省市级环保污水排放监控系统数据共享,部门联动——力控科技

• 关键词：力控SCADA,市政环保
• 摘要：本项目投用后，实现了对所有生产数据的实时监控、集中管理，在省环保中心的大楼内就可以实时地查看所有污染源的数据、报表和历史趋势。

总体方案介绍

主监控中心设在省环保总局，并具有一个固定的万维网IP地址，通过该地址,其它分监控中心和省级企业可以把污水排放的数据传输到主监控中心。

分监控中心设在各市级环保中心，负责对各污染源点对点的数据收集和监控，并通过Internet及时向省级中心传送数据。

各污染源监控子系统配置计算机、设施运行记录仪、超声波流量计、CODCr（以重铬酸钾作为氧化剂的化学需氧量）在线测试仪、PH（工业酸度）在线测试仪等，并配备相应的软件，确保可靠、有效地运行。为今后扩展留有接口和扩展的余地。

1. 实施目标和技术方案

本项目投用后，实现了对所有生产数据的实时监控、集中管理，在省环保中心的大楼内就可以实时地查看所有污染源的数据、报表和历史趋势。
　　由于各污染源相距遥远，而光纤又不能到达各个装置，因此市级的数据采集采用电话线路传送数据信号，在各污染源和市级中心分别安装一条专用电话线路，由软件进行分时管理，点对点直接拨号，即市级主机定时直接拨打污染源的电话，把下位污染源计算机存储的连续数据采集到市级中心的服务器中，但每次拨打的电话时间可以间隔2小时以上，而通讯的时间却保持在10分钟以内，以节省运营的费用。
  省环保中心主服务器设立一个万网IP地址，市级监控中心和中央、省直属企业的计算机通过ISDN/IDSL上Internet网访问省级中心服务器，把数据连续上传到省环保中心的数据库中，使数据更新周期不超过4分钟，系统机构如图所示。

主要污染源在线监控系网络图

2. 需要解决的技术问题

2.1实时数据的压缩传输、数据校验
  为了实现低成本远程通讯，采用ISDN/IDSL线路。ISDN/IDSL线路因受传输介质本身的局限，带宽较窄，误码率较高，线路易受干扰，容易发生链路中断问题。为保证高可靠、高效率和实时性良好地传送数据，需要开发专用远程通讯服务程序。
　　针对以上问题，所开发的远程通讯服务程序除完成基本通讯功能外，还需要实现以下功能：

Ø 数据压缩处理

要传送的报文数据首先要经过数据压缩处理，以降低网络负荷，提高对通讯带宽的利用率。数据压缩采用优化压缩算法，以获取较高的压缩比和较快的压缩速度。

Ø 数据校验处理

为保证实时数据传送的可靠性，对传送的报文数据要进行数据校验处理。在发送端对报文数据加入校验码，在接收端对数据及校验码进行检验，对误码进行纠错处理。数据检验处理可有效地解决线路干扰严重、误码率较高的问题。

2.2实时数据库的历史数据保存及压缩
  现阶段100个污染源全部实时数据接近500点，保存所有历史数据供未来分析使用无疑具有重要作用，因为我们不知道将来会需要什么数据。大量的历史数据在保存和检索时须采用数据压缩技术，以提高存储效率。

2.3通讯状态的自动诊断和链路的自动恢复

Ø 通讯状态检测与监视

为提高通讯可靠性，远程通讯服务程序要具备通讯状态检测与监视功能，实时诊断通讯状态和链路连接情况。

Ø 链路自动恢复处理

当通讯链路出现中断现象时，远程通讯服务程序要具备链路自动恢复功能，并保证在发生链路中断时发送的报文不被丢失。

2.4市级监控中心和中央、省直属企业的数据采集
　　由于市级监控中心设有子污染源的服务器，中央、省直属企业基本采用Ⅱ型配置，配有终端计算机，为采集这一部分装置中的生产过程数据，需要开发专用通讯程序。
　　远传软件将加载在市级工作站内。它要完成从每个污染源监控软件的实时数据库内获取实时数据和历史数据，并存入自身的数据库中；同时远传软件也要加载在中央、省直属企业污染源的终端工作站内。它的另一项任务是将各种数据发送到环保局主中心的局域网服务器上。
　　对远传软件的设计有如下要求：
　　采用内部进程通讯机制，以降低系统资源开销，提高通讯速度。兼容现有组态文件格式，以免修改原组态内容。代码紧凑，运行效率高，以减少对上位机工作站的资源占用。具有较高的可靠性，以便在加载后不致影响原系统的控制功能。
　　多个市级服务器和直属企业终端在与省环保中心互联通讯时，由于ISDN线路容量有限，不能做到每套终端单独使用一条线路，只能共享一条线路，因而需要开发网络调度程序对整个网络的通讯过程进行管理，合理分配通讯资源，均衡通讯负荷。网络调度程序的核心功能是线路复用，包括对网络结点的自动轮询访问，通过链路的自动搭接与拆除等，保证每个终端都能机会均等地访问主服务器。

2.5浏览器、数据库接口
　　为保证网络上各工作站在使用标准浏览器时也能实时监视数据监控的动态过程（状态图、趋势图、报警画面等），需要开发Web Server程序，Web Server提供访问各级服务器数据的一个公共入口，支持标准浏览器，如：IE、Navigator等。通过Web Server，在浏览器上可查看所有终端的动态流程图，其效果如同各工作站。另外Web Server提供安全机制，限制了对过程控制的任何操作与修改，使现场的安全生产得到保证。

