一、 前 言
　　隨著我國(guó)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(guó)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(shí)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(shí)有發(fā)生。為了適應(yīng)國(guó)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(cè)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(shí)性和準(zhǔn)確性。
　　二、 系統(tǒng)目的
　　通過對(duì)污染治理設(shè)施運(yùn)行的監(jiān)控和排污在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息的綜合處理，對(duì)主要污染物排放的濃度和總量變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)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(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息，對(duì)附近環(huán)境質(zhì)量的影響進(jìn)行預(yù)測(cè)和預(yù)警。實(shí)現(xiàn)：
　　1、 比較可靠地動(dòng)態(tài)獲得各種污染物實(shí)時(shí)濃度和總量；
　　2、 預(yù)測(cè)短期（日）、中期（月）和長(zhǎng)期（年）污染物排放可能趨勢(shì)并給出預(yù)警；
　　3、 用綜合信息分析來定期校核在線檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性；
　　4、 對(duì)可能出現(xiàn)的短期沖擊負(fù)荷對(duì)周圍環(huán)境影響的預(yù)測(cè)并發(fā)出預(yù)警，也可在發(fā)生污染事故時(shí)對(duì)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(shí)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(shí)的信息；有利于地區(qū)環(huán)境管理部門及時(shí)掌握個(gè)污染源排放的狀況及可能對(duì)環(huán)境的危害的信息，有針對(duì)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(kù)；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(kù)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(duì)照標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行預(yù)警。系統(tǒng)可分為四個(gè)部分，即污染物產(chǎn)生系數(shù)和排放系數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、污染治理設(shè)施運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)、污染物在線檢測(cè)系統(tǒng)和污染物排放預(yù)警四個(gè)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(guó)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(shí)監(jiān)測(cè)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(cè)系統(tǒng)--目前在國(guó)家或地方重點(diǎn)排放源，安裝了廢氣、廢水在線檢測(cè)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(guó)家和地方環(huán)保管理部門規(guī)定由環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行定期審核監(jiān)測(cè)，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(shí)校核在線監(jiān)測(cè)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(cè)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(shí)，以在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)布預(yù)警；如果誤差>15%時(shí)，系統(tǒng)發(fā)布警報(bào)，通知對(duì)在線監(jiān)測(cè)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(cè)系統(tǒng)、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、放射源安全管理系統(tǒng)等很多必需無(wú)人值守設(shè)備或監(jiān)測(cè)點(diǎn)，受到環(huán)境檢測(cè)技術(shù)、監(jiān)測(cè)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(cè)部門提出了一個(gè)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(duì)環(huán)境預(yù)警的需求。要求現(xiàn)場(chǎng)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(shí)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(cè)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(hào)并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而感知環(huán)境對(duì)象的信息。其組成：

　　圖 3 1 傳感器信號(hào)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(wú)線收發(fā)設(shè)備（包括通訊模塊）：是發(fā)送和接收無(wú)線信號(hào)并與周圍環(huán)境通訊。
　　存儲(chǔ)器：用來存儲(chǔ)臨時(shí)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(hào)的反應(yīng)的裝置。
　　2、視頻技術(shù)
　　隨著智能視頻分析與自動(dòng)識(shí)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(duì)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(shí)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(duì)企業(yè)煙囪即時(shí)排放情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)煙氣黑度預(yù)警；通過對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急事件的視頻采集，使指揮中心能夠及時(shí)掌握事件的發(fā)展態(tài)勢(shì)。
　　本RTU集成視頻接口，通過連接視頻服務(wù)器可將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)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(cè)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(bào)表系統(tǒng)作為主要的人機(jī)交互界面，收集監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳輸來的信息和其他污染源的監(jiān)測(cè)信息；負(fù)責(zé)對(duì)監(jiān)測(cè)信息分類、篩選和綜合分析；完成對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、運(yùn)算、處理，能自動(dòng)生成各種報(bào)表；具有存儲(chǔ)、顯示、記錄、打印、統(tǒng)計(jì)等功能，而且還可以向監(jiān)測(cè)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(chǔ)一年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
　　4、通訊技術(shù)
　　系統(tǒng)需要將大部分監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)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(hào)、PSDN、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等通訊方式。由于監(jiān)測(cè)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(wú)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)同時(shí)發(fā)送到多個(gè)環(huán)保監(jiān)測(cè)部門，實(shí)現(xiàn)對(duì)排污單位或個(gè)人的及時(shí)管理，可以大大提高環(huán)保部門的工作效率。
　　同時(shí)RTU還支持短信發(fā)送功能，當(dāng)RTU識(shí)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(jí)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(cè)點(diǎn)所處的環(huán)境帶來的雨水、潮濕、嚴(yán)寒、酷暑、機(jī)動(dòng)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(yǔ)
　　人類的許多活動(dòng)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(duì)污染源排放情況和環(huán)境狀況進(jìn)行定性、定量的測(cè)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(gè)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。