一、 前 言
隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的提高,，工業(yè)廢氣,、廢水和生活污水排放量越來越大，環(huán)境所面臨的壓力也越來越嚴(yán)峻,。國家及各省市地區(qū)日趨重視生態(tài)環(huán)境的保護(hù),，在污染方面不斷加強(qiáng)治理，但因?yàn)榄h(huán)境保護(hù)意識的淡薄及利益的驅(qū)使等諸多因素,，隨意偷排和非達(dá)標(biāo)排污,，造成環(huán)境嚴(yán)重污染的情況時有發(fā)生。為了適應(yīng)國家節(jié)能減排的重大舉措,，將污染排放總量控制,、日常環(huán)境監(jiān)督管理、污染源在線監(jiān)測和污染事故應(yīng)急管理等工作相結(jié)合,，形成綜合環(huán)境排放預(yù)警信息系統(tǒng),，以提高企業(yè)和環(huán)境管理部門了解和處理環(huán)境污染的及時性和準(zhǔn)確性。
二,、 系統(tǒng)目的
通過對污染治理設(shè)施運(yùn)行的監(jiān)控和排污在線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)信息的綜合處理,，對主要污染物排放的濃度和總量變化趨勢進(jìn)行預(yù)測和預(yù)警，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合排污單位周圍的環(huán)境敏感點(diǎn)的質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)信息,，對附近環(huán)境質(zhì)量的影響進(jìn)行預(yù)測和預(yù)警。實(shí)現(xiàn)：
1,、 比較可靠地動態(tài)獲得各種污染物實(shí)時濃度和總量,；
2,、 預(yù)測短期（日）、中期（月）和長期（年）污染物排放可能趨勢并給出預(yù)警,；
3,、 用綜合信息分析來定期校核在線檢測系統(tǒng)的可靠性；
4,、 對可能出現(xiàn)的短期沖擊負(fù)荷對周圍環(huán)境影響的預(yù)測并發(fā)出預(yù)警,，也可在發(fā)生污染事故時對環(huán)境 影響進(jìn)行快速預(yù)警；
5,、 通過系統(tǒng)排污狀況的預(yù)警,，為及時調(diào)整生產(chǎn)有關(guān)環(huán)節(jié)，節(jié)約資源,、能源,，減少排放量提供即時的信息；有利于地區(qū)環(huán)境管理部門及時掌握個污染源排放的狀況及可能對環(huán)境的危害的信息,，有針對性地加強(qiáng)執(zhí)法監(jiān)督管理,。
三、系統(tǒng)組成
該系統(tǒng)關(guān)鍵是采集污染源排放信息及建立完整的污染物產(chǎn)生系數(shù)和排放系數(shù)數(shù)據(jù)庫,；和建立有關(guān)行業(yè)采用物料平衡法計(jì)算污染物產(chǎn)生量的公式,，并與變化的各種參數(shù)數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)。該系統(tǒng)主要是根據(jù)取得與計(jì)算污染物排放濃度和總量有關(guān)的參數(shù)和數(shù)據(jù),，再進(jìn)行污染物產(chǎn)生量的計(jì)算,，排放量計(jì)算并對照標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行預(yù)警。系統(tǒng)可分為四個部分,，即污染物產(chǎn)生系數(shù)和排放系數(shù)數(shù)據(jù)庫,、污染治理設(shè)施運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)、污染物在線檢測系統(tǒng)和污染物排放預(yù)警四個部分,。
1,、 污染物產(chǎn)生量計(jì)算--由于污染物產(chǎn)生系數(shù)是根據(jù)各行業(yè)調(diào)查平均水平而定的，是指按規(guī)范設(shè)計(jì)正常生產(chǎn)過程而產(chǎn)生的污染物量,，如火電廠的主要污染物產(chǎn)生量的計(jì)算,，是以粉煤爐工藝，規(guī)模是≥750Mw的條件下,，實(shí)際使用原煤的收到基灰分含量（Aar%）計(jì)算煙氣排放量,、煙塵排放量；而根據(jù)原煤收到基硫含量（Sar%）計(jì)算二氧化硫排放量,；而NOx排放量計(jì)算是在收到基揮發(fā)分20＜（Var%）≤37或（Var%）>37的兩種污染物產(chǎn)生系數(shù),；其他行業(yè)主要是單位產(chǎn)品的產(chǎn)生量。全國污染源普查產(chǎn)排污染物系數(shù)事例于表一中,。
