环境保护中污染源自动监测技术的应用研究

陈小军

(江西省赣州生态环境监测中心，江西 赣州 341000)

前言

以往环境保护中污染源监测多依靠落后的手工检测或者二次仪表、传感器、“黑匣子”等设备，随机性较强，自动化程度较低，且无法进行数据存储传输，污染源监测数据利用率较低，无法全面、真实的反映实际情况。基于此，利用数据通讯技术、自动控制技术、地理信息技术、数据库技术，构建通讯可靠、操作便捷、运行稳定的污染源自动监测体系，充分满足环境保护工作需要，就成为环境保护工作的当务之急。

1 环境保护中污染源自动监测技术概述

污染源自动监测技术是监测水污染物、大气污染物中主要污染因子的一种技术，如生化需氧量、氨氮、二氧化硫、烟尘等。污染物自动监测技术主要包括污染源在线监测模块、环境业务协同模块(环境质量一源一档管理子模块、污染源一厂一档管理子模块)、监测中心系统几个部分。利用污染源自动监测技术可以对污染现场端污染因子进行在线自动监测，掌握污染源排放情况、污染物排放总量，并将所监测的数据自动传输至环境保护监控中心。通过环境保护监控中心服务器，对数据进行汇总、分析、归档并传输至生态环境局，由生态环境局对污染企业进行管理[1]。具体应用过程如图1：

图1 污染源自动监测技术

2 环境保护中污染源自动监测技术的应用过程

2.1 系统构架

环境保护中污染源自动监测技术主要包括数据服务层、应用支撑层、业务展现层三个层次。其中数据服务层包括数据交换平台、中心数据库、数据管理工具、数据共享服务应用几个部分，通过数据服务层，可以对污染源系统数据(或生态环境信息、环境管理信息等)进行收集、汇总；应用支撑层主要包括空间服务引擎、CA认证服务(电子认证服务)、统一用户管理、工作流引擎、电子签章等一系列成熟组建，可以为全部上层业务提供应用支撑服务接口；业务展现层包括应用门户、应用平台两个层面，前者主要依据使用对象，对平台进行横向分类，如公众门、决策门户、环境管理门户、企业门户等。而后者则是根据系统功能差异，对平台进行纵向分类，如污染源监测监控可划分为污染源监控、水环境监测、视频监控、气环境监测、固废监控、声环境监测等。

2.2 硬件配置及组网

硬件配置主要是在各级污染源监控中心，经通信传输线路，与污染源自动监控设备相连接，对污染源主要污染因素排放总量的在线、不间断监测。其中监控中心设备主要由打印机、中心数据库服务器、通信装置、UPS电源(不间断电源)、中心管理计算机等设备组成，同时可配置大屏幕显示设备，实时在线显示污染源监测点动态分布图、数据变化情况；污染源自动监控设备主要包括工控计算机(加装多串口采集卡)、现场控制柜(金属外壳加工)、稳压电源及工业级无线传输MODEM(调制解调器)。在这个基础上，可以配置与国家标准GB11914-89相符合的COD(化学需氧量)在线自动检测仪、污水流量计、Hmhb-SC型数据采集器、烟气在线监测仪等设备。

在环境保护中，污染源自动监测技术组网主要利用立体式通讯组网方案，结合先进成熟的INTERENT(互联网)、GPRS(通用分组无线服务技术)、GSM(全球移动通讯系统)网络技术，打造前期配置多种类型通讯终端，将GPRS/CDMA/以太网通讯技术整合，对污染源污染因子瞬时流量、污染物日排放总量、排放浓度及现场采集设备运行状态进行实时监控。其中GPRS承载对象为数据采集仪、手持式终端—PDA、环境执法专用笔记本电脑、环境检测车，负责污染源现场采集数据上传及远程下达反控命令的执行，实现移动执法、移动监控；而GSM承载对象为环境执法专用手机，可以第一时间获取现场报警信息；Internet承载对象为生态环境局内网计算机、网络视频服务器(VPN/ADSL/CDMA1x)、共网计算机，用于排污口24小时视频监控，在控制权限的同时，实时共享数据，达到政务公开、透明执法的目的。在这个基础上，可以对GIS地理信息系统进行二次开放，对每一个被监测污染源点位、实时数据现实、基础信息进行标注。

2.3 软件开发

在环境保护中污染源自动监测技术应用时，监测子站主要通过TCP/IP(传输控制协议/互联网协议)协议，将所采集的污染源数据由网络上传至服务器，随后由Socket(套接字)程序接受污染源信息并解析数据，经中心数据期汇总、处理，以web(分布式图形信息)形式呈现。整个过程中需要在Windows10旗舰版x64系统，配合visual Studio 2019、SQL Server 2019，采用构件化设计、分层设计的方式，利用标准的Web Service方式，实现内部架构运行。同时采用TCP、UDP(用户数据报协议)协议，经Socket进行基于Asp.net MVC4三层架构管理系统开发。同时借助Java script开发语言，对污染源在线自动监测、污染源监测预警发布系统的各项功能代码进行编写，实现各项功能。以污染源监测预警发布系统为例，其主要采用B/S架构，针对不同权限设置要求，实现实时预报预警；而污染源在线监控中心则是从生态环境局监控中心、企业监测中心两个部分入手，设置了数据互联互通共享体系。前者主要经通信网络，对全部污染源监测现场不同类型信息采集，并在中心计算机数据库中存贮。而后者则是利用8路模拟量、数据量、开关量输入输出接口及1路远程通讯接口，经运行系统程序，记录并存储三个月以上的污染源数据。在通信网络出现故障后，企业监测中心可以利用RS232/RS485灵活切换功能，进行相关数据的自动保存，随后在通信恢复后进行相关数据的自动不断点续传。

3 环境保护中污染源自动监测技术的应用优势

环境保护中污染源自动监测技术的应用，可以在《环境保护应用软件开发管理技术规范》HJ622-2011、《环境信息网络建设规范》HJ460-2009、《环境污染源自动监控信息传输、交换技术规范》HJ-T352-2007等标准协议指导下，在环境应急指挥、在线监测系统中将云技术、3S技术、物联网技术融合，实时采集污染源信息，并获得详细的环境质量、环境风险数据，实现生态环境监测网络的多层次、全面覆盖[2]。同时污染源自动监测技术特有的数据通讯协议控制模式，可以在配置同类设备后一键接入监测网络，经GPRS通讯技术传输，保证污染源监测实时在线、永不掉线，为移动环境保护执法提供支持。而通过利用更加精细、动态的方式，进行环境保护，也可以逐步形成感知测量更透彻、智能应用更深入、互联互通更平稳的智慧环境保护物联网体系，为环境保护智慧化发展提供支持。

总结

综上所述，污染源监测是环境保护中的一项重要基础工作，也是环境保护策略制定的主要依据。近几年，由于污染源监测水平不高，导致环境保护工作措施实施效果不佳。基于此，相关部门人员应加强对污染源自动监测的重视，结合区域污染情况，引入最先进的污染源自动监测技术，并将其与新的环保理论研究成果相结合，为污染源自动监测技术在环境保护中优势的充分发挥提供依据。