氧化铝企业污水排放量连续监测系统

杨海龙

中国铝业股份有限公司中州分公司，河南 焦作 454174

目前，国内氧化铝企业的氧化铝厂外排污水主要来源于生产废水（生产外排、洗涤设备、冲洗地板等）、生产单位排水（氧化铝赤泥洗涤、工艺管道及设备的跑、冒、滴、漏和热电厂排水及冲灰渣水等）、设备冷却水、雨排水、生活污水（澡堂、厕所、宿舍、办公室排水）等。这些排放的污水具有总排水量大、不稳定的特点；其主要污染因子为悬浮物（200mg/L～500mg/L）；碱（pH值达8～12）。并且排放地点不集中，分别就近流入企业的污水管网中。因此，如何连续监测各个生产单位污水排放量是氧化铝企业节能减排的一个重要环节。

1 功能设计

结合氧化铝企业污水排放的实际情况和测量要求，氧化铝企业污水排放监测系统的功能主要是以生产污水和生活污水排放量为数据源、用数据库为数据处理仓库，将整个系统功能设计分为污水排放数据管理、污水计量设备管理、企业污水监测与地方环保局接口、系统维护管理等4个功能。

污水排放数据管理：主要包括氧化铝企业各个生产生活污水排放计量点的数据连续实时采集，数据查询和数据分析，形成需要的日报、月报和年报，并提供不同时期的比较和原因分析等功能。

污水计量设备管理：主要包括污水排放计量设备的静态和动态管理，静态管理为设备的基本信息管理、器具台帐管理、设备采购管理、设备库存管理和设备费用管理等，动态管理主要包括设备的运行管理、检定计划管理、检定维修和统计报告管理等，还可统计设备的正常运行率、故障出现率等统计信息。

企业污水监测与地方环保局接口：主要提供多种数据接口，将氧化铝生产生活污水排放数据上传至政府各级环保部门，为环保部门考评企业污水排放提供数据依据；

系统维护管理：系统维护管理是整个计量管理系统的基础设置模块，包括组织机构管理、用户权限角色分配、数据仲裁修改（需有一定的权限）和系统通讯管理等功能，为整个软件系统的运行和维护提供简单、快捷的设置，保证了系统的可维护性、扩展性和灵活性等。

2 系统架构

氧化铝企业污水排放量连续监测系统的部署主要包括3层架构：展示层、应用层、数据层。系统组件则涵盖了客户端、数据库和Web服务器等多项组件。系统架构采用B/S结构，操作简单方便，无需安装客户端，在IE浏览器内就可以进行污水排放量监测管理的各类信息查询，数据录入，修改等功能。全部计量数据存储在数据库中，数据挖掘和数据分析也在数据库中实现。污水排放计量数据通过GPRS网络传送至数据库。另外系统提供各类标准接口，可以将数据传送至政府各级环保部门监测。系统架构如图1所示。

3 数据采集

氧化铝污水排放量连续监测系统的数据采集主要是企业生产、生活各个污水排放口的实时流量和累计流量，实现对这些数据的实时自动采集和数据传送。

图1 系统架构图

3.1 采集原理

氧化铝企业的特点是流程长而且生产具有连续性，排放的污水具有总排水量大、不稳定的特点，并且排放地点不集中，分别就近流入企业的污水管网中。因此污水排放量计量仪表分布于全厂的各个污水管网接入口，同时在企业污水管网的总出口也要安装计量点。数据类型主要是流量的累计值和瞬时值。目前使用的大部分流量仪表已带有RS485通讯接口，并自带有标准的通讯协议，可直接将瞬时流量和累计流量传送出去；还有部分流量仪表不带有RS485通讯接口，但可以输出4mA～20mA的电流，需要我们再加一个二次智能数采设备可以将此类表的数据采集过来。

采用通讯的方式采集计量数据，优点是数据传送准确，不会引起数据分歧和争议，缺点是由于串口通讯的特点，数据的更新频率较低，通常一分钟或几分钟传递一次数据。但是计量管理对数据的实时行要求不高，因此这种方式较为合理。

