張曉航1， 衛明2， 孫廣旗3，高勝4
(1.河北工程大學 城市建設學院，河北 邯鄲 056038；2.河北工程大學 經濟管理學院,河北 邯鄲 056038；3.新興鑄管股份有限公司，河北 武安 056300；4.邯鄲金世達科技有限公司，河北 邯鄲 056038)
摘要：根據新興鑄管股份有限公司現有監測系統數據流向，利用cURL、LAMP等工具開發出一種在線環境報警系統。系統運行期間抓取數據3 417 536條，觸發警報104次，實現了無人值守、數據異常報警等功能，保證了環境效益、社會效益的雙向收益。
關鍵詞：環境；報警系統；LAMP；cURL；AVR
0引言
經過30年改革開放，我國科學技術和生產力水平取得了舉世矚目的成就。與此同時，現代工業的飛速發展和人類的不合理活動對環境造成了嚴重破壞［1］，鋼鐵、煤炭等非環境友好型企業對環境造成的危害也受到越來越廣泛的關注。資料表明，2012年我國工業廢水排放量為2216億噸，廢氣中二氧化硫、氮氧化物、煙(粉)塵工業排放量分別為1 9227萬噸、1 6581萬噸、1 0293萬噸［2］。污染物的排放已成為制約我國可持續發展的一個重要障礙［3］。因此，尋找污染問題的解決途徑成為了當務之急。
新興鑄管股份有限公司自2008年以來，相繼安裝環境在線監測設備17臺套，其中，水在線1套，氣在線16臺套。邯鄲市環保局自2013年開始實施在線監控數據旬報制度，即每10天對在線數據的超標、缺失、不變等異常情況進行通報。但由于未設置數據異常報警機制，企業需設專人實時監控數據，指標異常后無法做出及時響應，進而造成超標、超量排放等生產事故，造成環境效益的損失。為解決以上問題，筆者根據現有數據流向，開發出一種在線環境報警系統。
1現有監測系統數據流
新興鑄管股份有限公司水、氣在線檢測數據流如圖1所示。
圖1現有監測數據流向圖其中，水、氣在線設備將所取數據經通信鏈路上傳至市環保局數據服務器，再由市環保局將數據傳輸至省環保廳數據服務器。新興鑄管股份有限公司能源環保部再通過市環保局或省環保廳提供的Web進行數據查詢。此系統缺點在于公司能源環保部需設專人實時查看監測數據，步驟繁瑣，監控強度大，數據異常反饋周期長，易造成環境效益損失。
2在線環境報警系統設計
2.1系統的功能特點
(1)數據全部采集自省環保廳網站，數據具有權威性與同步性；
(2)可設置監測指標閾值，監測指標超標、缺失、不變等異常及時報警；
(3)記錄所有報警信息，可人工輸入報警原因，方便企業分析原因并改進生產工藝；
(4)架構靈活，企業可隨意增減監測設備及端口；
(5)在現場及能源環保部均設聲光報警器，異常發生時提醒及時處理。
2.2系統組成和結構
此系統由兩大部分組成，即數據抓取子系統和數據比較報警子系統。系統總體架構在LAMP環境下。其中，Linux版本為Debian 7.6 x64 stable release，Apache版本為httpd.2.4.10.deb，MySQL版本為mysql5.6.4deb，PHP版本為php5.6.2.eb。
(1)數據抓取子系統
此子系統主要使用cURL+PHP來實現。cURL由瑞典cURL組織開發，是一種可在命令行下或作為鏈接庫加載到其他程序中的解析URL語言的工具，支持DICT、FILE、FTP、FTPS、Gopher、HTTP、HTTPS、IMAP、LDAP、Telnet、TFTP等多種協議［4］。具體抓取流程如圖2所示。
數據抓取完畢后保存至本地數據庫。由于水、氣在線傳感器每5 min向市環保局上傳一次監測數據，因此本地Linux服務器通過crond命令設定每5 min抓取一次數據。
(2)數據比較報警子系統
此子系統以上文抓取的數據為基礎，由閾值輸入頁面、后臺比較程序與聲光報警單元組成。企業廢物來源包括燒結機脫硫出入口、燒結機尾風電除塵出入口、高爐除塵煙筒出入口、廢水排放口等17類50種數據，廢水監測指標涵蓋排放量、COD、氨氮、石油類，廢氣監測指標涵蓋排放量、工業粉塵、氮氧化物、二氧化硫等，數據種類繁多，數據量大。而數據庫的設計關系到系統運行性能，必須充分考慮數據的一致性、完整性、安全性、可伸縮性。因此數據庫結構設計如圖3所示。
圖3中，cURL自參數表中取得參數，將參數POST至省環保局服務器，接收HTML代碼用正則表達式處理，篩選所需數據，保存至數據表中。
后臺比較程序由PHP實現，數據抓取完成后由后臺比較程序從限值表中將數據限值和相同數據持續時間等參數取出并與抓取數據進行比較。若超出限值或相同數據出現時間超出表中時間，則觸發聲光報警器報警。
前端頁面由HTML+Jquery+Echarts構成，主要提供限值輸入及抓取數據查詢功能，前端頁面如圖4所示?！?/p>
聲光報警單元采用ATmega328P+ENC28J60 + 聲光報警器實現。其中，ATmega單片機是AVR系列中的高檔產品，與傳統51單片機相比，接口更加豐富，并且在穩定性、節能性、抗干擾性等方面更勝一籌。而ENC28J60具有封裝小、針腳少、采用SPI協議等優點［5］。聲光報警器采用安信威12 V有線報警器，聲光報警單元結構如圖5所示。
聲光報警單元為12 V電壓供電，采用被動方式接收數據。若抓取數據異常則服務器向ENC28J60綁定的IP地址發送報文，單片機接收到報警信號后即將PD0引腳電平拉高，進而使繼電器常開引腳閉合，觸發聲光報警器報警。與此同時，前端頁面則會彈出異常數據點，節能環保部工作人員根據異常情況就可及時解決相關問題，工作效率得到了大幅度提升。
3結論
本文針對新興鑄管股份有限公司現有水、氣監測系統中存在的問題進行了相關軟、硬件的設計。自在線報警系統上線以來，已抓取數據3 417 536條，觸發報警104次，有效避免了超標、缺失、不變等異常情況的發生，提升了環境效益及社會效益。形成了企業與環境協調、和諧、可持續發展的良好互動，特點鮮明，在同類企業中具有良好的示范作用。
參考文獻
?。?］ 陳榮軍,余祥云,譚洪舟，等.基于S3C6410的遠程無線環境監測系統設計［J］.電子技術應用,2014,40(5):143146.
?。?］ 環保部. 2012年環境統計年報［EB/OL］(20131225)［201537］.http://zlsmepgovcn/hjtj/nb/2012tjnb/2013 12/t20131225_265556htm.
?。?］ 石宏偉.社會轉型進程中的城市生活污染問題的研究［D］.長春:吉林大學，2005.
?。?］ 朱晶瑩.OpenURL及其在參考文獻鏈接中的應用［J］.情報科學,2005,23(3):406409.
?。?］ 祁樹勝.SPI接口以太網控制器ENC28J60及其應用［J］.微計算機信息,2006,22(82):266268.