5钢铁环境在线监测监控系统建设

钢铁环境在线监测监控系 统建设 一、概 述 1.1 背景 太原钢铁集团公司是国家重点支持的工业企业大型支柱产业集团之一。 为地方经济的发展，做出了巨大贡献。随着社会的发展和进步，国家可持续发 展战略要求社会、经济与环境协调发展，太原钢铁集团公司建设能源环境监测 中心是顺应环保形势的需要，是企业生存的需要，也是企业实现可持续发展的 需要。 太原钢铁集团公司根据企业自身生产需求，建设完整的环境在线监控平 台与监控指挥中心，突破环境管理时间和地域限制，最大程度保障环境信息的 实时性、客观性、真实性, 为企业环境保护监督管理提供及时、准确、可靠的 数据、图像等基础资料依据；通过借助信息化的技术手段，形成快捷、准确、 先进的环境管理体系，及时掌握污染物排放现状，降低综合决策和业务管理成 本，优化了现有工作方式和方法，满足现有企业生产职能、行政管理能力提高 的迫切要求。 1.2 系统设计原则 遵照有关规定，并综合考虑工程的实际情况。在太原钢铁集团公司环境 综合监控监测系统设计中遵循下列原则： （1）统一规划、统一管理、分步实施；遵循“统一规划、分步实施” 的原 则，便于项目建设的控制，提高系统建设的科学性、先进行和实用性，将庞大 的工程建设细化拆分为若干个工程，分步实施。 （2）节省投资，提高设备利用率，系统能够对原有在线监测设备实现接 入。 （3）监测系统的设计和选型，既有先进性又要实用性。在满足环境监测 要求的前提下力求经济合理。 （4）配置相应的软件，实现能源环境监测数据的自动整理和分析。 整套系统采用分层分布的优化设计方法，硬件及软件系统均采用模块化、 开放式结构设计，以方便系统升级以及与其它系统的连接。系统设计力求较高 的稳定性、可靠性、灵活性、可操作性和可扩展性，以利太原钢铁集团公司后 期能源环境自动监测的扩展设计安装，系统内部的通讯完全采用数字信号的传 输。 1.3 系统设计依据 国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知(国发200715 号) 污染源自动监控管理办法( 国家环保总局令第 28 号) 国控重点污染源自动监控能力建设项目建设方案(国家环保总局环函 2007241 号) 环境监察标准化建设达标验收暂行办法环发2006185 号 污染源监控中心建设规范（暂行）( 国家环保总局环函 2007241 号) 国控重点污染源自动监控项目污染源监控现场端建设规范 环境监察标准化建设达标验收暂行办法环发2006185 号 污染源监控中心建设规范（暂行）( 国家环保总局环函 2007241 号) 国控重点污染源自动监控项目污染源监控现场端建设规范 水污染源在线监测系统数据有效性判别技术规范（试行）（HJT 356-2007）环境信息网络管理维护规范 HJ461-2009 污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准（HJ/T212- 2005） 环境污染源自动监控信息传输、交换技术规范（试行）（HJ/T352- 2007） 固定污染源烟气排放连续监测技术规范（试行）（HJT 75-2007） 全国环境监察标准化建设标准环发2006 185 号 固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法（试行） （HJT 76-2007） 水污染源在线监测系统安装技术规范（试行）（HJT 353-2007） 水污染源在线监测系统验收技术规范（试行）（HJT 354-2007） 污染源在线自动监控（监测）数据采集传输仪技术要求HJ 4772009 1.4 系统建设目标 能源环境综合监控监测系统建设目标有三：其一，按照国家环保局和 钢铁工业环境保护设计规范的统一要求，建立功能完备的污染源监控中心， 确保国家可以通过监控网络直接掌握本企业污染物排放情况。其二，通过能源 环境综合监控监测系统的建设，实现对污染源和企业生产环境质量的实时监控， 以帮助对污染源排放的控制，加强环境管理，提高企业环境质量，为污染减排 奠定基础。其三，建立污染源监控设备运营维护机制，建立环境信息服务与共 享机制，初步形成环境在线监控监测现代化信息管理的新模式，深化开展能源 环保管理工作。 