徐 潔，查建寧

（1.江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，江蘇南京 210036；2.江蘇省固體有害廢物登記和管理中心，江蘇南京 210036）

0 引言

根據(jù)江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的總體要求，開(kāi)展危險(xiǎn)廢物集中焚燒處置設(shè)施在線監(jiān)控與視頻監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)集成工作，對(duì)危險(xiǎn)廢物集中焚燒處置設(shè)施聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)廢物集中焚燒處置設(shè)施工況在線監(jiān)控信息服務(wù)調(diào)用接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)廢物集中焚燒處置設(shè)施工況在線監(jiān)控信息的調(diào)用、分析、展示。

1 物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境保護(hù)的應(yīng)用

隨著“十二五”規(guī)劃的出臺(tái)，物聯(lián)網(wǎng)被上升到國(guó)家戰(zhàn)略的高度，成為了全國(guó)最炙手可熱的名詞。但同時(shí)早在物聯(lián)網(wǎng)概念提出之前，環(huán)境保護(hù)已經(jīng)是傳感網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)的前身）探索和實(shí)踐并大力推進(jìn)的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。經(jīng)過(guò)了這么多年的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)從單純的人力替代，到現(xiàn)在的強(qiáng)化環(huán)境執(zhí)法、提升污染監(jiān)控效率、促進(jìn)節(jié)能減排等方面都發(fā)揮了比較明顯的作用。但同時(shí)，與其他物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域一樣，環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用依然還停留在基礎(chǔ)應(yīng)用階段，擁有相對(duì)廣闊的發(fā)展前景。

本文將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于危廢處置設(shè)施工況監(jiān)控當(dāng)中，這一技術(shù)將為這項(xiàng)業(yè)務(wù)的工作模式帶來(lái)巨大的變革。從這個(gè)角度來(lái)講，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)環(huán)境管理理念、方法、體制的改革能形成推動(dòng)力量，從而以技術(shù)手段為契機(jī)提高我國(guó)污染的控制效率和對(duì)環(huán)境進(jìn)行更為有效的保護(hù)。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

本項(xiàng)目的主要內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)對(duì)危廢處置設(shè)施的工況監(jiān)控和視頻監(jiān)控，將現(xiàn)場(chǎng)的工況數(shù)據(jù)和視頻實(shí)時(shí)發(fā)送到監(jiān)控中心，進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控和管理分析。

整個(gè)系統(tǒng)可分為現(xiàn)場(chǎng)端和監(jiān)控中心端兩大部分，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

現(xiàn)場(chǎng)端位于危廢處置單位現(xiàn)場(chǎng)，由工況過(guò)程服務(wù)器及多個(gè)工況采集單元、視頻監(jiān)控設(shè)備組成，工況采集單元主要負(fù)責(zé)采集各類控制系統(tǒng)（DCS或PLC系統(tǒng)）和設(shè)備中的相關(guān)過(guò)程參數(shù)，并存儲(chǔ)到本單位的工況過(guò)程數(shù)據(jù)服務(wù)器中，工況過(guò)程服務(wù)器負(fù)責(zé)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心的工況接收服務(wù)器進(jìn)行通訊。

視頻監(jiān)控設(shè)備一般由視頻編碼器（視頻服務(wù)器）、攝像機(jī)、硬盤錄像機(jī)等組成，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心連接。

中心端主要負(fù)責(zé)匯總各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)端的工況數(shù)據(jù)，并由分析統(tǒng)計(jì)平臺(tái)對(duì)工況數(shù)據(jù)做分析及統(tǒng)計(jì)，最終提供給應(yīng)用模塊使用及展示。監(jiān)控中心端主要設(shè)備包括工況過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器及WEB應(yīng)用服務(wù)器，并接入目前監(jiān)控中心既有網(wǎng)絡(luò)中。

各類客戶端應(yīng)用（包括移動(dòng)應(yīng)用）通過(guò)訪問(wèn)WEB應(yīng)用服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)工況數(shù)據(jù)及視頻圖像的查詢和分析。

3 功能模塊設(shè)計(jì)

3.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)基于中心工況過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)全省危險(xiǎn)危廢集中焚燒處置設(shè)施工況在線監(jiān)控點(diǎn)及其現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行有效整合，形成統(tǒng)一整體，實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)危廢集中焚燒處置設(shè)施運(yùn)行狀況、監(jiān)控設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況、網(wǎng)絡(luò)連通情況的實(shí)時(shí)和視頻監(jiān)控。實(shí)時(shí)查詢企業(yè)生產(chǎn)的工藝流程圖，圖中顯示當(dāng)前生產(chǎn)裝置的狀態(tài)，信號(hào)顯示，生產(chǎn)流向，異常報(bào)警。

