引言

在物聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的背景條件下,建立常州城市水環(huán)境防治監(jiān)測服務(wù)系統(tǒng)的主要目的是為常州市水環(huán)境管理提供技術(shù)服務(wù)。然而,面對目前城市水環(huán)境污染的嚴(yán)峻形勢,最緊迫的任務(wù)是為城市水環(huán)境實(shí)現(xiàn)污水排放監(jiān)控提供技術(shù)支持。根據(jù)水環(huán)境整治目標(biāo)的要求，綜合考慮目前可能采取的整治措施，減少人力物力的投入，避免監(jiān)管不到位的問題，對其污染源排放的跟蹤監(jiān)管以及城市各河流水質(zhì)的監(jiān)控,為政府重大項(xiàng)目的決策提供支持。

1系統(tǒng)研究的意義與作用

1.1實(shí)現(xiàn)了對水環(huán)境和污染源進(jìn)行自動監(jiān)控

通過分布大量的水質(zhì)自動監(jiān)測站,對全市重點(diǎn)水環(huán)境敏感區(qū)域的水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行不間斷采樣監(jiān)測。為準(zhǔn)確掌握全市實(shí)時水環(huán)境質(zhì)量，制定水環(huán)境監(jiān)管應(yīng)對措施，提供了科技支撐。通過對污染企業(yè)的在線監(jiān)測,有力震懾了污染水環(huán)境的違法行為，有效杜絕了閑置或不正常使用治理設(shè)施、偷排、漏排等行為。

1.2為減排核算提供科學(xué)依據(jù)

城市污水可視化監(jiān)控系統(tǒng)是污染減排三大體系建設(shè)的重要內(nèi)容，通過建立企業(yè)污染自動監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確掌握企業(yè)污染排放總量，確保企業(yè)減排情況真實(shí)準(zhǔn)確。目前，作為常州市排污減排的主力軍，都應(yīng)該納入水環(huán)境可視化自動監(jiān)測監(jiān)控平臺體系。根據(jù)國家規(guī)定，只有安裝了城市污水可視化監(jiān)控系統(tǒng),相關(guān)數(shù)據(jù)才可作為減排、考核依據(jù)，否則一律不予認(rèn)可。

1.3為水環(huán)境突發(fā)事件提供實(shí)時預(yù)警

一旦企業(yè)超標(biāo)排放或發(fā)生突發(fā)性污染事故，系統(tǒng)就會及時監(jiān)測到并自動報警，并實(shí)時通知有關(guān)部門，第一時間采取應(yīng)對措施,減少事故對生態(tài)環(huán)境的影響和破壞。環(huán)境自動監(jiān)測監(jiān)控平臺與環(huán)境違法舉報中心實(shí)行全天候聯(lián)動值班，系統(tǒng)一旦發(fā)出違法警報，即可組織執(zhí)法人員，到場査處違法行為。

除此之外，城市污水可視化監(jiān)控系統(tǒng)既有利于提高水環(huán)境保護(hù)的行政效能，減少后期的人力物力的投入，加強(qiáng)企業(yè)的自身監(jiān)管意識，還有利于提高水環(huán)境管理水平，讓執(zhí)法人員更客觀、及時、準(zhǔn)確地掌握實(shí)時的城市河流水質(zhì)狀況和污染源狀況，為環(huán)境管理工作提供科學(xué)決策支持。

1.4可視化監(jiān)控體系整體方案

通過對具體監(jiān)控設(shè)計(jì)要求的分析,并對常州主要污染企業(yè)分布情況和排污程度進(jìn)行調(diào)查，同時結(jié)合常州主要河流的分布情況,設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)的整體方案。通過在主要監(jiān)控對象安置大量的無線傳感器和視頻探頭，對被監(jiān)控對象進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采集和視頻拍攝；通過無線傳感器的接收端，接收所采集到的相關(guān)數(shù)據(jù);通過相關(guān)數(shù)據(jù)釆集卡，輸送給計(jì)算機(jī)。

本系統(tǒng)包括污染源在線監(jiān)控、地表水監(jiān)測、GIS電子地圖、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)查詢分析等功能模塊。通過對這些功能模塊的合理構(gòu)建,既可以完全實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程污染源實(shí)時可視化在線監(jiān)控，主要河流水質(zhì)情況的實(shí)時在線采樣與分析,特殊情況的報警提示，遠(yuǎn)程地理位置的查詢與定位;又可以保存相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與交換,與國家基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺相銜接，此外，還設(shè)置了系統(tǒng)權(quán)限，可用于保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的安全。

監(jiān)控系統(tǒng)整體方案如圖1所示。

2硬件整體方案

系統(tǒng)進(jìn)行了水質(zhì)環(huán)境的參數(shù)監(jiān)測,鑒于實(shí)驗(yàn)室的條件所限主要進(jìn)行了溫度、流量和液位等水質(zhì)參數(shù)的分析。要進(jìn)行這些量的監(jiān)測和記錄，必須先獲得這些量的具體數(shù)據(jù)，也就是要把此類被測對象的物理量、電量等轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)字信號，然后進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)濾波處理、實(shí)時顯示和報警等設(shè)置,最后進(jìn)行預(yù)測及分析，圖2所示是該監(jiān)控系統(tǒng)的硬件框圖。

3軟件設(shè)計(jì)

基于美國NI公司LabView軟件的人性化圖形式的編程特點(diǎn)，城市污水可視化監(jiān)控體系軟件設(shè)計(jì)是主要基于LabView平臺進(jìn)行的。在本次軟件設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)用戶安全設(shè)置、實(shí)時釆集量的顯示、數(shù)據(jù)的保存、數(shù)據(jù)分析和預(yù)測，因?yàn)樵谶@里要涉及到數(shù)據(jù)的釆集、當(dāng)?shù)氐谋４婧蛡鬏數(shù)?，其軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示。

在軟件系統(tǒng)中，為了保證采集速率和用戶操作互不影響，采用了并行方式進(jìn)行了編程。也就是說，用兩個循環(huán)同時運(yùn)行，一個用來進(jìn)行實(shí)時的數(shù)據(jù)采集，另一個用來進(jìn)行用戶各類操作等響應(yīng)。這一技術(shù)是工控軟件近年推出的新功能，為多任務(wù)運(yùn)行提供了可靠的保證。

系統(tǒng)除了具有數(shù)據(jù)實(shí)時顯示、歷史査詢和報警等功能外，還可以實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控及定位査詢。為了系統(tǒng)運(yùn)行過程中安全和實(shí)時了解水面及周圍情況,可以設(shè)計(jì)視頻監(jiān)測功能,可以對攝像頭傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時顯示，也可以抓拍照片，同時還可以對當(dāng)前攝像頭進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到最佳的控制狀態(tài)和視角范圍。為了定位水域的位置，采用了Labview中Google地圖公開的API,把當(dāng)前軟件與網(wǎng)絡(luò)地圖連接起來，可直接單擊地圖査看,或者搜索定位某地名。

4結(jié)語

隨著社會的發(fā)展和信息量的增大,對分析質(zhì)量和保證的要求越來越高，因而對水質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測迫在眉睫。城市污水可視化監(jiān)控體系的研究是基于水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測和污染源監(jiān)控的系統(tǒng)，并對此提出了相應(yīng)的解決辦法，通過較深入地研究監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)的硬件和軟件,實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)采集、處理、顯示和分析的目標(biāo)。本系統(tǒng)具有較高的社會價值和實(shí)用價值，對于推廣到整個環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域有一定的借鑒價值。

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