2.6市级终端自动网络拨号的调度和管理

Ø 自动拨号

当启动系统时，系统自动按预置的号码轮流进行拨号，直接拨打市级污染源终端电话，费用为市内通话费用，自动和市级企业污染源建立通讯链路，整个拨号过程是透明的。

Ø 帐号自动管理

系统在启动时，可按照预置帐号自动登录，完成用户注册和密码校验。

3. 技术指标

在使用专线的情况下，每个子站数据点数小于100点时，更新周期不大于15秒。

不使用专线时，数据更新周期不大于30秒（远程终端数／拨号服务器实际线数）。
　　历史趋势数据保存周期大于3年（精度0.1%）。

4. 系统功能的扩展方向及基础方案

这一次的100个污染源还不能完全代表所有的基层数据，要想提高实时数据管理系统的完整性，就须将计量数据、能耗数据和其它关键数据纳入到网络中来，使底层信息化坚实可靠。
　　在现有系统的基础上，下一步应从系统分析入手，对污染源监控的计算机综合信息管理系统建设规划出合理的结构，并尽快实施。

5. 计算机综合信息管理系统的需求分析
　　从应用的角度看，计算机综合信息管理系统的各子系统之间应该能够共享数据，能及时准确地对污染瞬时点进行分析、经营效益核算，随时能够查看环保设备的投入、运营等共享数据，形成全局的生产、经营、办公一体化管理系统，充分发挥各种硬件资源和软件资源，给生产和经营管理提供强有力的支持。
　　待开发系统将所有生产、经营、办公自动化系统在应用软件平台上有机地联系起来，具有生产、资源等一体化管理的优势，优化配置生产资源、市场资源、供应及储存资源、人力资源，满足ISO9002管理规范要求，同时引入ERP管理思想（注：ERP是管理思想，不是软件），符合环保公司管理（注：不是现有管理模式，是待建的新的管理模式，包括ISO9002规范和ERP思想）特点的系统。

6. 设计路线及数据流
　　环保公司主要包括三类数据信息：
　　① 过程数据：监控生产过程产生的、由各种仪器仪表测量出来的数据。
　　② 管理数据：财务、人事、计划等数据。
　　③ 文档数据：办公过程中拟订的包括文件、通知、条例等。
　　过程数据、管理数据、文档数据统一按如下规则管理：
　　拟上网的过程数据都存储在实时数据库中。
　　拟上网的管理数据都存储到Oracle关系数据库中。
　　拟上网的文档数据都存储到Lotus Notes文档数据库中。
　　

Ø 过程数据包括：数据采集系统、计量数据管理系统。

Ø 以Oracle关系数据库为中心的管理信息系统包括：水质调度监控数据系统、化验数据管理系统、环保监测管理系统、计划统计管理系统、设备管理系统、财务数据上网系统、备品配件管理系统、分中心管理系统、人力资源管理系统、综合查询系统。

Ø 以Lotus Notes 文档数据库为中心的办公自动化系统包括：环保企业形象、行政管理、档案管理、生产技术管理、公共信息、网上资讯。

7. 环保公司应用系统的开发目标

环保公司应用系统包括以下部分：
　　以力控科技大型实时历史数据库为中心，建立以实时数据管理为核心的实时数据库管理系统，包括历史数据查询、事故追忆。
　　以ORACLE公司的大型管理数据库Oracle 8i为中心，建立以生产经营为中心的管理信息系统，包括污染源监测、化验数据管理、计量数据管理、环保监测、计划统计管理、设备管理、备品配件管理、人力资源管理系统、财务数据上网、经理综合查询系统等，实现以成本核算为核心的统计分析。
　　以LOTUS公司的文档数据库Lotus Notes R5为中心，建立包括内部办公管理所有功能的办公自动化系统。

8. 设计原则与策略
8.1数据库选型技术原则

Ø 数据的完整性：DBMS要能防止数据腐化、错误录入和非法数据关系的发生。

Ø 物理数据保护：要能提供恢复功能和再启动功能，能利用DBMS将数据库返回到原先的状态。

Ø 数据安全：能对读、写分别提供存取控制，这种控制要能到达数据项一级，并能支持数据加密。

Ø 数据的独立性：可以不改变原先的程序而迁移数据。

Ø 性能可调整性：可以通过物理存贮来调整性能，数据的冗余度可减少到一定程度，能提供变长记录和数据压缩，其响应时间可以接受。

Ø 多用户：能支持并发的多用户访问同一数据库，并在记录级具备锁定机制。

Ø 容易使用：可以方便地定义复杂的数据关系；程序可以用任何主要的程序语言书写，命令简明，提供完备的技术文件。

Ø 查询报告系统：可以用标准化的语句进行查询，可以从预先定义的查询得到复杂的报表，支持嵌套查询。

Ø 可移植性：支持多种计算机系统、多种操作系统、多种高级语言，可以与国家环保总局的网络进行无缝接入。

8.2 数据分析与系统结构
　　从环保局管理的角度考察待开发系统，要求待开发系统以明确表达监控管理各个环节间的联系，量化显示控制点。作为一个完整的计算机管理系统，待开发系统还将加强各环节部门间的联系与协作，提高经营信息的透明度，强化生产效益和经营效益核算。
　　建立监控调度管理数据（包括各污染源中间过程计量数据）和环保监测分析数据库；这些数据在待开发系统中被称为原始数据或一次数据，也称作直接数据。原始数据以一定的频度参与并按指定的算法或模型进行汇总和统计，产生统计数据或间接数据。部分原始数据和统计数据进入核算系统中，产生核算数据。核算数据是奖惩的依据。
　

在待开发系统中还有指标数据或控制数据，如：环保达标指数。指标数据在系统各个控制点控制原始数据、统计数据和核算数据。统计数据和核算数据反过来成为指标数据的依据。

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