本次太原钢铁集团公司能源环境综合监控监测系统建设的主要内容为： eWatch 综合监控平台 建设能源环境数据中心，实现数据统一集中管理 统一接口规范 实现系统平台无缝连接，实现能源环境数据共享 实现多平台数据传输 实现人员、设备、流程管理 数采（在线监控）子系统（包括废气在线监控子系统、废水在线监 控子系统、空气质量在线监测系统） 整合新旧在线监控设备，整合已有数据采集设备（现场控制器） 在统一的信息采集、传输方式基础上，对传回的现场监测信息进行监控、检查 并保存到数据库管理系统中 可随时录入、修改和查询监测数据信息，并生成和输出所需的各 种报表、图形，可查询和管理与监测站、点相关的各类图件 可随时检查、记录监控设备的运行情况，环境状况异常时出现报 警提示 以太原钢铁集团公司 GIS 技术为基础，将污染源在线监测点位直 观、生动且实时动态地表现出来。并可以利用图文一体化操作完成从数据接收、 显示、查询、统计分析、存储等全部操作 在电子地图上以多种形式直观地生成可视化的各类计算结果图 图像监控子系统 建设覆盖污染源区域的视频监控系统 实现对污染源现场环境监控 对烟囱烟尘排放情况全面、实时、有效实时监视 多通道多窗口烟尘黑度实时分析 烟尘林格曼黑度分级告警 实现企业废水、废气、环境质量在线监控与视频的联动，并对排 放视频进行记录和评估 二、eWatch 平台总体设计 2.1 平台概述 eWatch 综合监控应用平台系北京合众普瑞科技有限公司完全独立自主开 发，秉持了传统与技术进步兼容并蓄的理念，按照信息化理论和软件工程的思 想，充分深入用户的需求，其架构完整、易于组建大型监控系统、实现传统意 义上图像监控、语音监控，实现数据量的遥测、遥信。 2.2 平台架构 eWatch 综合监控应用平台是实现监控和生产相结合的综合性应用平台。 平台由数据中心、一体化应用平台、综合监控基础平台、业务应用系统和接口 服务模块等组成，数据中心用于存储各业务系统相关的数据，是平台的核心， 这些数据包括图像信息、环境信息、设备运行信息等；一体化应用平台集成了 平台的运行环境，涉及硬件环境、操作系统、数据库运行环境、网络环境和通 讯方式等；综合监控基础平台提供各种业务系统运行所需要的组件和应用环境， 便于各应用系统的二次开发；在综合监控基础平台上开发图像监控系统、环境 动力监控系统和数采系统三个业务应用系统；另外，平台提供了开发接口，可 以实现与生产管理系统、ERP 系统、协同办公等系统的通信，实现了数据共 享，消除了信息孤岛，为企业的信息化建设打好了基础。 eWatch 综合监控应用平台各部分紧密结合，相辅相成，在相关的标准规 范制约下组成一个有机的系统，在此平台上可以接入新系统，扩展新业务，实 现新需求，为钢厂的安全、生产提供服务。 2.3 平台特点 实用性：设计时重点考虑系统的实用性，注重系统的综合能力和总体 性能，确保新建系统与已建系统或在建系统实现无缝联接； 稳定性、可靠性：平台采用组件化方法设计，采用先进、成熟、可靠 的技术开发，并已在多行业中得到充分应用； 开放性：考虑到系统投资的长期效益，设计与选型注重开放性，平台 各业务系统的实现都符合国际标准、工业标准以及有关国家标准和行业规约等， 满足系统的可扩性和可移植性； 先进性：本系统应采用先进的图像压缩技术 MPEG4/H.264 和 TCP/IP 网络技术，能反映当今技术的先进水平； 标准化：平台制定统一的标准化接口，便于新增业务系统的开发，实 现与原有业务系统的通信和数据共享； 网络化: 本系统应采用以太网接口方式，运用远程传输及组播技术， 支持网络上许多用户或终端可同时监视来自同一编码器的图像； 扩展性：平台建设具有可扩展性，能灵活、方便地实现新业务、新需 求。 2.4 平台运行环境 硬件环境： WEB 服务器 数据库服务器 流媒体转发服务器 监控主机 软件环境： 操作系统：WINDOWS2000/2003 及以上版本，IIS 数据库：SQL SERVER 2000 及以上版本 网络环境： WEB 服务器 2.5 平台功能 用户管理 所有用户按操作等级共分为 4 级，分别为系统管理员、高级监控员， 中级监控员、操作员。 系统配置管理 完成监测点的配置、传感器配置、参数下载等功能。 