省級環(huán)保污水排放監(jiān)控解決方案

　　總體方案介紹

　　1. 主監(jiān)控中心設(shè)在省環(huán)?？偩?，并具有一個固定的萬維網(wǎng) IP 地址，通過該地址,其它分監(jiān)控中心和省級企業(yè)可以把污水排放的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鞅O(jiān)控中心。

　　2. 分監(jiān)控中心設(shè)在各市級環(huán)保中心，負(fù)責(zé)對各污染源的點對點的數(shù)據(jù)收集和監(jiān)控，并通過 INTERNET 及時向省級中心傳送數(shù)據(jù)。

　　3. 各污染源監(jiān)控子系統(tǒng)配置計算機(jī)、設(shè)施運行記錄儀、超聲波流量計、CODCr(以重鉻酸鉀作為氧化劑的化學(xué)需氧量)在線測試儀、PH(工業(yè)酸度)在線測試儀等，并配備相應(yīng)的軟件，**可靠、有效的運行。

　　4. 為今后擴(kuò)展留有接口和擴(kuò)展的余地。

　　1.1 實施目標(biāo)和技術(shù)方案

　　本項目投用后，實現(xiàn)了對所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控、集中管理，在省環(huán)保中心的大樓內(nèi)就可以實時地查看所有污染源的數(shù)據(jù)、報表和歷史趨勢。

　　由于各污染源的相距遙遠(yuǎn)，而光纖又不能到達(dá)各個裝置，因此市級的數(shù)據(jù)采集采用電話線路傳送數(shù)據(jù)信號，在各污染源和市級中心分別安裝一條專用電話線路，由軟件進(jìn)行分時管理，點對點直接撥號，即市級主機(jī)定時直接撥打污染源的電話，把下位污染源的計算機(jī)存儲的連續(xù)數(shù)據(jù)采集到市級中心的服務(wù)器中，但每次撥打的電話時間可以間隔 2 小時以上，而通訊的時間卻保持在 10 分鐘以內(nèi)，以節(jié)省運營的費用。

　　省環(huán)保中心主服務(wù)器設(shè)立一萬網(wǎng) IP 地址，市級監(jiān)控中心和**、省直屬企業(yè)的計算機(jī)通過 ISDN/IDSL 上 INTERNET 網(wǎng)來訪問省級中心服務(wù)器，把數(shù)據(jù)連續(xù)上傳到省環(huán)保中心的數(shù)據(jù)庫中，使數(shù)據(jù)更新周期不超過 4 分鐘，系統(tǒng)機(jī)構(gòu)如圖所示。

　　主要污染源在線監(jiān)控系網(wǎng)絡(luò)圖

　　1.2 需要解決的技術(shù)問題

　　1.2.1 實時數(shù)據(jù)的壓縮傳輸、數(shù)據(jù)校驗

　　為了實現(xiàn)低成本遠(yuǎn)程通訊，采用 ISDN/IDSL 線路。ISDN/IDSL 線路因受傳輸介質(zhì)本身的局限，帶寬較窄，誤碼率較高，線路易受干擾，容易發(fā)生鏈路中斷問題。為**高可靠、**率和實時性良好地傳送數(shù)據(jù)，需要開發(fā)專用遠(yuǎn)程通訊服務(wù)程序。

　　針對以上問題，所開發(fā)的遠(yuǎn)程通訊服務(wù)程序除完成基本通訊功能外，還需要實現(xiàn)以下功能：

　　數(shù)據(jù)壓縮處理

　　要傳送的報文數(shù)據(jù)首先要經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮處理，以降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，提高對通訊帶寬的利用率。數(shù)據(jù)壓縮采用優(yōu)化壓縮算法，以獲取較高的壓縮比和較快的壓縮速度。

　　數(shù)據(jù)校驗處理

　　為**實時數(shù)據(jù)傳送的可靠性，對傳送的抱文數(shù)據(jù)要進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗處理。

　　在發(fā)送端對報文數(shù)據(jù)加入校驗碼，在接收端對數(shù)據(jù)及校驗碼進(jìn)行檢驗，對誤碼進(jìn)行糾錯處理。數(shù)據(jù)檢驗處理可有效地解決線路干擾嚴(yán)重、誤碼率較高的問題。

　　1.2.2 實時數(shù)據(jù)庫的歷史數(shù)據(jù)保存及其壓縮

　　現(xiàn)階段 100 個污染源全部實時數(shù)據(jù)接近 500 點，保存所有歷史數(shù)據(jù)供未來分析使用無疑具有重要作用，因為我們不知道將來會需要什么數(shù)據(jù)。大量的歷史數(shù)據(jù)在保存和檢索時必須采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，以提高存儲效率。

