水質自動監測軟件功能基本要求及未來發展趨勢
實施水質自動監測, 可以實現水質的實時連續監測和遠程監控,達到及時掌握主要流域重點斷面水體的水質狀況、 預警預報重大或流域性水質污染事故、解決跨行政區域的水污染事故糾紛、 監督總量控制制度落實情況、 排放達標情況等目的。水質在線自動監測系統是一套以在線自動分析儀器為核心, 運用現代傳感器技術、 自動測量技術,自動控制技術、 計算機應用技術以及相關的專用分析軟件和通訊網絡所組成的一個綜合性的在線自動監測體系, 通過我們的實踐工作, 并與同行交流, 我們建議目前地表水水質自動監測軟件系統由自動站監控軟件和中心站監控軟件兩個基本部分組成, 并就未來發展趨勢提出作者的幾點建議。
1.自動站監控軟件
該軟件用于在現場控制各個儀器的工作狀態, 它運行在 Windows2000 以上的操作系統, 采用工業控制標準的 MODBUS/RTU協議與控制器進行通訊。
1.1 以動畫的形式實時顯示系統工作狀態,其中包括儀器的采水,配水, 管路清洗等單元以及儀器的校準,管路的工作和輸出情況,并可根據需要進行控制參數的修改和設定;
1.2 顯示各種儀器儀表和傳感器的輸出數值 (16 路 4- - 20mA),系統的控制輸出(DO)狀態;
1.3 通過 RS-485 通訊口, 系統能夠與支持 MODBUS/RTU通訊協議的智能儀器進行通訊,顯示或設定其工作狀態, 最多可連接 32 個智能儀器;
1.4 可以實時記錄和顯示各種儀器儀表和傳感器的輸出曲線;
1.5 可以觀察歷史和實時的超標和報警事件等狀態, 并向中心站
發送警報;
1.6 可在現場或遠程對系統設置連續或間歇的運行模式;
1.7 能夠在水質超標事件發生時觸發自動采樣儀的采樣;
1.8 具有監測項目超標及子站狀態信號顯示、 報警功能;
1.9 必須采用具有校驗功能的通訊協議, 能夠及時糾正傳輸錯誤的數據包。通訊協議推薦采用國際標準協議; 能夠支持有線通訊并可以擴展無線方式的通訊(GSM- SMS/CSD/GPRS,無線電臺, 衛星通訊等) ;
1.10 具有 24 小時自動數據存儲, 并可保存三個月以上的數據;
1.11 具有有效的 ID授權控制, 能防止非法使用和控制;
1.12 具有強大的網絡功能, 能夠通過網絡路由器來實現與局域或廣域網的連接;
1.13 用戶可使用其開放的環境對以上功能進行修改,使它更能接近用戶的實際要求;
1.14 現場的工控機和監控軟件的運行與否不會影響控制器的功能. 控制器和工控機相當于兩套數據采集和存儲系統。
2.中心站軟件
2.1 可修改和設置自動站的 ID序列號;
2.2 同時支持自動/人工撥號, 收集現場的儀器狀態和歷史數據并保存;
2.3 中心單元采集精度為 16bit, 采集頻率為 10Hz/通道, 數據采集正確率≥99%;
2.4 停電保護、 保存系統參數和歷史數據, 來電自動恢復功能; 配置相應的后備電源系統, 保證系統斷電后通訊部分仍維持運行 8 小時, 來完成異常事件的上傳和遠程數據下載;
2.5 由于現場采用 MODBUS總線結構(可以連接 32 臺智能設備),所以中心站可以遠程訪問現場的任意一臺智能設備 (由 MODBUS地址區分),實現遠程參數設置和診斷;
2.6 可以在工業組態軟件上以動畫的形式顯示現場的儀器工作狀態和采水配水控制的狀態;
2.7 開放的標準關系數據庫( SQL Server,Orcal 等) , 應具有足夠的數據庫容量和網絡共享功能, 良好的可擴充性和快速的檢索。便于維護、 備份和數據庫應用開發; 系統軟件應具有原始數據的保護功能; 可實現異常數據的自動剔除, 超標數據的列表, 有效數據的統計等功能;
2.8 隨時取得實時監測數據, 統計、 處理監測數據, 可打印輸出日、周、月、季、年平均數據以及日、 周、 月、 季、 年最大值、 最小值等各種監測、 統計報告及圖表(棒狀圖、 曲線圖、 多軌跡圖、 對比圖等) , 并可輸入中心數據庫或上網;
2.9 收集并可長期存儲指定的監測數據及各種運行資料、環境資料以備檢索;
2.10 所有歷史數據可轉換為 TXT、 EXCEL、 DBF 文件格式保存, 并能夠滿足國家環境監測總站數據庫系統對本數據的共享、 調用數據傳遞以及操作;
2.11 數據查詢功能, 按需要進行各種方式的數據查詢;
2.12 維護檢修狀態測試, 便于例行維修和應急故障處理等功能。
3.未來發展趨勢
3.1 目前通訊技術的發展采用 GPRS及更為先進的第三代無線通訊技術是今后主流的發展方向。通過水質自動站安裝 GPRS數據通訊設備, 經無線通訊網將自動站產生的在線監測數據發送到上級環境監測站(無固定 IP);
3.2 系統設計要求符合相關通訊協議的要求, 技術先進、結構簡單、 運行穩定、 可靠性高, 具有一定的開放性、 較高的多系統適應性和良好的二次開發能力
3.3 與上級環境監測站數據庫能完全兼容, 數據導入能夠自動完成;
3.4 及時準確掌握水質、 水量的變化, 并根據水庫用水需求、 閘門啟閉信息等, 合理控制閘門, 實現水資源聯合調度, 達到水資源合理調配和防災減災的目的; 同時對水質變化和突發性污染提出預警, 為有關管理部門采取防止污染應急措施提供科學依據
3.5 系統既能組成獨立系統, 又能通過開發的一系列的插件無縫嵌入到中心平臺上, 實現界面和數據流的統一, 具有很強的靈活性和可靠性;
3.6 針對水庫的面積廣大、地形復雜采用無線網絡視頻監控系統進行監控, 在系統中可以很方便地實現報警、 遠程控制等功能。無線網絡視頻監控系統融合了視頻編碼技術、 網絡傳輸技術、 數據庫技術、 流媒體技術和嵌入式技術的綜合應用系統。在網絡視頻監控系統中, 視/音頻數據的采集、 編碼、 解碼、 存儲等環節都以數字形式實現, 而視頻流的傳輸則通過無線網絡平臺進行。整個系統的管理和配置等功能由視頻監控管理平臺軟件實現。軟件與監測軟件兼容, 可嵌入各個系統平臺軟件。 這種視頻監控系統是一種全數字化、全網絡化的系統, 可以同現有的多媒體系統、 控制系統和信息系統集成整合, 方便地實現數據和信息資料的共享。
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