3.2 数据传送

由于氧化铝企业污水排出口比较分散，并且数量不多，因此不建议采用敷设网络的方式联网。采用移动通讯运营商的GPRS网络是最好的选择。GPRS理论带宽可达171.2Kbit/s，实际应用带宽大约在40 Kbit/s～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于INTERNET连接、数据传输等应用。每个污水排放计量数据通过GPRS网络传送至数据库，达到实时在线采集的目的。

每个计量仪表的通讯接口与GPRS模块连接。GPRS模块是无线网络的主要设备，是污水排放量监测系统的基础。在GPRS模块、宿主计算机和数据采集设备之间采用RS232串行接口进行信息的传送。通过自动拨号,然后登录移动网络运营商的GRPS网站,就可以完成无线数据的传送。在登录GPRS网站之前,必须通过串行接口设定参数。有三个参数需要设定：GPRS网络的入口地址、本地模块的地址以及数据接收终端的地址。启动系统,打开串行口的设置接口,输入入口地址的名字,输入GPRS网络。另外GPRS模块也应该具有一定的数据缓存功能，例如当网络出现异常时，GPRS模块会自动将这一时间的数据保存在本机的临时缓冲区中，一旦系统恢复连接以后，GPRS模块会自动把这一时间段保存在缓冲区中的数据发送到数据库中，并自动释放当前缓冲区空间，以保存系统的正常运行，避免出现数据丢失现象。

GPRS模块插有SIM卡，而SIM卡的卡号是由移动网络运营商提供。GPRS模块设置为上电后是自动拨号连接，但是登录到GPRS网络的IP地址是不固定的，我们可以采用设定IP或动态域名的方式，通过GGSN网关进入因特网,然后寻找具有固定IP地址的数据库服务器，达到交换数据的目的。政府监视中心的IP地址应当是不变的。这将确定GPRS网络的传送路径。

4 系统功能实现

氧化铝企业污水排放量连续监测系统是依靠实时采集的生产生活的各个排放点的流量数据进行数据整理和数据挖掘，实现基于这些瞬时流量和累计流量数据的各种计量管理功能

4.1 污水排放数据管理

氧化铝企业污水排放量连续监测系统数据管理主要用于对仪表所采集的数据进行处理和展现，主要涉及以下内容：各个排放点的数据查询（用户可根据制定的条件查看任意时间段的实时数据和历史数据）；各个排放点的数据分析（主要以图形方式直观显示某一指定时间段的变化趋势，通过变化趋势，用户可以分析出这段时间数据是否正常，以判断这个工段乃至整个工序的污水排放情况）；各个排放点的数据统计（仪表采集的数据一般包括当前时段的瞬时量和累计量等，而用户更关心的可能是通过这些瞬时量或累计量进行计算而得到的污水统计数，通过系统的数据统计功能，用户可根据制定的统计公式，轻松得到需要的统计量）；污水排放量电子报表（电子报表是企业最关心东西，也是对数据处理的最终目的，形成数据报表，根据各个排放点的污水计量数据，用户可轻松得到自己需要的日报、月报和年报等）。

4.2 污水排放设备管理

计量设备管理主要是对各污水流量计量设备的管理，如：通讯仪表、GPRS模块等设备的工作情况，各类设备的基本信息管理，设备台帐管理，备件库存管理，检定计划管理和检定维修管理等。

4.3 企业污水监测与地方环保局接口

目前，为了准确地把握重点监控企业的排污状况，防止企业违法超标排污，地方的各级环保局都对氧化铝企业加大了污水排放的监督和监测力度。因此本系统必须为各级环保局提供标准的数据接口。接口主要采用Web Service方式，根据不同的接口要求创建标准XML接口模板完成，接口程序采用采用API开发的方式进行集成。

5 结论

污水排放量连续监测系统在氧化铝企业应用以后，可以实现氧化铝企业生产生活污水排放量的自动化采集，提高数据的准确性、及时性、唯一性和排放量信息的共享，为各级地方环保局提供数据接口，同时还能实现任意区间打印、查询、统计和对历史排放数据进行全面分析，将排放数据与企业的减排工作结合起来，真正的为氧化铝企业节能减排起到作用。

[1]张翼.石油石化工业污水分析与处理[M].石油工业出版社，2006.

[2]赵慧勤，张景安.网络数据库应用技术[M].机械工业出版社，2005.

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