2,、治理設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)--為了比較客觀的計(jì)算污染物的排放量,，首先需要有比較真實(shí)的治理設(shè)施的運(yùn)行狀況，以保證設(shè)施的污染物除去率（%）能達(dá)到設(shè)計(jì)的水平,，其污染物排放系數(shù)才能達(dá)到正常狀況下的排污系數(shù)和排放濃度(mg/m3,、mg/l)、排放速率（kg/h）,。為了了解或監(jiān)視治理設(shè)施運(yùn)行是否正常,，一些排污單位在治理設(shè)施中安裝有"黑匣子"，以不同的在線實(shí)時監(jiān)測有關(guān)參數(shù),，來判斷設(shè)施的運(yùn)行狀況,。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)引入數(shù)據(jù)采集設(shè)施的數(shù)據(jù)，作為校正設(shè)施的實(shí)際處理效率,。以估算實(shí)際的排放濃度和總量,。
3、排放口在線監(jiān)測系統(tǒng)--目前在國家或地方重點(diǎn)排放源,，安裝了廢氣,、廢水在線檢測系統(tǒng)，其目的是真實(shí)地高頻率的獲取污染物排放量和排放濃度,，問題是由于目前在線系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可靠性在設(shè)備水平,、管理水平、法律觀念等因素的影響下往往受到質(zhì)疑,。目前國家和地方環(huán)保管理部門規(guī)定由環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行定期審核監(jiān)測,，這是一種耗費(fèi)大量人力和物力的權(quán)宜措施。 故本系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用生產(chǎn)過程的各種參數(shù)變化,、污染設(shè)施運(yùn)行監(jiān)控信息來計(jì)算污染物的排放量和濃度,，來及時校核在線監(jiān)測設(shè)施運(yùn)行的可靠性，是一定程度上代替人工方法的有效措施,。
4,、污染物排放預(yù)警--利用在線檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和前面根據(jù)生產(chǎn)過程的因素計(jì)算的排放濃度和排放量相互驗(yàn)證，當(dāng)兩法或得的數(shù)據(jù)誤差≤15%（認(rèn)為確定的）時,，以在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)布預(yù)警,；如果誤差>15%時，系統(tǒng)發(fā)布警報,，通知對在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行檢查,并以計(jì)算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)布預(yù)警,。
三、RTU在系統(tǒng)中的應(yīng)用
在環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)中,，所涉及的污染源處理監(jiān)測系統(tǒng),、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)、放射源安全管理系統(tǒng)等很多必需無人值守設(shè)備或監(jiān)測點(diǎn)，受到環(huán)境檢測技術(shù),、監(jiān)測范圍,、地形、氣候等因素影響,。環(huán)境主管部門也需要數(shù)量大、種類多,、更新快的信息,。所有這一切，給環(huán)境監(jiān)測部門提出了一個引起重視的問題：如何建立起實(shí)用性強(qiáng),、覆蓋面廣,、靈活性好的環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，滿足各方面對環(huán)境預(yù)警的需求,。要求現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集設(shè)備具有等特點(diǎn),。
安控公司設(shè)計(jì)的環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)專用RTU可完全實(shí)現(xiàn)實(shí)時高速數(shù)據(jù)傳輸和永遠(yuǎn)在線、集成傳感器技術(shù),、視頻采集,、可靠的環(huán)境適應(yīng)性等功能。
1,、 傳感器處理技術(shù)
傳感器是環(huán)境監(jiān)測的前端,，傳感器可以通過捕捉光學(xué)的、熱學(xué)的,、電學(xué)的以及力學(xué)等物理信號并將其轉(zhuǎn)化為電信號,，從而感知環(huán)境對象的信息。其組成：
圖 3 1 傳感器信號處理組成示意圖
單一的或集成的傳感器：是從環(huán)境中收集數(shù)據(jù),。
中心單元：作為微處理器管理傳感器采集的數(shù)據(jù),。
無線收發(fā)設(shè)備（包括通訊模塊）：是發(fā)送和接收無線信號并與周圍環(huán)境通訊。
存儲器：用來存儲臨時數(shù)據(jù)以及在過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù),。
電池：提供所用部件的能量,。
傳感器是將諸如流速、化學(xué)電位,、以及病原微生物存在的現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為電信號的反應(yīng)的裝置,。
