一套污染物监控运营维护系统的制作方法

本实用新型涉及环境污染监控领域，尤其涉及一套污染物监控运营维护系统。

背景技术：

随着工业化生产的发展，人类赖以生存的环境正遭受前所未有的挑战，由于我们生产时向空气中排放的气态污染物使得我们呼吸的空气日趋污浊；工业污水的大量任意排放，水资源受到严重的污染；城市噪音污染日益严重等对人类健康和生态环境都带来了极大的危害。

为了保护环境，建设绿色家园，近年来，我国的环境保护工作取得了突破性的进展，污染源监控信息化建设工作不断完善，覆盖面越来越大，并且整体水平不断地提高。已安装的污染源自动监控设备与环保部门已基本实现全面联网，可以实时对企业污染物的排放情况进行监测。

但是，目前的污染源自动监控设备的运营维护依然停留在现场驻守人员或者每日定期巡视阶段，效率低，浪费了大量的人力物力，无法对现场突发情况提供及时、有效的应对措施。

中国实用新型专利，公开号：CN 202837987 U，公开日：2013.03.27，公开了一种污染源排放过程工况自动监控系统，包括服务器以及通过网线与服务器连接的多个采集终端；所述采集终端包括微处理器、以及电连接微处理器的网络通信模块、存储器、数据采集终端接口，所述数据采集终端接口上连接有至少一个传感器。利用上述监控系统的监控方法，包括如下步骤：(1)服务器通过网络间隔发送数据采集命令；(2)采集终端采集数据；(3)采集终端识别命令；(4)上报数据；(5)接收数据。该实用新型具有的优点有：解决了传统中心端数据平台端口数量有限的问题；组网简单、灵活、方便；能单机运行也可以联网运行。其不足之处是：1)该专利的系统中各模块的连接，均通过网线，即有线传输的方式进行连接，布线过程麻烦，费时费力，造成系统硬件不够整齐和简洁；2)该专利需要构建网络通信模块，购买网络硬件资源，成本较高，实用性低；3)该专利需要服务器发送数据采集命令，增加了服务器的工作负荷，使采集上报的过程复杂化；4)该系统对上传的数据真实有效性没有采取任何措施，不能保证上传的数据不出现错误。

技术实现要素：

1.实用新型要解决的技术问题

针对现有技术的现场污染源排放监控问题，本实用新型提供了一套污染物监控系统，它能够将污染源的情况及时有效的上报，监控设备故障问题的及时上传，以及对污染源监控设备的远程监测控制功能。

2.技术方案

为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为：

一套污染物监控运营维护系统，它包括数据采集设备、数据收发系统和网络监控平台，其中，数据采集设备采集污染物的各项指标，数据采集设备向数据收发系统传输数据，数据收发系统与网络监控平台通讯，进行数据的交互。

优选地，所述的数据采集设备与数据收发系统之间通过有线的方式连接。

数据采集设备将采集到的数据，经过特定的算法处理后，通过RS232/485、4～20ma等通讯方式传输至数据收发系统，数据收发系统和数据采集设备均位于污染物排放现场，与无线传输方式相比，数据收发系统和数据采集设备之间采用有线传输的方式进行通讯，速度快，成本低，抗干扰，能够将数据及时的在数据收发系统和数据采集设备之间进行传输。

优选地，所述的数据采集系统包括模拟量、数字量、开关量的输入输出功能。

数据采集系统将采集到的模拟量、数字量以及开关量信号进行相应的数据处理，整理为特定的数据包格式，通过模拟量或者数字量方式，将数据传输给数据收发系统。

优选地，数据收发系统包括无线天线、开通数据上网服务的SIM卡和固定IP端口。

数据采集设备将采集到的数据，经过特定的算法处理后，通过RS232/485、4～20ma等通讯方式传输至数据收发系统，数据收发系统通过SIM卡连接网络，将数据报文发送至指定公网IP地址的指定端口。

数据收发系统具有无线收发功能，将采集到的数据包，通过移动数据流量的方式传递给指定的IP地址。任何手机信号网络覆盖的区域都可以方便、快捷的组网，避免了地理环境对布线的影响，方便搭建监管点，监管点的选址自由，不必受过多限制，与有线传输相比，硬件采购(比如网线、集线器等)成本低，便于广泛使用。

