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　　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，提高環保現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：

????  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；

????  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；

????  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；

????  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：根據投資規模可選配不同檔次的產品。

　　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；

　　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。

　　5.4 WEB 監控功能

　　支持嵌入式WEB 頁面監控，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

　　能連續存儲現場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。能按程序自動控制現場設備的自動運行，具有復雜的邏輯判斷功能，以實現污染物排放和治污設施運行的自動監測。污染物排放自動監測：能實現定時啟停、污染物超標自動啟動、治污設施停轉自動啟動、遠程命令觸發啟動等多種運行方式。

　　治污設施運行監測：具有對采集的原始數據進行綜合分析和邏輯推理能力，對于相互關聯的信息（如單臺設備的多個監測信號之間、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 通信協議及非標準通訊協議的開發；

　　五、數據采集傳輸儀的技術規格

　　數據采集傳輸儀是污染源在線自動監控（監測）系統的核心設備，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；

????  更高的適應惡劣環境應用特性：工作環境溫度為-40 ～ 70?C、國際品質認證等。

    2、產品的核心技術

　　控制系統的“PC”化和通訊系統的“IP”化是自動化領域最新的技術發展方向，IPm? RTU將嵌入式技術、以太網通訊技術與傳統自動化產品功能完美結合，是最新一代的智能化控制系統產品，是對PLC 等傳統自動化產品在遠程數據采集和監控應用的補充。

　　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，簡化了系統集成和現場安裝工作。

　　2.2、高可靠性應用

　　IPm RTU 是專為無人值守的惡劣工業環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送式兩種回傳方式。

　　數據記錄功能可實現標準SOE 功能，用于精確記錄現場設備運行狀態；可以實現重要監測數據的備份，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 提供了嵌入式開發能力，使用IADK 開發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，防止系統受到非授權訪問的能力，使用其安全規則向導配置基于IP 地址、IP 端口、IP 表等限制訪問規則；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、系統的高端應用技術
　
　　污染源監測數據的準確性和完整性是系統成功實施的重要指標，也是環保部門監督和執法的重要依據。本方案建立了先進的通訊機制和數據交換模式，保證了污染源監測數據的實時性和有效性。

    1、先進的系統通訊機制

　　傳統控制系統（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生，實現快速報警響應。這種“例外報告”機制可減少傳統輪詢系統中的通信負荷與等待時間。在大型SCADA 系統中，I/O 響應時間是決定系統品質的重要因素，系統規模越大，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布能力！

　　四、信息化整體解決方案：地理信息系統（GIS）、應急指揮調度系統的無縫集成

　　五、工程技術與實施：標準化配置及安裝、系統規模易擴展、技術培訓與維護

　　六、典型案例應用：重慶市污染源在線監控（監測）系統