顯示，操作員通過它可詳細了解全局范圍內的監(jiān)測狀況并下達命令，它們通過LAN與服務器互連并交換信息。工程師工作站是系統(tǒng)工程師的操作平臺。可對系統(tǒng)的軟件及數據庫等進行修改、擴容、維護和維修等。同時還可以對系統(tǒng)進行再開發(fā)，實現(xiàn)其所允許的功能。同時工程師工作站可兼做培訓工作站。 3.1.3 大屏幕顯示系統(tǒng)：根據投資規(guī)?？蛇x配不同檔次的產品。 3.1.4 網絡設備：主要配置有以太網交換機、路由器、防火墻設備等。 3.2 主要軟件產品和功能 3.2.1 SCADA 軟件： 采用國際主流的SCADA 軟件建立I/O Server 實時數據服務器功能，通過在線的數據采集實現(xiàn)動態(tài)流程圖、參數表、趨勢曲線等監(jiān)控功能，并與關系數據庫建立通訊。 技術特點如下： — 軟件體系采用真正的客戶/服務器（C/S）體系結構； — 能夠完全做到實時數據服務器以及趨勢、報警、報表和文件等功能模塊的冗余； — I/O 通訊冗余，主通訊中斷時自動切換到旁路； — 支持在線組態(tài)，即在不影響操作的情況下，允許全部或部分應用程序進行修改； — 支持ODBC、OPC、API、DDE 等標準數據交換方式； — 網絡通訊采用標準的NetBIOS，支持IPX/SPX、TCP/IP 等協(xié)議； — 支持多種關系型數據，包括Oracle、SQL Server、dBASE 等。 — 系統(tǒng)通過設置不同級別的用戶操作權限而防止越權操作保護系統(tǒng)的安全。 3.2.2 關系數據庫及數據歸檔格式： 采用Oracle、SQL Server 等標準數據庫，實現(xiàn)監(jiān)測數據的統(tǒng)計分析功能，并形成報表文檔，數據存儲格式符合國家環(huán)保行業(yè)的標準和規(guī)范。 􀁺 原始數據表命名格式： 數據表命名格式為：CSDM_企業(yè)代碼_監(jiān)測類別_監(jiān)測因子_數據類別； CSDM：XX 市污染源在線自動監(jiān)控系統(tǒng)固定標識； 企業(yè)代碼：被監(jiān)測企業(yè)的唯一識別碼，采用企業(yè)名稱的漢語拼音表示； 4、數據傳輸系統(tǒng) 系統(tǒng)通信方式采用基于TCP/IP 的通信協(xié)議，可采用以下兩種方式中的一種： 有線方式 — ADSL、PSTN 無線方式 — GPRS、CDMA 通訊方式的選擇推薦首選ADSL 通訊，利用公用通信網絡在互聯(lián)網（Internet）上建立虛擬專用網VPN（Virtual Private Network），規(guī)劃各個使用站點的固定IP 地址，在保證數據安全性的前提下提供數據的快速交換通道。在無法實現(xiàn)有線方式通訊的情況下，采用GPRS或者CDMA 無線通訊方式。 5、現(xiàn)場監(jiān)控站點系統(tǒng)及功能 現(xiàn)場監(jiān)控站點系統(tǒng)由數據采集傳輸儀和控制箱等相關集成附件組成。本方案中數據采集傳輸儀采用先進的IPm™ RTU 產品，集自動監(jiān)控（監(jiān)測）、存儲和通訊傳輸功能為一體，可直接通過傳輸網絡與監(jiān)控中心相互通訊。 5.1 監(jiān)測功能 污染物排放數據監(jiān)測：能實時采集在線監(jiān)測儀檢測的污染物排放數據。超標后能自動報 警。 治污設施運行監(jiān)測：對某臺設備的監(jiān)控不單局限于單參數的監(jiān)測，可進行多狀態(tài)監(jiān)測，以具有可參照性、邏輯判斷性，能進行有效的監(jiān)測。 檢測設備運行狀態(tài)監(jiān)測：能自動監(jiān)測在線監(jiān)測儀、自動采樣器等現(xiàn)場儀表、設備的運行 狀態(tài)（運行、停止或故障等）。 工作環(huán)境監(jiān)測：能監(jiān)測現(xiàn)場監(jiān)測站的運行環(huán)境參數（如溫度、濕度）、安防報警等信號。 