无线收发模块需要通过SIM卡连接移动数据网络；数据采集系统通过数字量或者模拟量的方式将数据包发送给数据收发系统，然后通过无线收发模块将数据发送给数据平台。

优选地，网络监控平台就是数据接收平台，数据接收平台包括数据库、服务器、服务器应用程序和显示屏。

网络监控平台服务器接收本地IP地址的指定端口的数据包，分析数据，并将数据存储在数据库内，供其他服务软件调用，例如，通过应用程序，将数据实时的显示在显示屏上，数据采集系统采集到的数据发送给数据收发系统，数据收发系统将数据发送给服务器应用程序，网络监控平台与服务器应用程序之间通讯，从而实现数据的处理与显示。

优选地，网络监控平台通过调用、读取数据库内的数据，将数据进行分析，按指定规则进行分类整理，显示在网站平台上，并可通过指定权限的设置，限制浏览者的浏览权限。

网站平台拥有对数据采集设备的基本操作功能，例如复位、启动或者停止测量、开关各功能阀，测量间隔等等。

优选地，手机APP与网络监控平台之间数据通讯。

手机端APP通过手机移动数据流量或者无线Wifi的方式，与网络监控平台的数据库软件进行通讯，从而实现与网络监控平台的网站平台同样的功能，观察数据，进行对数据采集设备的部分操作功能，对于不同登录者，设定不同的权限。

手机端APP与上位机(网络监控平台)之间通过移动网络进行通讯，APP通过向上位机发送请求命令，实现实时监测数据的功能。同时，APP端也可以向上位机发送控制指令，从而实现对无线收发系统以及数据采集系统的功能操作或者配置功能等。便于工作人员及时发现情况，进行及时的处理工作，不会耽误系统的正常运行和使用，保证了污染物数据的及时上报。

优选地，数据收发系统不断的向网络监控平台的服务器应用程序发送心跳包，从而保持与服务器之间的连接，保证IP地址与移动数据供应商分配给数据收发系统的端口保持不变。

优选地，还包括传感器，传感器测量污染物，传感器的输出与数据采集系统连接，对于一些污染物的指标，需要通过传感器测取获得，那么需要将传感器测得的数据传输给数据采集设备。

优选地，数据采集设备为控制器件，控制器件为PLC、单片机、ARM等，数据采集设备内设有掉电存储功能，可以是外扩FLASH或者SD卡等存储方式。能够永久存储数据采集系统采集到的数据，并将数据传输给数据收发系统，上传至网络监控平台服务器，监管、运营人员通过手机APP可以方便、快捷的知晓现场以及设备的运行情况，通过对登陆账号的权限限制，可以对部分运营人员提供对现场设备的部分功能的远程控制，如远程开启、关闭测量，故障复位等。

数据收发系统和数据采集设备均位于污染物排放现场，与无线传输方式相比，数据收发系统和数据采集设备之间采用有线传输的方式进行通讯，速度快，成本低，抗干扰，能够将数据及时的在数据收发系统和数据采集设备之间进行传输。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的数据采集系统采用Cortex M4内核，集成FPU和DSP指令，并具有192KB SRAM、1024KB FLASH，提供多种通讯方式，包括SPI、I2S、IIC、串口、USB、CAN以及10/100M以太网。

(2)本实用新型的数据收发系统具有无线收发功能，将采集到的数据包，通过移动数据流量的方式传递给指定的IP地址。任何手机信号网络覆盖的区域都可以方便、快捷的组网，避免了地理环境对布线的影响，方便搭建监管点，监管点的选址自由，不必受过多限制，与有线传输相比，硬件采购(比如网线、集线器等)成本低，便于广泛使用；

(3)本实用新型的数据收发系统包括无线收发模块、数据收发处理单元、触摸屏。无线收发模块需要通过SIM卡连接移动数据网络；数据采集系统通过数字量或者模拟量的方式将数据包发送给数据收发系统，然后通过无线收发模块将数据发送给数据平台。

(4)本实用新型的网络监控平台包括数据库、服务器、服务器应用程序、显示屏，服务器应用程序采集本地IP地址的约定端口，得到下位机(数据收发系统)上传的数据包，分析数据，并将数据存储在数据库内，服务器将分析后的数据结果，通过服务器应用程序，显示在显示屏上；