　　1.2.3 通訊狀態(tài)的自動診斷和鏈路的自動恢復(fù)

　　通訊狀態(tài)檢測與監(jiān)視

　　為提高通訊可靠性，遠(yuǎn)程通訊服務(wù)程序要具備通訊狀態(tài)檢測與監(jiān)視功能，實時診斷通訊狀態(tài)和鏈路連接情況。

　　鏈路自動恢復(fù)處理

　　當(dāng)通訊鏈路出現(xiàn)中斷現(xiàn)象時，遠(yuǎn)程通訊服務(wù)程序要具備鏈路自動恢復(fù)功能，并**在發(fā)生鏈路中斷時發(fā)送的報文不被丟失。

　　1.2.4 市級監(jiān)控中心和**、省直屬企業(yè)的數(shù)據(jù)采集

　　由于市級監(jiān)控中心設(shè)有個子污染源的服務(wù)器，**、省直屬企業(yè)基本采用Ⅱ型配置，配有終端計算機(jī)，為采集這一部分裝置中的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，需要開發(fā)專用通訊程序。

　　遠(yuǎn)傳軟件

　　遠(yuǎn)傳軟件將加載在市級工作站內(nèi)。它要完成從每個污染源的監(jiān)控軟件的實時數(shù)據(jù)庫內(nèi)獲取實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，并存入自身的數(shù)據(jù)庫中;同時遠(yuǎn)傳軟件也要加載在**、省直屬企業(yè)污染源的終端工作站內(nèi)。它的另一項任務(wù)就是要完成將各種數(shù)據(jù)發(fā)送到環(huán)保局主中心的局域網(wǎng)服務(wù)器上。

　　對遠(yuǎn)傳軟件的設(shè)計有如下要求：

　　采用內(nèi)部進(jìn)程通訊機(jī)制，以降低系統(tǒng)資源開銷，提高通訊速度。兼容現(xiàn)有組態(tài)文件格式，以免修改原組態(tài)內(nèi)容。代碼緊湊，運行效率高，以減少對上位機(jī)工作站的資源占用。具有較高的可靠性，以便在加載后不致影響愿系統(tǒng)的控制功能。

　　多個市級服務(wù)器和直屬企業(yè)終端在與省環(huán)保中心互聯(lián)通訊時，由于ISDN線路容量有限，不能做到每套終端單獨使用一條線路，只能共享一條線路，因而需要開發(fā)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度程序以對整個網(wǎng)絡(luò)的通訊過程進(jìn)行管理，合理分配通訊資源，均衡通訊負(fù)荷。網(wǎng)絡(luò)調(diào)度程序的核心功能是線路復(fù)用，包括對網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的自動輪詢訪問，通過鏈路的自動搭接與拆除等。**每個終端都能機(jī)會均等地訪問主服務(wù)器。

　　1.2.5 瀏覽器、數(shù)據(jù)庫接口

　　為**網(wǎng)絡(luò)上各工作站在使用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器時也能實時監(jiān)視數(shù)據(jù)監(jiān)控的動態(tài)過程(狀態(tài)圖、趨勢圖、報警畫面等)，需要開發(fā) Web Server 程序.Web Server提供訪問各級服務(wù)器數(shù)據(jù)的一個公共入口.支持標(biāo)準(zhǔn)流覽器，如：IE、Navigator等。通過 Web Server，在瀏覽器上可查看所有終端的動態(tài)流程圖，其效果如同各工作站。另外 Web Server 提供安全機(jī)制，限制了對過程控制的任何操作與修改，使現(xiàn)場的安全生產(chǎn)完全得到**。

　　1.2.6 市級終端自動網(wǎng)絡(luò)撥號的調(diào)度和管理

　　自動撥號

　　當(dāng)啟動系統(tǒng)時，系統(tǒng)自動按預(yù)置的號碼輪流進(jìn)行撥號，直接撥打市級污染源終端電話，費用為市內(nèi)通話費用，自動和市級企業(yè)污染源建立通訊鏈路。整個撥號過程是透明的。

　　帳號自動管理系統(tǒng)在啟動時，可按照預(yù)置帳號自動登錄，完成用戶注冊和密碼校驗。

　　1.3 技術(shù)指標(biāo)

