重庆化工园WEBs-AX环境在线监测系统

廖璠瑞，张文科，张科

（霍尼韦尔（中国）有限公司 环境自控事业部，重庆 401121）

重庆化工园位于重庆市东郊长寿区境内，将建设成为长江上游最大的综合性化工基地、化工新材料基地和国家级循环经济示范园区。重庆化工园管理方需要实时监控园区各企业的污水、废气排放和大气质量情况，为国家环境管理部门提供准确、可靠的数据，并在紧急情况发生时，第一时间掌握园区的整体环境状况，为应急处理提供决策支持。因此，建设一套重庆化工园的集数据采集、传输、统计和发布为一体的环境在线监测系统，为环境管理和应急处理提供可靠的决策支持，就显得十分必要。

近些年来，随着环境在线监测系统的投入运行，暴露出许多不足。

1）信息加工处理能力不足。如数据采集端不能直接在WEB页面发布实时数据，报表、趋势图、分析图等信息处理模块需要由第三方平台完成。

2）技术支持与现代管理方法不配套，不能满足环保部门的决策需求，无法在各职能部门间形成移动和联动管理。

3）开放性不足，不能完善整合第三方系统。信息封闭，无法形成具有自动比对功能的大容量信息仓库，妨碍了信息的充分共享和利用。

4）通讯过程受传输速率限制，部分系统尚采用“轮询”工作方式，无法实现真正的实时在线监测。

5）信息阻塞或传输中断，造成数据误传、漏传和少传，影响数据的整体分析[1]。

针对以上问题，在建设重庆化工园环境在线监测系统中采用了WEBs-AX技术，有效地解决了过去在系统中遇到的问题，实现了高效、可靠的实时环境在线监测和管理。

1 系统功能特点

1.1 完善的信息处理能力

系统能自动导入远程采集的实时数据，通过对数据进行分析、比对、筛选和处理，及时了解重庆化工园的环境状况、重点污染源排放趋势和重点危险源的实时状态。系统可以查询污染指数、危险源气体浓度、空气质量级别等各类统计数据，并自动生成Excel 和PDF 报表，绘制趋势图。系统支持WEB 页面发布，管理者可以通过电脑、手机或PDA等设备实时监控环境状况。

1.2 与现代管理方法完美契合

系统运用A-VPN 安全防火墙技术，可设立250级不同的登陆权限，保留2500 条人事记录，支持多级、多中心、差异化的积木式管理结构，为不同的管理部门服务，并在应急处理时实现不同职能部门间的联动管理。

1.3 强大的开放性和大容量数据仓

系统支持OPC，BACnet，ModBus，LonWorks 等标准开放性协议，能集成第三方系统，如GIS地理信息系统、视频监控系统等。支持SQL Server，Oracle，DB2等国际主流数据库，将数据及时、准确地传输至上级服务器，扩展了数据仓容量，并具备自动比对、录入、报警等功能，充分共享和利用信息。

1.4 高速稳定的实时在线监控

系统支持ADSL，光纤和CDMA远程数据传输方式，改变过去点对点通讯方式，每秒进行1次数据刷新，实现真正的实时在线监控。

1.5 可靠的数据分析功能

系统采集的环境数据分别存储于现场数采仪和环境在线监测服务器中，并支持断点续传功能。若数据传输因故中止，由系统自动比照，再将余留数据完整上传到上端服务器中，保全数据的完整，提升数据分析的可靠性。

2 系统的组成和结构

系统总体分为3部分，即数据采集传输系统、数据分析处理系统和数据发布系统，如图1所示。

图1 系统的组成和结构Fig.1 System composition and structure

2.1 数据采集传输系统

数据采集传输系统是整个系统的基础，负责采集现场环境数据，并传输至重庆化工园环境在线监测系统服务器。根据环保部门制定的数据采集频率要求，设定数据采集仪的时钟程序并自动采集。现场采集设备包括现场环境探测仪器、WEB-600数据采集仪、安全电源。

