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    摘要：隨著環境污染問題的日益嚴重，重大環境污染事件的不斷出現，建立污染源預警系統的重要性也逐漸高漲。本文分析了污染源預警系統的目的和組成，以及安控研發的專用RTU在系統起到的作用和特點。

   關鍵詞：污染源；預警系統；RTU

   1 引言

    隨著我國經濟的高速發展和人民生活水平的提高，工業廢氣、廢水和生活污水排放量越來越大，環境所面臨的壓力也越來越嚴峻。國家及各省市地區日趨重視生態環境的保護，在污染方面不斷加強治理，但因為環境保護意識的淡薄及利益的驅使等諸多因素，隨意偷排和非達標排污，造成環境嚴重污染的情況時有發生。為了適應國家節能減排的重大舉措，將污染排放總量控制、日常環境監督管理、污染源在線監測和污染事故應急管理等工作相結合，形成綜合環境排放預警信息系統，以提高企業和環境管理部門了解和處理環境污染的及時性和準確性。

   2 系統目的

   通過對污染治理設施運行的監控和排污在線實時監測系統信息的綜合處理，對主要污染物排放的濃度和總量變化趨勢進行預測和預警，并在此基礎上結合排污單位周圍的環境敏感點的質量自動監測系統信息，對附近環境質量的影響進行預測和預警。實現：

   （1）比較可靠的動態獲得各種污染物實時濃度和總量；

   （2）預測短期（日）、中期（月）和長期（年）污染物排放可能趨勢并給出預警；

   （3）用綜合信息分析來定期校核在線檢測系統的可靠性；

   （4）對可能出現的短期沖擊負荷對周圍環境影響的預測并發出預警，也可在發生污染事故時對環境影響進行快速預警；

   （5）通過系統排污狀況的預警，為及時調整生產有關環節，節約資源、能源，減少排放量提供即時的信息；有利于地區環境管理部門及時掌握污染源排放的狀況及可能對環境的危害信息，有針對性地加強執法監督管理。

    3 系統組成

   該系統關鍵是采集污染源排放信息及建立完整的污染物產生系數和排放系數數據庫；和建立有關行業采用物料平衡法計算污染物產生量的公式，并與變化的各種參數數據庫關聯。該系統主要是根據取得與計算污染物排放濃度和總量有關的參數和數據，再進行污染物產生量的計算，排放量計算并對照標準值進行預警。系統可分為四個部分，即污染物產生系數和排放系數數據庫、污染治理設施運行監控系統、污染物在線檢測系統和污染物排放預警四個部分。

    （1）污染物產生量計算。由于污染物產生系數是根據各行業調查平均水平而定的，是指按規范設計正常生產過程而產生的污染物量，如火電廠的主要污染物產生量的計算，是以粉煤爐工藝，規模是≥750MW的條件下，實際使用原煤的收到基灰分含量（Aar%）計算煙氣排放量、煙塵排放量；而根據原煤收到基硫含量（Sar%）計算二氧化硫排放量；而NOx排放量計算是在收到基揮發分20＜（Var%）≤37或（Var%）>37的兩種污染物產生系數；其他行業主要是單位產品的產生量。

   （2）治理設施監控系統。為了比較客觀的計算污染物的排放量，首先需要有比較真實的治理設施的運行狀況，以保證設施的污染物除去率（%）能達到設計的水平，其污染物排放系數才能達到正常狀況下的排污系數和排放濃度(mg/m3、mg/l)、排放速率（kg/h）。為了了解或監視治理設施運行是否正常，一些排污單位在治理設施中安裝有“黑匣子”，以不同的在線實時監測有關參數，來判斷設施的運行狀況。本系統設計引入數據采集設施的數據，作為校正設施的實際處理效率。以估算實際的排放濃度和總量。

   （3）排放口在線監測系統。目前在國家或地方重點排放源，安裝了廢氣、廢水在線檢測系統，其目的是真實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數據的可靠性在設備水平、管理水平、法律觀念等因素的影響下往往受到質疑。目前國家和地方環保管理部門規定由環境監測系統進行定期審核監測，這是一種耗費大量人力和物力的權宜措施。故本系統設計利用生產過程的各種參數變化、污染設施運行監控信息來計算污染物的排放量和濃度，及時校核在線監測設施運行的可靠性，是一定程度上代替人工方法的有效措施。

   （4）污染物排放預警。利用在線檢測系統的數據和前面根據生產過程的因素計算的排放濃度和排放量相互驗證，當兩法或得的數據誤差≤15%（認為確定的）時，以在線監測系統數據發布預警；如果誤差>15%時，系統發布警報，通知對在線監測系統進行檢查，并以計算系統的數據發布預警。