　　在使用專線的情況下，每個子站數(shù)據(jù)點數(shù)小于100點時，更新周期不大于15秒。

　　不使用專線時，數(shù)據(jù)更新周期不大于 30 秒*(遠(yuǎn)程終端數(shù)/撥號服務(wù)器實際線數(shù))。

　　歷史趨勢數(shù)據(jù)保存周期大于 3 年(精度 0.1%)。

　　1.4 系統(tǒng)功能的擴(kuò)展方向及基礎(chǔ)方案

　　這一次的 100 各污染源還不能完全代表所有的基層數(shù)據(jù)，要想徹底提高實時數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的完整性，就必須將計量數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)和其它關(guān)鍵數(shù)據(jù)納入到網(wǎng)絡(luò)中來，使底層信息化堅實、可靠。在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，下一步應(yīng)從系統(tǒng)分析入手，對污染源監(jiān)控的計算機(jī)綜合信息管理系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃出合理的結(jié)構(gòu)，并盡快實施。

　　1.5 計算機(jī)綜合信息管理系統(tǒng)的需求分析

　　從應(yīng)用的角度看，計算機(jī)綜合信息管理系統(tǒng)的各子系統(tǒng)之間應(yīng)該能夠共享數(shù)據(jù)，能及時、準(zhǔn)確地進(jìn)行污染瞬時點進(jìn)行分析、經(jīng)營效益的核算，隨時能夠查看環(huán)保設(shè)備的投入、運營等共享數(shù)據(jù)，形成全局的生產(chǎn)、經(jīng)營、辦公的一體化管理系統(tǒng)，充分發(fā)揮各種硬件資源和軟件資源，給生產(chǎn)和經(jīng)營管理提供強(qiáng)有力的支持。

　　待開發(fā)系統(tǒng)將所有生產(chǎn)、經(jīng)營、辦公自動化系統(tǒng)在應(yīng)用軟件平臺上有機(jī)地聯(lián)系起來，具有生產(chǎn)、資源等一體化管理的優(yōu)勢，優(yōu)化配置生產(chǎn)資源、市場資源、供應(yīng)及儲存資源、人力資源，滿足 ISO9002 管理規(guī)范要求，同時，引入 ERP 管理思想(注：ERP 是管理思想，不是軟件)，符合環(huán)保公司管理(注：不是現(xiàn)有管理模式，是待建的新的管理模式，包括 ISO9002 規(guī)范和 ERP 思想)特點的系統(tǒng)。

　　1.6 設(shè)計路線及數(shù)據(jù)流

　　環(huán)保公司主要包括三類數(shù)據(jù)信息：

　　過程數(shù)據(jù)：監(jiān)控生產(chǎn)過程產(chǎn)生的、由各種儀器儀表測量出來的。

　　管理數(shù)據(jù)：財務(wù)、人事、計劃等數(shù)據(jù)。

　　文檔數(shù)據(jù)：辦公過程中擬訂的包括文件、通知、條例等。

　　過程數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、文檔數(shù)據(jù)統(tǒng)一按如下規(guī)則管理：

　　擬上網(wǎng)的過程數(shù)據(jù)都存儲在實時數(shù)據(jù)庫中

　　擬上網(wǎng)的管理數(shù)據(jù)都存儲到 Oracle 關(guān)系數(shù)據(jù)庫中

　　擬上網(wǎng)的文檔數(shù)據(jù)都存儲到 Lotus Notes 文檔數(shù)據(jù)庫中

　　過程數(shù)據(jù)包括：

　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　計量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

　　以 Oracle 關(guān)系數(shù)據(jù)庫為中心的管理信息系統(tǒng)包括：

　　水質(zhì)調(diào)度監(jiān)控數(shù)據(jù)系統(tǒng)

　　化驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

　　環(huán)保監(jiān)測管理系統(tǒng)

　　計劃統(tǒng)計管理系統(tǒng)

　　設(shè)備管理系統(tǒng)

　　財務(wù)數(shù)據(jù)上網(wǎng)系統(tǒng)

　　備品配件管理系統(tǒng)

　　分中心管理系統(tǒng)

　　人力資源管理系統(tǒng)

　　綜合查詢系統(tǒng)

　　以 Lotus Notes 文檔數(shù)據(jù)庫為中心的辦公自動化系統(tǒng)包括：

　　環(huán)保企業(yè)形象，行政管理，檔案管理，生產(chǎn)技術(shù)管理，公共信息，網(wǎng)上資訊

　　1.8.環(huán)保公司應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)目標(biāo)

　　環(huán)保公司應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)包括以下部分：

　　以北京三維力控科技有限公司的大型實時數(shù)據(jù)庫為中心，建立以實時數(shù)據(jù)管理為核心的實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，包括歷史數(shù)據(jù)查詢、事故追憶。