2.2 数据分析处理系统

数据分析和处理系统是整个系统的核心部分，主要包括环境在线监测系统服务器、数据库、环境信息分析软件。环境在线监测系统服务器经由通讯网络与现场数据采集仪联接，通过SQL Server接口与中央数据库互访并存储历史数据。数据分析处理系统集数据收发、计算、统计、分析于一体。

数据主要来源分别为：大气监测（空气温湿度、颗粒物、臭氧、气象参数）；重点空气污染源监测（二氧化硫、氮化物、烟尘量、一氧化碳[2]）；重点水污染源监测（高锰酸盐指数、pH 值、电导率、溶解氧COD）；重点危险源监测（氢氰酸、液氨、甲醛、甲醇、氰化物）。

2.3 数据发布系统

数据发布系统是整个系统的应用部分，它通过以太网实现与管理者的人机互动，通过WEB页面查询环境监测点的实时和历史数据。系统可查询各类污染指数、环境级别，生成日报、周报、月报，并通过报表、趋势图、柱状图、曲线图实现比对和管理。在WEB 界面上发布实时数据、环境污染指数、超标报警等，并在发生紧急情况时自动连线相关职能部门。

3 系统功能的实现

系统包括数据采集、数据传输和处理以及数据统计和信息发布，其功能实现流程如图2所示。

3.1 数据采集

图2 系统功能实现流程Fig.2 System function and realization process

现场仪表根据环境状况提供4～20 mA 电流信号并输入WEB-600 数据采集仪，数采仪将电流信号转换为匹配的环境参数和单位，按照设定的逻辑关系计算出所需原始环境数据，遵循时钟程序存储在数据采集仪中。

3.2 数据传输和处理

WEB-600 数据采集仪通过MD5 加密方式将原始环境数据传输至环境在线监测系统服务器[3]，系统比对和筛选数据后，将无误的数据进行运算处理；同时将设备运行状态、环境状态等信息与处理后的环境数据整合，按照国家规定和环保局的规范要求，与重庆化工园中央数据库服务器实现信息对接和存储。

3.3 数据统计和信息发布

面对大量复杂的自动检测、远程传输得来的信息，需要由大型数据库系统进行处理和存储。本系统采用SQL Server 2003大型关系数据库管理系统加以解决，因其具有数据独立性、共享性、最小冗余、严密的数据逻辑、完善的数据保证措施等特性，当数据存储方式和逻辑结构发生变化时，不需要改变用户应用端程序[4]。系统采用B/S 结构，方便进一步的制作分析。系统本身支持WEB页面发布功能，支持无限量用户访问，管理者可以通过WEB网页查询实时和历史环境数据，导出污染趋势图、环境报表和进行数据比对。通过与SQL Server数据库的信息交互，将环境数据应用于第三方管理平台。

4 结语

在环境在线监测技术日渐成熟的的今天，实时监控环境状态并通过WEB 页面发布和远程管理是环境管理科学化、信息化的发展方向。重庆化工园环境在线监测系统采用了WEBs-AX技术，能够远程实时监控环境状态，提供完整、可靠的数据分析报告，完善的集成第三方系统并建立大容量数据仓库。系统自动采集、比对和处理环境数据，并发布于WEB 页面，为各管理部门提供准确、及时的决策支持。系统的成功运用，将提升重庆市的环境管理水平，强化社会的环境保护意识，为环镜保护工作作出贡献。

[1]徐光.环境在线监测监控管理与发布系统[J].中国环境监测，2006，8（4）：22—24.

[2]朱齐，王磊.新型大气污染气体综合监控系统[J].自动化技术与应用，2004，23（6）：38—39.

[3]SATO KAZUO.Automotive Engine Exhaust Gas Environmental Pollution and Environmental Control Measures [J].Shibaura Inst of Technol，2002，38（11）：176—180.

[4]吴邦灿，费龙.现代环境监测技术[M].北京：中国环境科学出版社，2005：133.