(5)手机端APP与上位机(网络监控平台)之间通过移动网络进行通讯，APP通过向上位机发送请求命令，实现实时监测数据的功能。同时，APP端也可以向上位机发送控制指令，从而实现对无线收发系统以及数据采集系统的功能操作或者配置功能等。便于工作人员及时发现情况，进行及时的处理工作，不会耽误系统的正常运行和使用，保证了污染物数据的及时上报；

(6)当前，在线监测设备的运营依旧采用人员的驻守或者巡视的方式，费时费力，浪费了大量的人力物力，不利于企业运营成本的降低。与目前主流的在线监测系统相比，本实用新型的突出点在于实现部分远程功能的操作。例如，当现场设备出现故障，或者我们需要对现场设备进行软件配置等的时候，我们可以通过手机APP或者数据监控平台向数据收发系统发送控制指令，然后数据收发系统将数据指令传递给数据采集系统，最后数据采集系统执行相应的操作，从而避免了运营人员前往监测现场，手动配置的麻烦，省时省力，节约成本；

(7)由于监测点一般位于各个厂区或者河流、污水排放口等，点与点之间相隔距离一般较远，现行办法主要采取人海战术，运营人员每天疲于奔命的在各个点之间巡视，工作量大，效率低，每个运营人员能够运营的点数量少，增加企业的开支，不利于企业的长久发展。而本实用新型可以为运营人员提供几乎所有的软件配置或者各功能的开关，如开关某个指定阀门等，运营人员仅需要去现场解决设备硬件故障，以及定期更换药剂，从而使运营人员运营维护的设备数量成倍增加，成本低，效率高，符合未来产业发展的要求；

(8)本实用新型的网络监控平台分析数据包，分析数据包的正确性，分析的结果为正确或错误，即，网络监控平台通过Internet网络向数据收发系统回复正确或错误指令；回复的正确或错误指令，最终发送到数据采集设备上，数据采集设备分析回复指令，若回复指令是正确，接着发送下一数据包；若回复指令是错误，继续发送上一数据包，通过这种反馈的方式，最终确保上报的污染物数据包的正确性，避免发送错误的数据包，使得污染物的上报过程真实有效，即使在现场信号弱时，或者外部电磁干扰，通过这种数据反馈的方式，进行上一个数据包传输结果正确与否的确认工作，能够有效避免数据传输丢失，保证数据有效上传，便于人员监管现场污染源排放情况；

(9)本实用新型的数据收发系统通过有线传输与数据采集设备进行数据的发送和接收；数据收发系统和数据采集设备均位于污染物排放现场，与无线传输方式相比，数据收发系统和数据采集设备之间采用有线传输，速度快，成本低，抗干扰，能够将数据及时的在数据收发系统和数据采集设备之间进行传输；

(10)各企业污染物排放采用本实用新型所述的技术方案，数据全部发送到了网络监控平台，便于人员监管，节省劳动力，一个人员便可监管多个企业污染物排放情况，监管成本低，省时省力，不需要动用过多设备资源，且能够实现24小时，实时监控污染数据，并能够从网络监控平台的数据库中调用历史数据，便于各地区环保规划和决策，符合国家的环境可持续发展规划。

附图说明

图1为污染物监控运营维护系统流路图；

图2为网络监控平台回复命令流路图；

图3为实施例4的结构示意图；

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图及实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

结合图1，一套污染物上报系统，它包括数据采集系统、数据收发系统、移动数据网络和网络监控平台。其中，数据采集系统采集污染物的各项指标，数据采集系统与数据收发系统之间通过有线的方式连接，通过RS232或者485的方式进行数据的交互，数据收发系统将数据采集系统发送传输来的污染物的各项指标，通过移动数据网络的方式发送给设定IP地址的网络端口，然后网络平台通过监测本地IP地址的设定端口来接收下位机传输的数据，进行处理与显示。

