張曉航1,, 衛(wèi)明2, 孫廣旗3,,高勝4
(1.河北工程大學(xué) 城市建設(shè)學(xué)院,,河北 邯鄲 056038;2.河北工程大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,河北 邯鄲 056038,;3.新興鑄管股份有限公司,,河北 武安 056300;4.邯鄲金世達(dá)科技有限公司,,河北 邯鄲 056038)
摘要:根據(jù)新興鑄管股份有限公司現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向,,利用cURL、LAMP等工具開(kāi)發(fā)出一種在線環(huán)境報(bào)警系統(tǒng),。系統(tǒng)運(yùn)行期間抓取數(shù)據(jù)3 417 536條,,觸發(fā)警報(bào)104次,實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守,、數(shù)據(jù)異常報(bào)警等功能,,保證了環(huán)境效益、社會(huì)效益的雙向收益,。
關(guān)鍵詞:環(huán)境,;報(bào)警系統(tǒng);LAMP,;cURL,;AVR
0引言
經(jīng)過(guò)30年改革開(kāi)放,我國(guó)科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力水平取得了舉世矚目的成就,。與此同時(shí),,現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展和人類的不合理活動(dòng)對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞[1],鋼鐵,、煤炭等非環(huán)境友好型企業(yè)對(duì)環(huán)境造成的危害也受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注,。資料表明,2012年我國(guó)工業(yè)廢水排放量為2216億噸,,廢氣中二氧化硫,、氮氧化物、煙(粉)塵工業(yè)排放量分別為1 9227萬(wàn)噸,、1 6581萬(wàn)噸,、1 0293萬(wàn)噸[2]。污染物的排放已成為制約我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要障礙[3],。因此,,尋找污染問(wèn)題的解決途徑成為了當(dāng)務(wù)之急,。
新興鑄管股份有限公司自2008年以來(lái),相繼安裝環(huán)境在線監(jiān)測(cè)設(shè)備17臺(tái)套,,其中,,水在線1套,氣在線16臺(tái)套,。邯鄲市環(huán)保局自2013年開(kāi)始實(shí)施在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)旬報(bào)制度,,即每10天對(duì)在線數(shù)據(jù)的超標(biāo)、缺失,、不變等異常情況進(jìn)行通報(bào),。但由于未設(shè)置數(shù)據(jù)異常報(bào)警機(jī)制,企業(yè)需設(shè)專人實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),,指標(biāo)異常后無(wú)法做出及時(shí)響應(yīng),,進(jìn)而造成超標(biāo)、超量排放等生產(chǎn)事故,,造成環(huán)境效益的損失,。為解決以上問(wèn)題,筆者根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)流向,,開(kāi)發(fā)出一種在線環(huán)境報(bào)警系統(tǒng),。
1現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流
新興鑄管股份有限公司水、氣在線檢測(cè)數(shù)據(jù)流如圖1所示,。
圖1現(xiàn)有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)流向圖其中,,水、氣在線設(shè)備將所取數(shù)據(jù)經(jīng)通信鏈路上傳至市環(huán)保局?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)器,,再由市環(huán)保局將數(shù)據(jù)傳輸至省環(huán)保廳數(shù)據(jù)服務(wù)器,。新興鑄管股份有限公司能源環(huán)保部再通過(guò)市環(huán)保局或省環(huán)保廳提供的Web進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。此系統(tǒng)缺點(diǎn)在于公司能源環(huán)保部需設(shè)專人實(shí)時(shí)查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),,步驟繁瑣,,監(jiān)控強(qiáng)度大,數(shù)據(jù)異常反饋周期長(zhǎng),,易造成環(huán)境效益損失,。
2在線環(huán)境報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1系統(tǒng)的功能特點(diǎn)
(1)數(shù)據(jù)全部采集自省環(huán)保廳網(wǎng)站,數(shù)據(jù)具有權(quán)威性與同步性,;
(2)可設(shè)置監(jiān)測(cè)指標(biāo)閾值,,監(jiān)測(cè)指標(biāo)超標(biāo)、缺失,、不變等異常及時(shí)報(bào)警,;
(3)記錄所有報(bào)警信息,可人工輸入報(bào)警原因,,方便企業(yè)分析原因并改進(jìn)生產(chǎn)工藝,;
(4)架構(gòu)靈活,,企業(yè)可隨意增減監(jiān)測(cè)設(shè)備及端口;
(5)在現(xiàn)場(chǎng)及能源環(huán)保部均設(shè)聲光報(bào)警器,,異常發(fā)生時(shí)提醒及時(shí)處理。
2.2系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)
此系統(tǒng)由兩大部分組成,,即數(shù)據(jù)抓取子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)比較報(bào)警子系統(tǒng),。系統(tǒng)總體架構(gòu)在LAMP環(huán)境下。其中,,Linux版本為Debian 7.6 x64 stable release,,Apache版本為httpd.2.4.10.deb,MySQL版本為mysql5.6.4deb,,PHP版本為php5.6.2.eb,。