运行管理 针对采集的方式进行管理，采集的方式有实时测量、定时测量、连续 测量、等几种方式。 系统状态管理 用于查看系统当前的工作状况，包括工作状态、当前时钟、本次测量 时间（最后测试的时间）。 数据管理 实现对实时数据与历史数据的浏览与管理，所有收集的实时数据在保 存后均先放在实时数据库中，实时数据不参与数据处理，参与数据的计算处理， 需要将实时数据添加到历史数据库中。 报表管理 按照设定条件来自动生成实时数据报表、月报表、季报表、年报表。 曲线绘制功能 系统提供简单的过程线图形绘制，可以根据要求绘制所选监测点的过 程线，同时提供曲线的打印功能。 三、业务应用系统设计 在综合监控基础平台上根据钢铁行业能源环境实际需求，开发了图像监 控子系统、环境动力监控子系统和数采子系统三个业务应用系统；另外，平台 提供了开发接口，可以实现与生产管理系统、ERP 系统、协同办公等系统的 通信，实现了数据共享，消除了信息孤岛，为企业的信息化建设打好了基础。 3.1 环境在线监测监控（数采）子系统 eWatch 环境在线检测监控系统是由污染源在线监测系统、空气质量监测 系统、水质监测系统、视频监控林格曼黑度分析系统和监测中心组成的监测系 统。该系统可进行自动采样、对主要污染源进行在线监测；掌握污染源排放情 况及污染排放总量，监测数据自动传输到环保监测中心；由监测中心的服务器 进行数据汇总、整理和综合分析；监测信息可选择传至环保局，由环保局对污 染源进行监督管理。 eWatch 环境在线检测监控系统基于宽带网络，采用嵌入式技术、数据处 理及图像压缩智能分析技术，为环保行业提供图像、声音和各种实时监测数据， 是集远程采集、传输、储存、处理功能为一体的全新宽带应用系统。该系统提 供有线和无线的多种接入手段，通过架构在宽带网络上的监测监控中心平台， 环保监测中心可以不受时间、地点的限制对污染源监控目标进行实时监控和管 理，享受便捷、经济、有效的远程监控服务。 系统分为污染源企业监控区域、通讯网络、环保监测站及监控中心三个 主要部分： 环境在线监控监测系统主要功能包括基础功能、信息管理功能、数据审 核功能、查询统计功能、实时监测功能、报表管理功能、控制功能。 3.2 环境视频监控子系统 实现对各在线监测数据的采集传输及排放情况和机房设施运行情况视频 监控。并实现在线监测数据和视频监控数据的长期保存。现场情况以视频形式 即时呈现，利用内嵌远程网络视频模块，采用 B/S 架构，用户无需安装任何 客户端和加密狗，直接用 IE 自身的功能即可进行影像的观看，真正做到随时 随地观看视频，并可在同一界面中查看当前监测点的污染监测数据，实现视频 与污染源监测数据的整合和叠加功能。 监控系统结构大致可分为：摄像（图像采集）、传输、控制显示和录像 存储记录四部分。 该系统通过设置在各监控区域的摄像机、传输网络和监控中心计算机， 实现对太钢各处烟囱排放烟尘黑度的监控，具备控制远端摄像机、采集图像数 据、 抓拍和录像、数据分析和打印等功能，实现数据共享，可方便地与其它 系统连接。实现的主要功能有： 画面分割 自动轮巡 云台控制 自动到预置位 开/关灯 人性化的控制权协商机制 镜头分组 DO 的输出控制 对讲/监听 电视墙 分布式录像/网络集中录像管理 录像检索与回放 录像管理 告警功能 短消息中心/邮件中心 实时监控及黑度分析 黑度超标告警配置 黑度查询 四、系统建设及部署 在能源环境监控中心建设 eWatch 综合监控应用平台。 监控部署点安装摄像机，实现对周围 200-1000 米范围内烟囱、出铁 口、加料口的清晰图像监控并进行视频实时传输；原有摄像机监控点和新建监 控点的视频图接入到嵌入式视频服务器，通过光纤网接入到能 源环境监控中 心。 烟气、废水、空气质量等在线监测装置通过数据采集器、光纤调制解 调器接入数据光纤网中，通过后台的数据采集模块对实时数据采集、保存，在 相应窗口进行数值、曲线等多种方式显示。 五、系统防雷 由于前端监控设备安装于高处，虽然安装与各大楼楼顶处，大楼本身已 安装有壁垒设备，但系统前端设备还是具有遭雷击的可能性，往往是前端设备 被雷击损坏，因此现在做好系统防雷工作非常重要，本系统的传输系统主要是 光纤，所以只需要对前端设备进行防雷处理，系统前端可采用电源、控制信号、 视频信号防雷措施进行前端