5.2 遠程設置和控制 可及時響應監(jiān)控中心發(fā)來的限值設定、儀器調校及啟停等操作指令，實現(xiàn)遠程操作控制。 5.3 數據傳輸功能 可按照以下幾種方式，實現(xiàn)與監(jiān)控中心的數據實時通信： 􀁺 應答上傳：對監(jiān)控中心發(fā)出的數據呼叫請求能及時響應上傳； 􀁺 定時上傳：能根據設定的間隔時間定時上傳現(xiàn)場數據給監(jiān)控中心； 􀁺 異常主動上報：當出現(xiàn)污染物超標、治污設施停止運轉、現(xiàn)場設備故障等異常情況時能主動上傳給上一級監(jiān)控中心。 5.4 WEB 監(jiān)控功能 支持嵌入式WEB 頁面監(jiān)控，訪問客戶端數量無限制, 且具有分級授權的用戶訪問管理和認證功能。 5.5 數據及事件記錄儲存功能 能連續(xù)存儲現(xiàn)場3 個月以上的檢測數據和操作記錄、報警記錄、停電記錄等事件數據，新數據可以覆蓋最早時間數據。采集存儲間隔時間可靈活設置。 5.6 本地程序控制和邏輯判斷功能 數據采集傳輸儀具有程序控制功能，控制程序能方便靈活地組態(tài)。能按程序自動控制現(xiàn)場設備的自動運行，具有復雜的邏輯判斷功能，以實現(xiàn)污染物排放和治污設施運行的自動監(jiān)測。污染物排放自動監(jiān)測：能實現(xiàn)定時啟停、污染物超標自動啟動、治污設施停轉自動啟動、遠程命令觸發(fā)啟動等多種運行方式。 治污設施運行監(jiān)測：具有對采集的原始數據進行綜合分析和邏輯推理能力，對于相互關聯(lián)的信息（如單臺設備的多個監(jiān)測信號之間、治污設施和生產設施之間）進行邏輯推理，從而對治污設施是否真正有效運轉得出準確的判斷。 5.7 通信接入方式 能支持多種有線及無線通訊接入方式（ADSL、PSTN、GPRS、CDMA）。 5.8 與現(xiàn)場設備的接口 􀁺 直接模擬量、數字量采集； 􀁺 標準RS232/485 電氣接口，支持Modbus 通信協(xié)議及非標準通訊協(xié)議的開發(fā)； 五、數據采集傳輸儀的技術規(guī)格 數據采集傳輸儀是污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)的核心設備，本方案采用美國 SIXNET 公司的IPm™ RTU 產品。該產品集PLC、記錄儀、通訊網關功能于一體，是最新一代的控制器產品。 IPm™ RTU 具有32 位工業(yè)PowerPC 處理器、大容量存儲空間（32M-64M），不但提供標準串口（RS232/RS485）通訊和IEC61131-3 標準編程功能。還提供以太網通訊端口，并具有嵌入式功能，可支持高級編程和網絡通訊應用程序，例如Web Server、Internet 訪問、高級C/C++編程及專有通訊協(xié)議的定制等，其產品主要技術特點為： 􀁺 同時提供多種通訊端口：以適應分散應用和本地的不同通訊要求； 􀁺 提供大容量程序和數據存儲空間：適合就地運算和大量數據安全存儲； 􀁺 更高的適應惡劣環(huán)境應用特性：工作環(huán)境溫度為-40 ～ 70ºC、國際品質認證等。 2、產品的核心技術 控制系統(tǒng)的“PC”化和通訊系統(tǒng)的“IP”化是自動化領域最新的技術發(fā)展方向，IPm™ RTU將嵌入式技術、以太網通訊技術與傳統(tǒng)自動化產品功能完美結合，是最新一代的智能化控制系統(tǒng)產品，是對PLC 等傳統(tǒng)自動化產品在遠程數據采集和監(jiān)控應用的補充。 2.1、高度集成的產品設計 在一個可帶電插拔的緊湊型模塊上集成了功能強大的處理器、大容量內存、豐富的通信端口，并內置智能I/O，簡化了系統(tǒng)集成和現(xiàn)場安裝工作。 2.2、高可靠性應用 IPm™ RTU 是專為無人值守的惡劣工業(yè)環(huán)境應用而設計的產品，可工作在-40～70℃的寬范圍溫度條件下，產品平均無故障間隔時間（MTBF）指標可達420000 小時，同時取得了UL、CSA、CE、DNV 及Zone2 等工業(yè)產品質量認證。 