圖1 總體架構(gòu)

實(shí)時(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)的展示方式以組態(tài)畫面展示為主，以形象直觀的方式顯示前端采集到的各類實(shí)時(shí)參數(shù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)。在本系統(tǒng)中，將提供組態(tài)的設(shè)置配置工具，滿足各企業(yè)在工藝流程、位置布局等方面的差異化需求。利用組態(tài)配置工具，首先需要根據(jù)工藝處理流程畫出組態(tài)背景，然后根據(jù)企業(yè)各類設(shè)施的具體類型和安裝位置，把相應(yīng)的控件布置到背景，并設(shè)置控件的屬性（名稱、報(bào)警參數(shù)、數(shù)據(jù)格式等），控件分開(kāi)關(guān)量、數(shù)字量和流程線等。

組態(tài)完成之后可以先在工具環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試運(yùn)行，測(cè)試無(wú)誤后就可以將組態(tài)導(dǎo)出并發(fā)布到中控監(jiān)控系統(tǒng)中，并由公司研發(fā)的SilverLight組態(tài)運(yùn)行控件進(jìn)行仿真。利用組態(tài)軟件，根據(jù)每個(gè)處置單位的處置工藝，建立完備的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示界面，各自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)采集到的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)在線顯示，可以趨勢(shì)曲線等形式實(shí)時(shí)顯示連續(xù)自動(dòng)采集的數(shù)據(jù)，可查詢指定的任意時(shí)間段的數(shù)據(jù)，包括當(dāng)日的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、日數(shù)據(jù)、月數(shù)據(jù)和往日歷史數(shù)據(jù)。

當(dāng)監(jiān)測(cè)值超過(guò)報(bào)警閾值時(shí)，系統(tǒng)按指定的報(bào)警顏色進(jìn)行顯示。在組態(tài)圖上同時(shí)顯示系統(tǒng)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)各設(shè)備運(yùn)行工作狀態(tài)，以綠色表示正常運(yùn)行，紅色表示故障或停止運(yùn)行，使管理人員能一目了然地了解每個(gè)處置設(shè)置的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。

基于采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)定的報(bào)警規(guī)則，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)提供報(bào)警監(jiān)控功能。實(shí)時(shí)報(bào)警分為報(bào)警設(shè)置、自動(dòng)報(bào)警、報(bào)警信息查詢?nèi)糠止δ堋?/p>

根據(jù)每個(gè)參數(shù)采集點(diǎn)，設(shè)定需要報(bào)警的參數(shù)名稱、報(bào)警類型、報(bào)警閾值（報(bào)警觸發(fā)條件）、報(bào)警方式、報(bào)警對(duì)象等信息。當(dāng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)超出了預(yù)先設(shè)定的報(bào)警閾值或設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)偏離時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)告警，報(bào)警信息可通過(guò)郵件、短信等方式向設(shè)定的報(bào)警對(duì)象自動(dòng)發(fā)送，也可通過(guò)聲光的方式進(jìn)行報(bào)警。對(duì)報(bào)警信息按關(guān)鍵字進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)，報(bào)警信息包括：報(bào)警設(shè)施、所屬行政區(qū)、所屬企業(yè)、報(bào)警類別、報(bào)警開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、報(bào)警原因等。報(bào)警通過(guò)信號(hào)燈的閃爍區(qū)分報(bào)警是否為新產(chǎn)生的報(bào)警。以診斷數(shù)據(jù)傳輸是否正常。跟蹤數(shù)據(jù)傳輸各模塊的運(yùn)行狀態(tài)是否正常，包括數(shù)據(jù)接收傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、后臺(tái)報(bào)警模塊等。

包括實(shí)時(shí)視頻查看和視頻錄像查看兩個(gè)功能：可實(shí)時(shí)播放現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控點(diǎn)的視頻圖像，可單窗口播放，也可多窗口同時(shí)播放不同監(jiān)控點(diǎn)的視頻圖像，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)攝像設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，控制云臺(tái)和鏡頭的轉(zhuǎn)動(dòng)縮放。可按焚燒設(shè)施名稱、焚燒時(shí)間（點(diǎn)/分/秒、年/月/日）等實(shí)現(xiàn)視頻錄像的條件查詢和回放。

3.2 查詢分析

以工況過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)（分析庫(kù)）中的數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，以圖表、報(bào)表為主要展示方式，對(duì)工況數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)、分析，并對(duì)工況數(shù)據(jù)中的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行分析。以數(shù)據(jù)表格、曲線的方式顯示各類監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，查詢各參數(shù)的小時(shí)均值、日均值、月均值、年均值等數(shù)據(jù)，支持多參數(shù)同時(shí)查詢顯示。