   4 RTU在系統中的應用

    在環境預警系統中，所涉及的污染源處理監測系統、環境質量監測系統、放射源安全管理系統等很多必需無人值守設備或監測點，受到環境檢測技術、監測范圍、地形、氣候等因素影響。環境主管部門也需要數量大、種類多、更新快的信息。所有這一切，給環境監測部門提出了一個引起重視的問題：如何建立起實用性強、覆蓋面廣、靈活性好的環保數據采集系統，滿足各方面對環境預警的需求。

    安控科技設計的環境預警系統專用RTU可完全實現實時高速數據傳輸和永遠在線、集成傳感器技術、視頻采集、可靠的環境適應性等功能。

   4.1 傳感器處理技術

   傳感器是環境監測的前端，傳感器可以通過捕捉光學的、熱學的、電學的以及力學等物理信號并將其轉化為電信號，從而感知環境對象的信息。其組成如圖1所示。
  
                        

                                     圖1  傳感器信號處理組成示意圖  

   單一的或集成的傳感器：是從環境中收集數據。

   中心單元：作為微處理器管理傳感器采集的數據。

   無線收發設備（包括通訊模塊）：是發送和接收無線信號并與周圍環境通訊。

   存儲器：用來存儲臨時數據以及在過程中產生的數據。

   電池：提供所用部件的能量。

   傳感器是將諸如流速、化學電位、以及病原微生物存在的現象轉化為電信號的反應的裝置。

   4.2 視頻技術

   隨著智能視頻分析與自動識別技術的發展，視頻技術成為最重要的感知技術，成為環境預警系統中最重要的技術之一。與其它傳感器相比，視覺設備具有覆蓋范圍大、信息豐富、精確度高，對環境和用戶透明等優點。

   利用視頻感知技術，可以確保環境預警工作的及時有效實施。通過視頻感知可以查看治污設施是否在正常運行，從而判斷治污效果；對企業煙囪即時排放情況進行實時監控，可以實現煙氣黑度預警；通過對事故現場應急事件的視頻采集，使指揮中心能夠及時掌握事件的發展態勢。

   本RTU集成視頻接口，通過連接視頻服務器可將監測數據和現場視頻疊加。

   4.3 數據采集處理技術

    系統采集和處理的數據包括監測點基本信息、污染治理設施運行狀態、污染物濃度和總量、預警信息。

    RTU以數據處理子系統、報表系統作為主要的人機交互界面，收集監測點傳輸來的信息和其他污染源的監測信息；負責對監測信息分類、篩選和綜合分析；完成對數據的統計、運算、處理，能自動生成各種報表；具有存儲、顯示、記錄、打印、統計等功能，而且還可以向監測儀器發送有關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路以太網接口、4路RS232接口、2路RS485接口；

    ARM9處理器，擁有更強處理能力；

    128M Flash內存，可存儲一年監測數據。

    4.4 通訊技術

   系統需要將大部分監測數據實時發送到管理中心的后端服務器進行處理。本RTU可實現專線接入、ADSL撥號、PSDN、無線網絡等通訊方式。由于監測點分散，分布范圍廣，而且大多設置在環境較惡劣的地區，通過有線方式傳送數據往往事倍功半，通過GPRS/CDMA/EDGE無線網絡進行數據傳輸，成為環保部門選擇的通信手段之一。本RTU可將采集到的污染數據和告警信息通過GPRS/CDMA/EDGE無線網絡同時發送到多個環保監測部門，實現對排污單位或個人的及時管理，可以大大提高環保部門的工作效率。

   同時RTU還支持短信發送功能，當RTU識別預警系統出現故障或告警可立即將信息發送至指定管理人員手機。

    4.5 可靠的環境適應性

    本專用RTU采用優秀的工業級器件，適合在惡劣環境中工作，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。完全可以適應本系統中監測點所處的環境帶來的雨水、潮濕、嚴寒、酷暑、機動車行駛和強干擾等不利因素，保證系統的正常運行。　　　　

   5 結語

    人類的許多活動都向大氣、水體、土壤等自然和人工環境排放有害物質，造成環境污染，建立完整的污染源預警系統是非常必要的。對污染源排放情況和環境狀況進行定性、定量的測試，可為科研、決策、立法、處理污染事故和環境監督管理提供依據。系統的正常運行需要有一個功能完善、性能優良、質量可靠的數據采集器作為前端信息采集處理和通訊設備。安控開發的專用RTU憑借其卓越的性能成為最為適合應用在污染源預警系統的產品。

   安宇濤（1971-）

   男，河北唐山人，畢業于西安石油大學電子工程專業。現任安控科技股份有限公司研發中心環保產品部經理。