安控SCADA系统在城市环保监测中的应用
2007/6/22 9:49:00
一、系统概述
近年来，虽然某市大气污染防治工作取得了很大的成效，但由于各种原因，大气环境面临的形势仍然非常严峻，尤其是大气污染物排放总量居高不下。该市拟建立SCADA系统，实时监测空气质量。系统建成后，在监测站就可以根据采集的监测数据进行空气点位、城市污染指数、空气质量级别、空气质量状况的计算和首要污染物的确定，进行单站、多 站、风向风速、气象、雨量等分析，并给出图表和报告。
二、技术难点
*定制专用RTU。为实现标准的统一，本项目中所有的RTU必须完全符合国家环保总局科技标准司制定的《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》。
*采集点分散。系统所监测的采集点散布于全市，单每个采集点所监测的数据量不多。所以要求使用的RTU必须具备精简设计但必须具备多种接口，包括仪表接口、通讯接口。
*记录的存储和发送。为了防止出现通讯故障，客户要求数据能够实现存储，并在通讯正常情况下，补发上来。
*远程程序更新。因为污染源采集点都很分散，并且很偏远，当程序需要升级改动的时候会很不方便。
三、解决方案
ECHO SCADA 5000系统是真正的分布式数据采集与监控系统。系统上每一台计算机都是一个独立的节点，每个节点独立执行系统初始分配的任务。这种结构的优点就是不会因为一个节点的离线而影响整个网络的运行。ECHO SCADA 5000系统通过客户机/服务器模式进行节点对节点的通讯，是网络上的节点共享数据。ECHO SCADA 5000系统再广域网上运行时一样，远程访问不同位置上的节点就如同访问本地局域网上的节点。
根据系统的总体要求和功能要求，结合本项目的实地情况，利用我方的技术优势和特点，在系统体系结构的设计上，采用星型的网络拓扑结构，结合有线和无线的数据通信方式，完成系统的实时数据采集、处理、传输和控制。
污染源采集点位于城市郊区，比较分散，距离中控室很远，适合采用GPRS通讯。现场采集COD仪表，超声波流量计4~20mA AI信号，各种泵阀的开关信号，换算符合《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》的数据格式，在收到上位机请求后，通过DTU应答给设在环保局信息中心的中控室。公司RTU产品在通讯能力和存储能力，以及宽温特性方面的优势，保证了其在无人职守的恶劣环境，依然稳定的工作。
1、使用产品
1)SuperE－M。该款RTU是面向数据采集与监控的微型通用RTU。在程序的控制下，控制器可完成复杂的数据采集、逻辑和过程控制等功能。支持GPRS/CDMA、无线电台、RS-485、PSTN、Ethernet、微波、卫星、无线网桥等通讯方式，可方便地组成SCADA系统，实现本地∕远程测控。
*采用先进的32位芯片，嵌入式实时多任务操作系统。
*符合IEC61131-3标准，支持LD、FBD、IL、ST、SFC五种编程语言。
*支持15点以下的I/O信号数据采集、逻辑和过程控制等功能，有多种控制器类型可选，满足用户的不同需求，也可根据用户需求对I/O数量配置进行定制。
*支持Modbus RTU/ASCII/TCP、DNP3等通信协议，具有RS232、RS485、Ethernet等通信接口。
*电源、信号输出输入端均采取隔离保护，并与主控电路隔离。
*看门狗及数据掉电保护功能，可长期保存设定参数及历史数据。
*工业标准设计，DIN导轨安装结构，方便现场安装及内部硬件组态。
*元器件采用优秀的工业级产品，经过严格的测试和筛选。
*工作温度-40~70ºC，工作湿度5~95%RH，适应各种室外恶劣环境。
*产品通过CE认证。
2）组态软件。系统可实现灵活组态，支持多种通讯协议接入。在实现系统要求功能的基础上，用户也可方便地进行维护和二次开发。
3）GPRS模块。DTU通过DB9-M串口和终端相连，内部支持GPRS各类协议，用户只需要通过简单的AT命令就可以轻松实现终端进行GPRS无线数据传输功能；同时DTU在内部也实现了中英文短信的编码解码过程，用户不必了解短消息的编解码算法，用户只需要通过简单的AT命令就可以实现短信的传输功能。
2、通讯模式
3、系统功能
在线监测污染源自动监控系统可分为自动监控设备和监控中心。
自动监控设备是污染治理设施的组成部分，安装在污染源排放口现场，用于监控、监测污染源排污状况及完成与上位机的数据通讯传输的单台或多台设备及设施，包括在污染源现场安装的污染物排放监控监测仪器（COD、TOC、PH等水污染物在线监测分析仪，二氧化硫、烟尘等气污染物在线监测分析仪）、流量（速）计、污染治理设施运行记录仪（黑匣子）和数据采集传输仪（SuperE-M RTU，用于数据的存储、加密，数据包转发、接收以及报警、反控）等自动监控仪器。
监控中心：安装在各级环保部门，有权限通过传输线路与自动监控设备连接，对其发出查询和控制等标准规定指令的数据接收和数据处理系统，包括计算机信息终端设备、监控中心系统（污染源自动监控中心信息管理软件和数据库等）。
4、应用效果评估
ECHO SCADA系统的投入运行，使环境监测信息及时、快捷、准确地传输到了相关部门，使相关部门对即将超标的企业或监测点做出了快速响应，保证了城市环境的清洁，取得了良好的社会效应。