2、視頻技術(shù)
隨著智能視頻分析與自動識別技術(shù)的發(fā)展,，視頻技術(shù)成為最重要的感知技術(shù),，成為環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)中最重要的技術(shù)之一。與其它傳感器相比,，視覺設(shè)備具有覆蓋范圍大,、信息豐富、精確度高,，對環(huán)境和用戶透明等優(yōu)點(diǎn),。
利用視頻感知技術(shù),，可以確保環(huán)境預(yù)警工作的及時有效實(shí)施。通過視頻感知可以查看治污設(shè)施是否在正常運(yùn)行,，從而判斷治污效果,；對企業(yè)煙囪即時排放情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)煙氣黑度預(yù)警,；通過對事故現(xiàn)場應(yīng)急事件的視頻采集,，使指揮中心能夠及時掌握事件的發(fā)展態(tài)勢。
本RTU集成視頻接口,，通過連接視頻服務(wù)器可將監(jiān)測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場視頻疊加,。
3、數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)
系統(tǒng)采集和處理的數(shù)據(jù)包括監(jiān)測點(diǎn)基本信息,、污染治理設(shè)施運(yùn)行狀態(tài),、污染物濃度和總量、預(yù)警信息,。
RTU以數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng),、報表系統(tǒng)作為主要的人機(jī)交互界面，收集監(jiān)測點(diǎn)傳輸來的信息和其他污染源的監(jiān)測信息,；負(fù)責(zé)對監(jiān)測信息分類,、篩選和綜合分析；完成對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì),、運(yùn)算,、處理，能自動生成各種報表,；具有存儲,、顯示、記錄,、打印,、統(tǒng)計(jì)等功能，而且還可以向監(jiān)測儀器發(fā)送有關(guān)查詢命令和控制信息,。
為了完成這些功能本RTU擁有以下配置：
8路AI,，A/D分辨率16位；
8路DI,、4路DO,；
1路以太網(wǎng)接口、4路RS232接口,、2路RS485接口,；
ARM9處理器，擁有更強(qiáng)處理能力；
128M Flash內(nèi)存,，可存儲一年監(jiān)測數(shù)據(jù),。
4、通訊技術(shù)
系統(tǒng)需要將大部分監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時發(fā)送到管理中心的后端服務(wù)器進(jìn)行處理,。本RTU可實(shí)現(xiàn)專線接入,、ADSL撥號、PSDN,、無線網(wǎng)絡(luò)等通訊方式,。由于監(jiān)測點(diǎn)分散，分布范圍廣,，而且大多設(shè)置在環(huán)境較惡劣的地區(qū)，通過有線方式傳送數(shù)據(jù)往往事倍功半,，通過GPRS/CDMA/EDGE無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,，成為環(huán)保部門選擇的通信手段之一。本RTU可將采集到的污染數(shù)據(jù)和告警信息通過GPRS/CDMA/EDGE無線網(wǎng)絡(luò)同時發(fā)送到多個環(huán)保監(jiān)測部門,，實(shí)現(xiàn)對排污單位或個人的及時管理,，可以大大提高環(huán)保部門的工作效率。
同時RTU還支持短信發(fā)送功能,，當(dāng)RTU識別預(yù)警系統(tǒng)出現(xiàn)故障或告警可立即將信息發(fā)送至指定管理人員手機(jī),。
5、可靠的環(huán)境適應(yīng)性
本專用RTU采用優(yōu)秀的工業(yè)級器件,，適合在惡劣環(huán)境中工作,，其高溫和低溫特性為-40℃～+70℃，且具有良好的抗干擾,、抗潮濕,、抗沖擊能力。完全可以適應(yīng)本系統(tǒng)中監(jiān)測點(diǎn)所處的環(huán)境帶來的雨水,、潮濕,、嚴(yán)寒、酷暑,、機(jī)動車行駛和強(qiáng)干擾等不利因素,，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
四,、結(jié) 語
人類的許多活動都向大氣,、水體、土壤等自然和人工環(huán)境排放有害物質(zhì),，造成環(huán)境污染,，建立完整的污染源預(yù)警系統(tǒng)是非常必要的。對污染源排放情況和環(huán)境狀況進(jìn)行定性、定量的測試,，可為科研,、決策、立法,、處理污染事故和環(huán)境監(jiān)督管理提供依據(jù),。系統(tǒng)的正常運(yùn)行需要有一個功能完善、性能優(yōu)良,、質(zhì)量可靠的數(shù)據(jù)采集器作為前端信息采集處理和通訊設(shè)備,。安控開發(fā)的專用RTU憑借其卓越的性能成為最為適合應(yīng)用在污染源預(yù)警系統(tǒng)的產(chǎn)品。