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30年改革開放，我國科學(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越廣泛的關(guān)注。資料表明，2012年我國工業(yè)廢水排放量為2216億噸，廢氣中二氧化硫、氮氧化物、煙(粉)塵工業(yè)排放量分別為1 9227萬噸、1 6581萬噸、1 0293萬噸［2］。污染物的排放已成為制約我國可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要障礙［3］。因此，尋找污染問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，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。為解決以上問題，筆者根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)流向，開發(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mysql5.6.4deb，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來實(shí)現(xiàn)。cURL由瑞典cURL組織開發(fā)，是一種可在命令行下或作為鏈接庫加載到其他程序中的解析URL語言的工具，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。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)，由閾值輸入頁面、后臺(tái)比較程序與聲光報(bào)警單元組成。企業(yè)廢物來源包括燒結(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，前端頁面如圖4所示?！?/p>

　　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)而使繼電器常開引腳閉合，觸發(fā)聲光報(bào)警器報(bào)警。與此同時(shí)，前端頁面則會(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，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。

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