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　　一、 前 言
　　隨著我國經(jīng)濟的高速發(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峻。國家及各省市地區(qū)日趨重視生態(tài)環(huán)境的保護，在污染方面不斷加強治理，但因為環(huán)境保護意識的淡薄及利益的驅(qū)使等諸多因素，隨意偷排和非達標排污，造成環(huán)境嚴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確性。
　　二、 系統(tǒng)目的
　　通過對污染治理設(shè)施運行的監(jiān)控和排污在線實時監(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)量的影響進行預(yù)測和預(yù)警。實現(xiàn)：
　　1、 比較可靠地動態(tài)獲得各種污染物實時濃度和總量；
　　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)，再進行污染物產(chǎn)生量的計算，排放量計算并對照標準值進行預(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)生量的計算，是以粉煤爐工藝，規(guī)模是≥750Mw的條件下，實際使用原煤的收到基灰分含量（Aar%）計算煙氣排放量、煙塵排放量；而根據(jù)原煤收到基硫含量（Sar%）計算二氧化硫排放量；而NOx排放量計算是在收到基揮發(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)--為了比較客觀的計算污染物的排放量，首先需要有比較真實的治理設(shè)施的運行狀況，以保證設(shè)施的污染物除去率（%）能達到設(shè)計的水平，其污染物排放系數(shù)才能達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"，以不同的在線實時監(jiān)測有關(guān)參數(shù)，來判斷設(shè)施的運行狀況。本系統(tǒng)設(shè)計引入數(shù)據(jù)采集設(shè)施的數(shù)據(jù)，作為校正設(shè)施的實際處理效率。以估算實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排放源，安裝了廢氣、廢水在線檢測系統(tǒng)，其目的是真實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)進行定期審核監(jiān)測，這是一種耗費大量人力和物力的權(quán)宜措施。 故本系統(tǒng)設(shè)計利用生產(chǎn)過程的各種參數(shù)變化、污染設(shè)施運行監(jiān)控信息來計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)過程的因素計算的排放濃度和排放量相互驗證，當兩法或得的數(shù)據(jù)誤差≤15%（認為確定的）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)進行檢查,并以計算系統(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，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：如何建立起實用性強、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。
　　安控公司設(shè)計的環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)專用RTU可完全實現(xiàn)實時高速數(shù)據(jù)傳輸和永遠在線、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。
　　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施。通過視頻感知可以查看治污設(shè)施是否在正常運行，從而判斷治污效果；對企業(yè)煙囪即時排放情況進行實時監(jiān)控，可以實現(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)測點基本信息、污染治理設(shè)施運行狀態(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)作為主要的人機交互界面，收集監(jiān)測點傳輸來的信息和其他污染源的監(jiān)測信息；負責對監(jiān)測信息分類、篩選和綜合分析；完成對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、運算、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)實時發(fā)送到管理中心的后端服務(wù)器進行處理。本RTU可實現(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。
　　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)測點所處的環(huán)境帶來的雨水、潮濕、嚴寒、酷暑、機動車行駛和強干擾等不利因素，保證系統(tǒng)的正常運行。
　　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。