数据采集系统采集到的数据发送给数据收发系统，数据收发系统将数据发送给服务器应用程序，网络平台与服务器应用程序之间通讯，从而实现数据的处理与显示。

实施例2

本实施例同实施例1，不同之处在于，数据采集系统包含多种通讯方式，包括RS232、RS485、4～20ma以及开关量的采集与输出。

实施例3

本实施例同实施例1，不同之处在于，数据收发系统通过移动数据网络的方式连接Internet，通过无线传输的方式将数据包传输至指定IP地址的指定端口，此IP地址上的服务器应用程序监测本地的网络端口，采集发送过来的数据包，进行数据解析。此方式节省硬件成本，大大降低线程工程量，组网方便，通讯速度，只要手机信号网络覆盖的区域就可以实施。

实施例4

如图3所示，任意选取A、B企业，建立污染物监控点，上报数据到网络监控平台，网络平台与手机APP平台同步显示与功能控制。A、B企业分别通过现场安装的数据采集设备，采集现场污染物排放数据，进行数据的分析，按照约定方式进行数据包的编码，传递给数据收发系统，通过移动数据网络的方式连接因特网，将数据传输至指定IP地址的指定端口，服务器应用程序对下位机发送的数据进行分析、校验，并做出相应的回执，告知下位机即数据收发系统此次发送的数据包数据是否正确。网络监控平台分析数据包的正确性，回复正确或错误指令。回复指令通过Internet网络发送给移动运营商的数据中转设备，移动运营商的数据中转设备找到A、B企业对应网络监控平台的IP地址，发送给数据上报设备，数据收发系统通过有线传输给数据采集设备。数据采设备分析回复指令，若回复指令是正确，接着发送下一数据包；若回复指令是错误，继续发送上一数据包。

实施例5

如图2所示，一套污染物监控运营维护系统，包括传感器、数据采集系统、数据收发系统、网站平台以及手机APP平台。针对不同的测量因子，选择不同的传感器进行测量，数据采集系统采集传感器传输的电压或者电流信号，进行相应的解析，然后打包发送给数据收发系统，数据收发系统收到数据采集系统发送过来的数据包后，原封不动的转发给指定IP地址的指定端口，指定IP地址的电脑中安装有服务器应用程序，服务器应用程序监控接收指定的网络端口，将该端口接收的数据进行解析，然后存储至数据库。网站平台调用本地数据库，读取数据，将数据解析后进行显示，手机APP平台通过无线WIFI或者移动数据网络连接数据库，读取数据，进行显示。

手机APP以及网站平台具有控制功能，例如取样泵按钮，当点击取样泵按钮时，手机APP或者网站平台自动向收据收发系统发送控制报文，然后数据收发系统将控制报文转发给收据采集系统，数据采集系统对控制报文进行校验和解析，然后做出相应的动作，并回传一段控制成功报文来告诉上位机(手机APP与网站平台)已执行并执行成功，否则，如果上位机一段时间之内没有接收到或者接收到的回传报文错误，上位机将再次发送控制报文，三次都失败，则报故障。

手机APP以及网站平台的控制功能包括系统参数的设置、测量与标定的启停、软件复位等一些列手动可以控制的功能。大大方便了运营人员的运营维护。例如，由于现场环境的变化及多样性，采样设备经常出现故障待机状态，每每遇到此种突发情况，都需要运营人员亲临现场解决，效率低，反应速度慢，成本高。

为了避免平台与手机APP出现他人操作的情况，网站平台与手机APP都实行用户名密码的方式登录，不同的用户名拥有不同级别的权限，这样不仅能够保证被运营单位的隐私，还能够避免被勿操作。

实施例6

结合图1-3，一套污染物监控运营维护系统，它包括数据采集设备、数据收发系统和网络监控平台，其中，数据采集设备采集污染物的各项指标，数据采集设备向数据收发系统传输数据，数据收发系统与网络监控平台通讯，进行数据的交互。

实施例7

与实施例6类似，不同之处在于，数据采集设备与数据收发系统之间通过有线的方式连接，数据采集设备将采集到的数据，经过特定的算法处理后，通过RS232/485、4～20ma等通讯方式传输至数据收发系统，数据收发系统和数据采集设备均位于污染物排放现场，与无线传输方式相比，数据收发系统和数据采集设备之间采用有线传输的方式进行通讯，速度快，成本低，抗干扰，能够将数据及时的在数据收发系统和数据采集设备之间进行传输。

