一、方案概述
工業污染源監測是污染源監督管理的重要組成部分,是了解和掌握區域排污狀況和排污趨勢的手段,其監測結果和資料是執行環保法規、標準、全面開展環境管理工作的依據。
系統建立的目的是旨在通過對重點污染源排放狀態的自動監控,及時、準確、全面地反映環境質量現狀及發展趨勢,為環境管理、污染源控制、環境規劃、環境評價提供客觀的科學依據,增強企業的守法自覺性,提高環?,F場執法的現代化水平,逐步達到提高環境質量的最終目的。
SCS污染源自動監控系統由污染源現場監控站點系統、數據傳輸系統、污染源監控中心、污染源在線遠程監管系統等組成。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控(監測)系統。
通過對本方案系統的實施,可改變傳統的污染源監測的單一監控為多樣監控,提高系統軟硬件設備的性能和在線監控系統的開放性,進一步加強系統自動化處理能力,并擴展數據監控平臺的功能;構建集污染源排放現場數據和治污設施運行情況監控、數據自動化與智能化分析處理、可視化表現和指揮調度為一體的污染源遠程監控平臺,并實現環境事件處理應急指揮調度的現代化。
該系統方案適用于工礦企業及各級地方環保局應用,具有標準化、高科技和規模易擴展等特點。
二、設計原則
1、先進性原則
系統建設具有較高的技術起點,充分采用現有高新技術,確保系統投資取得最佳效益,系統完成后,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的架構,不僅可以保證系統穩定、可靠的運行,也可大大減少投運后的維護工作量、并節約二次投入的資金。
3、開放性原則
系統具有靈活的結構和良好的開放性,對信息化管理軟件和現場智能設備提供良好的通訊兼容,并與國家環保行業公布的數據協議和格式兼容。
4、安全性原則
在設計中注意軟、硬件各環節的安全保密性,做好系統內權限的分級管理,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所處的復雜環境和各種應用需求;以高質量、高標準的設備構成本系統,大大減少系統運行時的維護及維護費用;能夠為將來系統規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,盡量降低系統造價,向用戶提供高性價比的設計方案。
三、標準和規范
YD/T 1093-2000 900/1800MHz TDMA數字蜂窩移動通信網通用分組無線業務(GPRS)隧道協議技術規范
YD/T 1323-2004 接入網技術要求——非對稱數字用戶環路(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 環境污染源類別代碼
HJ/T XX—XXXX 污染源在線自動監控(監測)系統數據傳輸和接口標準技術規范
四、系統的組成和基本功能
1、系統結構
SCS污染源自動監控系統由污染源現場監控站點系統、數據傳輸系統、污染源監控中心(污染源在線遠程監管系統)等組成。
整個系統網絡層次從底層逐級向上可分為現場層、網絡傳輸層和中心監控層三個層次。
現場層包括數據采集傳輸儀和各種監測、采樣設備。完成數據采集、存儲、發送及命令接收等方面的功能。
網絡傳輸層指用于實現數據傳輸的網絡實體,包括有線和無線兩種方式。
中心監控層即監控中心監控平臺。它通過網絡傳輸層和現場層相互通訊,交換數據、指令下達,以實現對現場層的集中遠程監控。
2、監控內容
污染源排放在線監測:煙塵(煙塵、SO2、NOx)、污水(COD、流量、TOC、總磷、氨氮)、污染源噪聲;
環境質量在線監測:空氣質量、地表水、環境噪聲;
治污設備運行狀態監測:現場儀表運行狀態、治污設備啟停狀態。
3、污染源監控中心
監控中心采用標準的C/S系統架構,同時采用通用的軟、硬件產品,并規范數據存儲格式,使系統具有兼容性強、規模易擴展的特性。基本功能如下:
l 集中監控功能:在監控中心可以通過網絡實時監測各站點的實時數據;
l 集中報警功能:任何現場的異常報警信號能在監控中心集中進行聲光、畫面報警;
l 數據儲存功能:按規定的數據庫格式保存現場原始數據、報警數據和操作記錄的數據;
l 數據發布功能:中心數據庫數據能實現數據共享,對其它系統具有開放性。
3.1 主要硬件設備和功能
3.1.1服務器:
服務器是監控中心的核心設備,運行SCADA監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運行癱瘓。
3.1.2 工程師及監控操作站:
監控操作站是系統的人機接口(MMI),它在監控中心作為客戶機,提供直觀的監控畫面和數據顯示,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工程師的操作平臺。可對系統的軟件及數據庫等進行修改、擴容、維護和維修等。同時還可以對系統進行再開發,實現其所允許的功能。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:根據投資規??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動態流程圖、參數表、趨勢曲線等監控功能,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,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等協議;
— 支持多種關系型數據,包括Oracle、SQL Server、dBASE等。
— 系統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,實現監測數據的統計分析功能,并形成報表文檔,數據存儲格式符合國家環保行業的標準和規范。
* 原始數據表命名格式:
數據表命名格式為:CSDM_企業代碼_監測類別_監測因子_數據類別;
CSDM:XX市污染源在線自動監控系統固定標識;
企業代碼:被監測企業的唯一識別碼,采用企業名稱的漢語拼音表示;
監測類別:如下表,可擴充;
監測因子:參見GB/T16706-1996 環境污染源類別代碼,可擴充;
數據類別:如下表,可擴充;
* 原始數據表字段組成:
4、數據傳輸系統
系統通信方式采用基于TCP/IP的通信協議,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網(Internet)上建立虛擬專用網VPN(Virtual Private Network),規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。在無法實現有線方式通訊的情況下,采用GPRS或者CDMA無線通訊方式。
5、現場監控站點系統及功能
現場監控站點系統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,集自動監控(監測)、存儲和通訊傳輸功能為一體,可直接通過傳輸網絡與監控中心相互通訊。
5.1監測功能
污染物排放數據監測:能實時采集在線監測儀檢測的污染物排放數據。超標后能自動報警。
治污設施運行監測:對某臺設備的監控不單局限于單參數的監測,可進行多狀態監測,以具有可參照性、邏輯判斷性,能進行有效的監測。
檢測設備運行狀態監測:能自動監測在線監測儀、自動采樣器等現場儀表、設備的運行狀態(運行、停止或故障等)。
工作環境監測:能監測現場監測站的運行環境參數(如溫度、濕度)、安防報警等信號。
5.2遠程設置和控制
可及時響應監控中心發來的限值設定、儀器調校及啟停等操作指令,實現遠程操作控制。
5.3數據傳輸功能
可按照以下幾種方式,實現與監控中心的數據實時通信:
* 應答上傳:對監控中心發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場數據給監控中心;
* 異常主動上報:當出現污染物超標、治污設施停止運轉、現場設備故障等異常情況時能主動上傳給上一級監控中心。
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