力控结合物联网技术在污染源在线监测系统中的应用

1、前言

　　随着我国工业化进程不断加快，人们的生活水平得到了大幅度的提高。但是随之而来的是人类生存环境也遭受到了前所未有的破坏，有毒烟气的随意排放、水源水质受到严重污然，生存环境不断恶化直接威胁着人类的生命安全！为了改善环境质量政府先后颁布了多项节能减排法令，建立环境监管机制，然而由于在线监测设备运行费用高，比对监测及数据有效性审核工作量大，造成监测数据的可靠性受到质疑，屡屡出现监测数据做假，监测误差较大的事件。为了改进环保监管措施，关注设施是否运行，关键参数是否有运行记录。力控科技采用先进的SCADA软件与物联网技术相结合，对环保设备及关键运行参数进行实时监控，使监管更加有力、直观、科学。

2、物联网技术简介       “物联网”是在计算机互联网的基础上，利用射频识别、无线数据通信、计算机等技术，构造一个覆盖万事万物的实物互联网。

      “物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网技术”，是在互联网技术基础上延伸和扩展的一种网络技术；其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。因此，物联网技术的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。

3、力控解决方案 3.1系统拓扑图

　　系统由下位采集设备及上位力控监控组态软件ForceControl组成，系统采用B/S结构，授权用户可以在任何可以登陆网络的地方，进行系统数据查阅及运行状况观察。 　　由于有些环保检测设备所处的地理位置比较偏远，采用网络布线的方式进行数据传输比较困难，维护也不方便。为了减少布线成本和将来数据传输线路的维护成本，针对物联网设备的特点，本方案采用GPRS/CDMA无线传输方式，通过力控ForceControl软件无线通讯组件CommBridge，以数据并发的方式对远程环保数据进行实时采集，对环保监测设备进行控制与部署管理。

3.2系统方案实现 　　力控监控组态软件ForceControl除了常见的监控功能外，还实现了以下远程管理功能： 　　★ 力控工程远程部署与监控 　　通过部署服务器可以实现远程部署多个力控监控组态软件工程，诊断产品进程状态。 　　力控ForceControl系列软件支持远程部署，可以在线修改参数，适合多人协作开发，构建典型的分布式应用，可以同步构建历史站、事件服务器、报警服务器等多种应用模式。 　　ForceControl专门配备了远程部署服务器以及远程部署客户端工具。

远程部署服务器

　　★监控设备远程在线管理与维护 　　力控软件支持远程在线设备添加与管理。对数据模型、控制设备、HMI监控形成了模板，对实际对象可以远程添加、管理与维护，方便此类工程的后期管理。通过ForceControl平台可实现采集和上传现场设备的运行数据，变量监控、参数设置，同时提供数据库存储保存现场设备运行的历史数据。管理人员可通过web页面浏览现场设备运行状态数据、历史数据，并形成多种分析报表。另外平台还支持将运行数据以指定存储形式提供给监控中心端，工作站进行数据分析处理，可同时实现统一接入和管理上千个TCP连接。

　　★模型与模板化 　　远程设备模型对象一般都是可拷贝的，因此从监控的角度讲通讯模板、实时数据模型、HMI监控单元模板快速集成在一起，方便产品后期维护。

　　★产品支持跨平台应用 　　在系统中，从嵌入开发到调度管理，力控产品支持跨平台应用，有效的组合大型监控管理网络。     整体系统方案采用三层（数据访问层、业务逻辑层和用户表示层）体系结构。该结构的应用程序将用户界面、业务规则与数据访问工作分离，数据访问层封装了对数据库的访问，用户界面只与业务逻辑层交互，业务逻辑层再与数据访问层交互。通过多层分离，实现了良好的可扩充性、可维护性和可重用性，安全性强。采用B/S Web技术应用模式，运行于局域网和互联网环境，便于部署和维护，使用方便，具有很好的伸缩性和灵活的适应能力，具有较强的生命力，符合当前和未来的发展趋势。 　　系统对废水、烟气治理设施运行的关键工艺参数、设备运行状态、监测参数、污染减排核算等相关参数进行采集及监控。实时采集污水处理设施运行中的水质指标、鼓风机电流、鼓风量、曝气设备的运行状况、溶解氧浓度、污泥浓度、滤池堵塞率等数据；采集烟气脱硫设施运行中的锅炉负荷、温度、流量、风机电流，叶片开启度、氧化风机、密封风机的电流、输送泵电流、旁路开启度、浆液PH值，烟气进口和出口二氧化硫、烟尘、氮氧化物浓度等过程关键参数，杜绝了治理设施不运行的现象。同时将采集到的数据存储到远端专用服务器，以人机界面还原展示现场工艺过程，管理部门可以通过互联网进行登陆、查看、监督，是实现污染减排目标的有效监管系统。

4、监控系统主要功能 ★用户界面：用户输入正确的用户名及密码，进入自己的主界面进行相关操作。

烟气治理设施监管用户整体主界面如下图所示：

废水治理设施监管用户界面如下图所示：

★企业列表：用户进入自己的界面可以查看自己监督范围内所有企业相关信息，列表图形如下所示：

★设施运行状况查看：当用户进入自己的界面时可点击企业列表中的相关企业，查看企业中各个设备的运行状况，系统将设备运行状态以动态图形人机界面展示给用户并附有相关参数，其界面如图所示：

★参数查看：用户通过点击数据报表图形查看所有设施每时每分采集的各项数据，同时具有查询此企业某时间点或时间段内的数据，也可打印出数据报表，其报表图形如下所示：

★数据曲线图：用户通过点击数据变化曲线图，即可看到此企业的某项或多项数据在一天内的变化曲线图，同时具有查询此企业某天内的多项或一项数据变化图及打印曲线图的功能。其曲线图界面如下所示：

★系统提醒：当某企业设施停止运行时，系统中红灯闪烁，单击红灯查看设施停止的企业；如果设施运行数据发生异常，红灯同样闪烁，单击可查看异常报警信息；当设施停止运行无数据输出时，系统也会报警，提示缺失数据情况，系统提醒界面如下图所示：

★数据打印：数据打印与数据查看、查询在同一界面，在数据查看、查询的同时可以对所查看、查询的数据及图表进行打印。 ★数据查询：数据查询与数据查看在同一界面，当用户需查看时间段内的某项数据或某天的数据变化曲线图时，输入始末时间及查询项目，即可查看到相关数据及数据变化图。 ★系统服务：系统服务帮助用户修改登录密码、提供技术服务公司的相关信息。 ★数据修改：此功能主要面向系统管理员，当管理员发现上报的某项数据有错误时，具有修改数据的权利。 ★权限分配：系统管理员具有最高的使用权限，可根据环保局的级别分配不同的权限，如区、县级的环保局具有监督区、县本地相关企业的权限，环保局用户则可监督所有的企业。

5、总结 　　采用国内大型SCADA软件力控ForceControl与物联网技术相结合，对环保设备及关键运行参数进行实时监控，同时将采集到的数据存储到远端专用服务器，以人机界面还原展示现场工艺过程，管理部门可以通过互联网进行登陆、查看、监督，有效监管污染减排的目标，杜绝了治理设施不运行的现象。