對(duì)指定時(shí)間段內(nèi)處置設(shè)施的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行多種形式的匯總統(tǒng)計(jì)，如年度/月度設(shè)施停運(yùn)次數(shù)及停運(yùn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)、焚燒溫度分布情況統(tǒng)計(jì)、污染物排放量統(tǒng)計(jì)、電力消耗統(tǒng)計(jì)等，支持同比、環(huán)比等分析，以反映其變化趨勢(shì)和規(guī)律。

根據(jù)設(shè)定的規(guī)則，對(duì)企業(yè)工況數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性關(guān)系進(jìn)行分析，調(diào)取實(shí)時(shí)/歷史工況數(shù)據(jù)，分析這些關(guān)聯(lián)參數(shù)變化是否一致，當(dāng)比例參數(shù)超出正常范圍時(shí)，系統(tǒng)將記錄下起始時(shí)間，列出可能的原因。根據(jù)選定的范圍（類型、區(qū)域、規(guī)模等條件），對(duì)范圍內(nèi)的多個(gè)企業(yè)的同類參數(shù)進(jìn)行比較，計(jì)算其平均水平及每個(gè)企業(yè)與平均值的差異程度，便于管理人員發(fā)現(xiàn)異常情況。

利用Report Services報(bào)表組件，基于中心工況應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)，自動(dòng)生成各類報(bào)表和報(bào)告，在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)報(bào)表查詢，也可根據(jù)設(shè)定的規(guī)則將生成的報(bào)表和報(bào)告向指定人員自動(dòng)發(fā)送。

3.3 綜合分析

以工況應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，結(jié)合其它相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（如污染源自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、危廢轉(zhuǎn)移和處置統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、建設(shè)項(xiàng)目審批數(shù)據(jù)等），對(duì)危廢處置設(shè)施的整體狀況作綜合分析，對(duì)不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析。

以“一廠一檔”的形式，對(duì)危廢處置企業(yè)的各類信息進(jìn)行綜合查詢，包括企業(yè)基本信息、經(jīng)營(yíng)許可證信息、危廢處置分類數(shù)量信息、項(xiàng)目審批信息、污染物排放監(jiān)控信息、日常監(jiān)管信息等。

將同一危廢處置企業(yè)同時(shí)段的工況監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和污染源自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，判斷其是否一致，自動(dòng)找出超過(guò)允許偏差范圍的企業(yè)數(shù)據(jù)，提醒管理人員及時(shí)處理。

根據(jù)危廢處置臺(tái)帳中的危廢類別及處置數(shù)量信息，與工況監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷不同類別的危險(xiǎn)廢物是否按規(guī)定的工藝進(jìn)行處置、爐溫是否達(dá)到規(guī)定的焚燒溫度，焚燒時(shí)間是否足夠等，系統(tǒng)將自動(dòng)劃定存在違規(guī)嫌疑的企業(yè)，由管理人員進(jìn)行確認(rèn)。

利用“1831”GIS地理信息系統(tǒng)，提供圖形化展示功能，對(duì)在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，包括危廢處置單位信息、實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、報(bào)警信息，生成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)專題圖。

4 結(jié)語(yǔ)

本文基于物聯(lián)網(wǎng)概念，建立了危廢處置設(shè)施工況監(jiān)控系統(tǒng)，在江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)（“1831”項(xiàng)目）的統(tǒng)一架構(gòu)下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)危險(xiǎn)廢物集中焚燒處置設(shè)施工況在線監(jiān)控信息的調(diào)用、分析、展示。當(dāng)然物聯(lián)網(wǎng)的整體發(fā)展還處在雛形階段，怎樣將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更深入的與環(huán)保工作結(jié)合，怎樣使環(huán)保工作人員更熟練的掌握全新的系統(tǒng)，怎樣將環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)層次的成功經(jīng)驗(yàn)普及到更多的地區(qū)依然是擺在環(huán)保部門面前的難題，建成全覆蓋、全運(yùn)轉(zhuǎn)、全應(yīng)用、可持續(xù)的環(huán)境監(jiān)控體系之路任重道遠(yuǎn)。

［1］姜書漢.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之環(huán)境保護(hù)［J］.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2011（3）.

［2］尹曉遠(yuǎn)，李紅華，楊競(jìng)佳.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之環(huán)境保護(hù)［C］.中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2012（4）.

［3］張巍，馮濤，朱銳.智慧環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控應(yīng)用與系統(tǒng)集成研究［J］.北方環(huán)境，2012（5）.