实施例8

与实施例6类似，不同之处在于，数据采集系统包括模拟量、数字量、开关量的输入输出功能，数据采集系统将采集到的模拟量、数字量以及开关量信号进行相应的数据处理，整理为特定的数据包格式，通过模拟量或者数字量方式，将数据传输给数据收发系统。

实施例9

与实施例6类似，不同之处在于，数据收发系统包括无线天线、开通数据上网服务的SIM卡和固定IP端口，数据采集设备将采集到的数据，经过特定的算法处理后，通过RS232/485、4～20ma等通讯方式传输至数据收发系统，数据收发系统通过SIM卡连接网络，将数据报文发送至指定公网IP地址的指定端口。

数据收发系统具有无线收发功能，将采集到的数据包，通过移动数据流量的方式传递给指定的IP地址。任何手机信号网络覆盖的区域都可以方便、快捷的组网，避免了地理环境对布线的影响，方便搭建监管点，监管点的选址自由，不必受过多限制，与有线传输相比，硬件采购(比如网线、集线器等)成本低，便于广泛使用。

无线收发模块需要通过SIM卡连接移动数据网络；数据采集系统通过数字量或者模拟量的方式将数据包发送给数据收发系统，然后通过无线收发模块将数据发送给数据平台。

实施例10

与实施例6类似，不同之处在于，网络监控平台就是数据接收平台，数据接收平台包括数据库、服务器、服务器应用程序和显示屏。

网络监控平台服务器接收本地IP地址的指定端口的数据包，分析数据，并将数据存储在数据库内，供其他服务软件调用，例如，通过应用程序，将数据实时的显示在显示屏上，数据采集系统采集到的数据发送给数据收发系统，数据收发系统将数据发送给服务器应用程序，网络监控平台与服务器应用程序之间通讯，从而实现数据的处理与显示。

实施例11

与实施例6类似，不同之处在于，网络监控平台通过调用、读取数据库内的数据，将数据进行分析，按指定规则进行分类整理，显示在网站平台上，并可通过指定权限的设置，限制浏览者的浏览权限。

网站平台拥有对数据采集设备的基本操作功能，例如复位、启动或者停止测量、开关各功能阀，测量间隔等等。

实施例12

与实施例6类似，不同之处在于，手机APP与网络监控平台之间数据通讯，手机端APP通过手机移动数据流量或者无线Wifi的方式，与网络监控平台的数据库软件进行通讯，从而实现与网络监控平台的网站平台同样的功能，观察数据，进行对数据采集设备的部分操作功能，对于不同登录者，设定不同的权限。

手机端APP与上位机(网络监控平台)之间通过移动网络进行通讯，APP通过向上位机发送请求命令，实现实时监测数据的功能。同时，APP端也可以向上位机发送控制指令，从而实现对无线收发系统以及数据采集系统的功能操作或者配置功能等。便于工作人员及时发现情况，进行及时的处理工作，不会耽误系统的正常运行和使用，保证了污染物数据的及时上报。

实施例12

与实施例6类似，不同之处在于，数据收发系统不断的向网络监控平台的服务器应用程序发送心跳包，从而保持与服务器之间的连接，保证IP地址与移动数据供应商分配给数据收发系统的端口保持不变。

实施例13

与实施例6类似，不同之处在于，还包括传感器，传感器测量污染物，传感器的输出与数据采集系统连接，对于一些污染物的指标，需要通过传感器测取获得，那么需要将传感器测得的数据传输给数据采集设备。

实施例14

与实施例6类似，不同之处在于，数据采集设备为控制器件，控制器件为PLC、单片机、ARM等，数据采集设备采用Cortex M4内核，集成FPU和DSP指令，并具有192KB SRAM、1024KB FLASH，提供多种通讯方式，包括SPI、I2S、IIC、串口、USB、CAN以及10/100M以太网。

数据采集设备内设有掉电存储功能，可以是外扩FLASH或者SD卡等存储方式。能够永久存储数据采集系统采集到的数据，并将数据传输给数据收发系统，上传至网络监控平台服务器，监管、运营人员通过手机APP可以方便、快捷的知晓现场以及设备的运行情况，通过对登陆账号的权限限制，可以对部分运营人员提供对现场设备的部分功能的远程控制，如远程开启、关闭测量，故障复位等。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。