(1)數(shù)據(jù)抓取子系統(tǒng)
此子系統(tǒng)主要使用cURL+PHP來(lái)實(shí)現(xiàn)。cURL由瑞典cURL組織開(kāi)發(fā),,是一種可在命令行下或作為鏈接庫(kù)加載到其他程序中的解析URL語(yǔ)言的工具,,支持DICT、FILE,、FTP,、FTPS、Gopher,、HTTP,、HTTPS、IMAP,、LDAP,、Telnet、TFTP等多種協(xié)議[4],。具體抓取流程如圖2所示,。
數(shù)據(jù)抓取完畢后保存至本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。由于水,、氣在線傳感器每5 min向市環(huán)保局上傳一次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),,因此本地Linux服務(wù)器通過(guò)crond命令設(shè)定每5 min抓取一次數(shù)據(jù)。
(2)數(shù)據(jù)比較報(bào)警子系統(tǒng)
此子系統(tǒng)以上文抓取的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),,由閾值輸入頁(yè)面,、后臺(tái)比較程序與聲光報(bào)警單元組成。企業(yè)廢物來(lái)源包括燒結(jié)機(jī)脫硫出入口,、燒結(jié)機(jī)尾風(fēng)電除塵出入口,、高爐除塵煙筒出入口、廢水排放口等17類50種數(shù)據(jù),,廢水監(jiān)測(cè)指標(biāo)涵蓋排放量,、COD,、氨氮、石油類,,廢氣監(jiān)測(cè)指標(biāo)涵蓋排放量,、工業(yè)粉塵、氮氧化物,、二氧化硫等,,數(shù)據(jù)種類繁多,數(shù)據(jù)量大,。而數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行性能,,必須充分考慮數(shù)據(jù)的一致性、完整性,、安全性,、可伸縮性。因此數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示,。
圖3中,,cURL自參數(shù)表中取得參數(shù),將參數(shù)POST至省環(huán)保局服務(wù)器,,接收HTML代碼用正則表達(dá)式處理,,篩選所需數(shù)據(jù),保存至數(shù)據(jù)表中,。
后臺(tái)比較程序由PHP實(shí)現(xiàn),,數(shù)據(jù)抓取完成后由后臺(tái)比較程序從限值表中將數(shù)據(jù)限值和相同數(shù)據(jù)持續(xù)時(shí)間等參數(shù)取出并與抓取數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。若超出限值或相同數(shù)據(jù)出現(xiàn)時(shí)間超出表中時(shí)間,,則觸發(fā)聲光報(bào)警器報(bào)警,。
前端頁(yè)面由HTML+Jquery+Echarts構(gòu)成,主要提供限值輸入及抓取數(shù)據(jù)查詢功能,,前端頁(yè)面如圖4所示,。
聲光報(bào)警單元采用ATmega328P+ENC28J60 + 聲光報(bào)警器實(shí)現(xiàn),。其中,,ATmega單片機(jī)是AVR系列中的高檔產(chǎn)品,與傳統(tǒng)51單片機(jī)相比,,接口更加豐富,,并且在穩(wěn)定性、節(jié)能性,、抗干擾性等方面更勝一籌,。而ENC28J60具有封裝小、針腳少,、采用SPI協(xié)議等優(yōu)點(diǎn)[5],。聲光報(bào)警器采用安信威12 V有線報(bào)警器,,聲光報(bào)警單元結(jié)構(gòu)如圖5所示。
聲光報(bào)警單元為12 V電壓供電,,采用被動(dòng)方式接收數(shù)據(jù),。若抓取數(shù)據(jù)異常則服務(wù)器向ENC28J60綁定的IP地址發(fā)送報(bào)文,單片機(jī)接收到報(bào)警信號(hào)后即將PD0引腳電平拉高,,進(jìn)而使繼電器常開(kāi)引腳閉合,,觸發(fā)聲光報(bào)警器報(bào)警。與此同時(shí),,前端頁(yè)面則會(huì)彈出異常數(shù)據(jù)點(diǎn),節(jié)能環(huán)保部工作人員根據(jù)異常情況就可及時(shí)解決相關(guān)問(wèn)題,,工作效率得到了大幅度提升,。
3結(jié)論
本文針對(duì)新興鑄管股份有限公司現(xiàn)有水、氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)軟,、硬件的設(shè)計(jì),。自在線報(bào)警系統(tǒng)上線以來(lái),已抓取數(shù)據(jù)3 417 536條,,觸發(fā)報(bào)警104次,,有效避免了超標(biāo)、缺失,、不變等異常情況的發(fā)生,,提升了環(huán)境效益及社會(huì)效益。形成了企業(yè)與環(huán)境協(xié)調(diào),、和諧,、可持續(xù)發(fā)展的良好互動(dòng),特點(diǎn)鮮明,,在同類企業(yè)中具有良好的示范作用,。
參考文獻(xiàn)
[1] 陳榮軍,余祥云,譚洪舟,,等.基于S3C6410的遠(yuǎn)程無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2014,40(5):143146.
?。?] 環(huán)保部. 2012年環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)[EB/OL](20131225)[201537].http://zlsmepgovcn/hjtj/nb/2012tjnb/2013 12/t20131225_265556htm.
[3] 石宏偉.社會(huì)轉(zhuǎn)型進(jìn)程中的城市生活污染問(wèn)題的研究[D].長(zhǎng)春:吉林大學(xué),,2005.
?。?] 朱晶瑩.OpenURL及其在參考文獻(xiàn)鏈接中的應(yīng)用[J].情報(bào)科學(xué),2005,23(3):406409.
[5] 祁樹(shù)勝.SPI接口以太網(wǎng)控制器ENC28J60及其應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息,2006,22(82):266268.