2.3、預集成的數據記錄功能 IPm™ RTU 預集成了數據記錄（Datalogging）功能。具有大容量數據記錄空間，采用向導式配置，無需編程；具有ms 級時間標簽，支持按時間間隔周期性記錄及事件觸發(fā)式記錄方式 ；采用.csv 數據記錄文件格式，支持響應請求式和主動發(fā)送式兩種回傳方式。 數據記錄功能可實現(xiàn)標準SOE 功能，用于精確記錄現(xiàn)場設備運行狀態(tài)；可以實現(xiàn)重要監(jiān)測數據的備份，防止因為通訊網絡故障等原因導致這些重要數據的丟失；同時保證貼有時間標簽的采集數據的完整性。 IPm™ RTU 取代現(xiàn)場記錄儀，提供更靈活、更安全的數據備份功能！ 2.4、嵌入式技術的應用 作為真正的開放式自動化產品，IPm™ RTU 提供了嵌入式開發(fā)能力，使用IADK 開發(fā)工具包可以編譯和調試自己專有的應用程序。IADK 提供訪問I/O 寄存器的庫函數，具有讀寫控制器、 I/O 寄存器和通訊端口的最高訪問能力。嵌入式技術的應用，有利于快速開發(fā)專有的通訊驅動。IPmTM RTU 可以嵌入Web server，支持遠程在線瀏覽。 2.5、高端以太網通訊特性 IP 安全特性（防火墻保護）：IPm™ RTU 可嵌入防火墻保護功能，防止系統(tǒng)受到非授權訪問的能力，使用其安全規(guī)則向導配置基于IP 地址、IP 端口、IP 表等限制訪問規(guī)則；SNMP 網絡管理：支持AT,ICMP,IP,System,TCP,UDP 等MIB 組功能，可建立信息管理網絡軟件的通信，IPm™ RTU 具有SNMP 網絡管理能力；PPP 通訊協(xié)議：通過串口鏈路透傳IP 數據包，將串行連接轉換為以太網通訊連接。 六、系統(tǒng)的高端應用技術 污染源監(jiān)測數據的準確性和完整性是系統(tǒng)成功實施的重要指標，也是環(huán)保部門監(jiān)督和執(zhí)法的重要依據。本方案建立了先進的通訊機制和數據交換模式，保證了污染源監(jiān)測數據的實時性和有效性。 1、先進的系統(tǒng)通訊機制 傳統(tǒng)控制系統(tǒng)（包括DCS/PLC）的通訊機制是主、從方式，既主站輪巡通訊。這是在專有布線結構下工控領域所遵循的通訊原則。而IPmTM RTU 產品具有服務器/客戶機式的通訊能力。在客戶機方式下，IPmTM RTU 作為主站，可主動向控制中心發(fā)起通信，這種模式常常用做“例外報告”。RTU 作為客戶機可實時地報告事件的發(fā)生，實現(xiàn)快速報警響應。這種“例外報告”機制可減少傳統(tǒng)輪詢系統(tǒng)中的通信負荷與等待時間。在大型SCADA 系統(tǒng)中，I/O 響應時間是決定系統(tǒng)品質的重要因素，系統(tǒng)規(guī)模越大，這種分布式客戶機結構的好處就越明顯。 本方案建立了先進的主站輪巡與主動報告相結合的系統(tǒng)通訊機制！ 2、數據補傳和調用功能 利用數據記錄（Datalogging）功能，RTU 把數據加上精確的時間標簽存儲在非易失的存儲器中。然后按照用戶定義的時間表或在發(fā)生特定事件（例如遠程傳輸故障恢復后）時把記錄的歷史數據傳送到一個或多個中心控制站服務器上，從RTU 傳送上來的數據包括控制站地址、時間標簽、紀錄序列號等識別數據。多個站點傳送上來的數據堆入輸入數據緩存，等待順序處理。 補傳的數據可存儲為ASCII 文件（.csv 格式），可方便地被SCADA 軟件和數據庫調用，完成數據回填。每站點的數據分別保存在不同的文件中，用戶可以按周期配置進行文件更新。 IPmTM RTU 同時具有實時數據和歷史數據的發(fā)布能力！ 四、信息化整體解決方案：地理信息系統(tǒng)（GIS）、應急指揮調度系統(tǒng)的無縫集成 五、工程技術與實施：標準化配置及安裝、系統(tǒng)規(guī)模易擴展、技術培訓與維護 六、典型案例應用：重慶市污染源在線監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)