　　以 ORACLE 公司的大型管理數(shù)據(jù)庫 Oracle 8i 為中心，建立以生產(chǎn)經(jīng)營為中心的管理信息系統(tǒng)，包括污染源監(jiān)測、化驗數(shù)據(jù)管理、計量數(shù)據(jù)管理、環(huán)保監(jiān)測、計劃統(tǒng)計管理、設(shè)備管理、備品配件管理、人力資源管理系統(tǒng)、財務(wù)數(shù)據(jù)上網(wǎng)、經(jīng)理綜合查詢系統(tǒng)等，實現(xiàn)以成本核算為核心的統(tǒng)計分析。

　　以 LOTUS 公司的文檔數(shù)據(jù)庫 Lotus Notes R5 為中心，建立包括內(nèi)部辦公管理的所有功能的辦公自動化系統(tǒng)。

　　1.9 設(shè)計原則與策略

　　1.9.1 數(shù)據(jù)庫選型技術(shù)原則

　　* 數(shù)據(jù)的完整性：DBMS 要能防止數(shù)據(jù)的腐化、錯誤的錄入和非法的數(shù)據(jù)關(guān)系的發(fā)生。

　　* 物理數(shù)據(jù)保護(hù)：要能提供恢復(fù)功能和再啟動功能，能利用 DBMS 將數(shù)據(jù)庫返回到原先的狀態(tài)。

　　* 數(shù)據(jù)安全：能對讀、寫分別提供存取控制，這種控制要能到達(dá)數(shù)據(jù)項一級，并能支持?jǐn)?shù)據(jù)的加密。

　　* 數(shù)據(jù)的獨立性：可以不改變原先的程序而遷移數(shù)據(jù)。

　　* 性能可調(diào)整性：可以通過物理存貯來調(diào)整性能，數(shù)據(jù)的冗余度可減少到一定程度，能提供變長記錄和數(shù)據(jù)壓縮，其響應(yīng)時間可以接受。

　　* 多用戶：能支持并發(fā)的多用戶訪問同一數(shù)據(jù)庫并在記錄級具備鎖定機(jī)制

　　? 容易使用：可以方便地定義復(fù)雜的數(shù)據(jù)關(guān)系;程序可以用任何主要的程序語言書寫 ，命令簡明，提供完備的技術(shù)文件。

　　? 查詢報告系統(tǒng)：可以用標(biāo)準(zhǔn)化的語句進(jìn)行查詢，可以從預(yù)先定義的查詢得到復(fù)雜的報表，支持嵌套查詢。

　　? 可移植性：支持多種計算機(jī)系統(tǒng)、多種操作系統(tǒng)、多種**語言，可以與**環(huán)保總局的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無縫接入。

　　1.9.2 數(shù)據(jù)分析與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　從環(huán)保局管理的角度考察待開發(fā)系統(tǒng)，要求待開發(fā)系統(tǒng)以明確表達(dá)監(jiān)控管理各個環(huán)節(jié)間的聯(lián)系，量化顯示控制點。作為一個完整的管理計算機(jī)管理系統(tǒng)，待開發(fā)系統(tǒng)還將加強(qiáng)各環(huán)節(jié)部門間的聯(lián)系與協(xié)作，提高經(jīng)營信息的透明度，強(qiáng)化生產(chǎn)效益和經(jīng)營效益核算。

　　建立監(jiān)控調(diào)度管理數(shù)據(jù)(包括各污染源中間過程計量數(shù)據(jù))和環(huán)保監(jiān)測分析數(shù)據(jù)庫;所有這些數(shù)據(jù)在待開發(fā)系統(tǒng)中被稱為原始數(shù)據(jù)或一次數(shù)據(jù)，也稱作直接數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)以一定的頻度參與按指定的算法或模型進(jìn)行的匯總和統(tǒng)計，產(chǎn)生統(tǒng)計數(shù)據(jù)或間接數(shù)據(jù)。部分原始數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)入核算系統(tǒng)中，產(chǎn)生核算數(shù)據(jù)。核算數(shù)據(jù)是獎懲的依據(jù)。

　　在待開發(fā)系統(tǒng)中還有指標(biāo)數(shù)據(jù)或控制數(shù)據(jù)，如：環(huán)保達(dá)標(biāo)指數(shù)，指標(biāo)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)各個控制點控制原始數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和核算數(shù)據(jù)。統(tǒng)計數(shù)據(jù)和核算數(shù)據(jù)反過來成為指標(biāo)數(shù)據(jù)的依據(jù)。