利用世纪星组态软件和GPRS实现环境在线实时监测系统设计

1 前言

在环境日益恶化的今天，建立完整的环境监测系统是非常必要。合国环境规划署下属的全球和地区环境监测的协调中心。简称GEMS。根据1972年在斯德哥尔摩召开的联合国人类环境会议的建议于1975年正式成立。地址在肯尼亚首都内罗毕。它系统地收集、分析和评价各种环境状况变化因素的数据和环境在时间和空间上的变化情况，但不直接承担具体的监测工作，而是负责协调国际上有关的监测活动，特别是联合国系统各组织的有关活动。监测系统支持的活动主要有5个方面：气候的观测，污染物远程迁移的监测，人体健康的检验，陆地可更新资源的监测，海洋污染状况的监测。列举的国际监测项目包括4大类：生态监测，污染物监测，自然灾害监测，环境监测研究。我国从1978年起先后参加了大气污染监测、水质监测、食品污染监测、人体接触环境污染物评价点监测等活动。全球环境监测系统先从各参加国收集各种各类的监测检验数据，然后根据数据的性质按一定程序汇合集中，把从不同国家和不同实验室收集来的数据加以校准，使之可以相互比较，最后予以评价。

2 系统方案组成

整个在线监测系统由环境监控中心、GPRS监测网络构成。

2.1环保监控中心

污染源在线监测系统监控中心服务器上安装世纪星监控软件并连接到互联网。世纪星服务器软件由数据采集、图形界面和过程数据库共同组成。环境实时数据由世纪星软件采集后，能自动保存历史记录，并能按要求绘制成各种曲线。

2.2 GPRS网络

由于监测点分散，分布范围广，而且大多设置在环境较恶劣的地区，利用GPRS无线网络进行无线数据传输。污染监测设备将采集到的污染数据和告警信息，通过GPRS网络，及时发送到环保监察部门，可以实现对排污单位或个人的及时管理。GPRS网络引入了分组交换和分组传输的概念，这样使得GSM网络对数据业务的支持从网络体系上得到了加强。GPRS其实是叠加在现有的GSM网络的另一网络，GPRS网络在原有的GSM网络的基础上增加了SGSN（服务GPRS支持节点）、GGSN（网关GPRS支持节点）等功能实体。GPRS共用现有的GSM网络的BSS系统，但要对软硬件进行相应的更新；同时GPRS和GSM网络各实体的接口必须作相应的界定；另外，移动台则要求提供对GPRS业务的支持。GPRS支持通过GGSN实现的和PSPDN的互联，接口协议可以是X.75或者是X.25，同时GPRS还支持和IP网络的直接互联。

利用中国移动现有的移动网络，通过GPRS模块将监控点和监控中心系统连接起来，负责所有数据通信、数据传输。

3 系统特点

基于世纪星组态软件的污染源在线监测系统在全面监测企业污染物排放状况的同时，还可以将企业现场的实时画面传送到环保局，实现污染源可视化管理。《世纪星组态软件》是在PC机上开发的智能型人机接口（HMI）软件系统，运行于 Windows 98/2000/NT/XP 中文操作系统平台，全中文界面。产品在开发和设计过程中，采用国际先进的组态理念，吸收当前国内外先进组态软件的优秀成果，并经过严格的实验测试和众多行业的现场实践。《世纪星组态软件》运行系统是世纪星的实时运行环境，用于显示开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与 I/O 服务程序的数据交换。它通过实时数据库管理从工业控制对象采集到的各种数据，并把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成报警、历史数据记录、趋势曲线等监视功能。具体有以下特点：

3.1 兼容性强

世纪星组态软件提供丰富的接口类型，使用者可以连接国内外大部分的系统，也可以通过开放接口开发自己的应用程序。世纪星同样兼容大部分国产、进口的在线监测仪表，简单及方便组态连接。

3.2 全面控管

采用世纪星组态软件的监控系统实现了对污染源的全面、实时、网络化的监测体系。只需观察屏幕上各个企业的图标样式或颜色即可了解所有企业各个污染物排放口的设备运行情况；同时还可以通过表格和曲线浏览企业污染物排放的详细监测数据。

3.3 实时在线

基于GPRS实时在线的特点，数据接入服务器和各个GPRS数据采集终端保持实时在线连接。使环保部门可以及时准确掌握各个企业污染物排放口的实际运行情况、污染物排放的发展趋势与动态。

3.4 报警与预警

以声音、图标颜色变化、表格中数值的颜色、手机短信（向预先设定的手机上发送相应的报警信息）等形式提供多样化的报警功能。精确地给出具体的超标数值，超标时间，超标排放量、超标排放介质量，为强化监理工作提供了详实可靠的依据。

3.5统计与分析

将污染源在线监测数据和报警信息进行全方位多角度的分类汇总与统计分析，充分满足各种统计要求。以图标、表格、图形等丰富多样的形式实时展现各排污口设备的运行状况、污染物排放浓度、流量、排放量等信息，以及污染物排放口的发展趋势与动态。从多种角度和层面来统计分析监测数据，提供全面的报表和统计图表。

4 总结

利用世纪星组态软件和GPRS无线传输技术，很好的解决了环境在线监测系统中要求监控数据实时性强、监控点多、相隔距离远、监控环境恶劣等问题。将突发性水质污染、大气烟尘控制的监测、预测技术手段与多媒体计算机网络、通讯网络相结合，进行实时监测、传输、显示研究，使环境监测具有实时性、甚至可远程控制污染企业的计算机系统，远程传输监测数据，对有效控制环境污染、保护环境，保护人民生产生命安全具有重要意义。