近年来，虽然某市大气污染防治工作取得了很大的成效，但由于各种原因，大气环境面临的形势仍然非常严峻，尤其是大气污染物排放总量居高不下。该市拟建立SCADA系统，实时监测空气质量。系统建成后，在监测站就可以根据采集的监测数据进行空气点位、城市污染指数、空气质量级别、空气质量状况的计算和首要污染物的确定，进行单站、多 站、风向风速、气象、雨量等分析，并给出图表和报告。
二、技术难点
*定制专用RTU。为实现标准的统一，本项目中所有的RTU必须完全符合国家环保总局科技标准司制定的《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》。
*采集点分散。系统所监测的采集点散布于全市，单每个采集点所监测的数据量不多。所以要求使用的RTU必须具备精简设计但必须具备多种接口，包括仪表接口、通讯接口。
*记录的存储和发送。为了防止出现通讯故障，客户要求数据能够实现存储，并在通讯正常情况下，补发上来。
*远程程序更新。因为污染源采集点都很分散，并且很偏远，当程序需要升级改动的时候会很不方便。
三、解决方案
ECHO SCADA 5000系统是真正的分布式数据采集与监控系统。系统上每一台计算机都是一个独立的节点，每个节点独立执行系统初始分配的任务。这种结构的优点就是不会因为一个节点的离线而影响整个网络的运行。ECHO SCADA 5000系统通过客户机/服务器模式进行节点对节点的通讯，是网络上的节点共享数据。ECHO SCADA 5000系统再广域网上运行时一样，远程访问不同位置上的节点就如同访问本地局域网上的节点。
根据系统的总体要求和功能要求，结合本项目的实地情况，利用我方的技术优势和特点，在系统体系结构的设计上，采用星型的网络拓扑结构，结合有线和无线的数据通信方式，完成系统的实时数据采集、处理、传输和控制。
污染源采集点位于城市郊区，比较分散，距离中控室很远，适合采用GPRS通讯。现场采集COD仪表，超声波流量计4~20mA AI信号，各种泵阀的开关信号，换算符合《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》的数据格式，在收到上位机请求后，通过DTU应答给设在环保局信息中心的中控室。公司RTU产品在通讯能力和存储能力，以及宽温特性方面的优势，保证了其在无人职守的恶劣环境，依然稳定的工作。
1、使用产品
1)SuperE－M。该款RTU是面向数据采集与监控的微型通用RTU。在程序的控制下，控制器可完成复杂的数据采集、逻辑和过程控制等功能。支持GPRS/CDMA、无线电台、RS-485、PSTN、Ethernet、微波、卫星、无线网桥等通讯方式，可方便地组成SCADA系统，实现本地∕远程测控。
*采用先进的32位芯片，嵌入式实时多任务操作系统。
*符合IEC61131-3标准，支持LD、FBD、IL、ST、SFC五种编程语言。
*支持15点以下的I/O信号数据采集、逻辑和过程控制等功能，有多种控制器类型可选，满足用户的不同需求，也可根据用户需求对I/O数量配置进行定制。
*支持Modbus RTU/ASCII/TCP、DNP3等通信协议，具有RS232、RS485、Ethernet等通信接口。
*电源、信号输出输入端均采取隔离保护，并与主控电路隔离。
*看门狗及数据掉电保护功能，可长期保存设定参数及历史数据。
*工业标准设计，DIN导轨安装结构，方便现场安装及内部硬件组态。
*元器件采用优秀的工业级产品，经过严格的测试和筛选。
*工作温度-40~70ºC，工作湿度5~95%RH，适应各种室外恶劣环境。
*产品通过CE认证。
2）组态软件。系统可实现灵活组态，支持多种通讯协议接入。在实现系统要求功能的基础上，用户也可方便地进行维护和二次开发。
3）GPRS模块。DTU通过DB9-M串口和终端相连，内部支持GPRS各类协议，用户只需要通过简单的AT命令就可以轻松实现终端进行GPRS无线数据传输功能；同时DTU在内部也实现了中英文短信的编码解码过程，用户不必了解短消息的编解码算法，用户只需要通过简单的AT命令就可以实现短信的传输功能。
2、通讯模式
3、系统功能
在线监测污染源自动监控系统可分为自动监控设备和监控中心。
自动监控设备是污染治理设施的组成部分，安装在污染源排放口现场，用于监控、监测污染源排污状况及完成与上位机的数据通讯传输的单台或多台设备及设施，包括在污染源现场安装的污染物排放监控监测仪器（COD、TOC、PH等水污染物在线监测分析仪，二氧化硫、烟尘等气污染物在线监测分析仪）、流量（速）计、污染治理设施运行记录仪（黑匣子）和数据采集传输仪（SuperE-M RTU，用于数据的存储、加密，数据包转发、接收以及报警、反控）等自动监控仪器。
监控中心：安装在各级环保部门，有权限通过传输线路与自动监控设备连接，对其发出查询和控制等标准规定指令的数据接收和数据处理系统，包括计算机信息终端设备、监控中心系统（污染源自动监控中心信息管理软件和数据库等）。
4、应用效果评估
ECHO SCADA系统的投入运行，使环境监测信息及时、快捷、准确地传输到了相关部门，使相关部门对即将超标的企业或监测点做出了快速响应，保证了城市环境的清洁，取得了良好的社会效应。
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