1 设计原则
近年来，随着工业建设的快速发展，随之而来的环境污染也不容忽视。虽然已经采取了多种措施，但由于各种原因，环境污染治理面临的形势仍然非常严峻。大气污染物排放、工业废水排放总量居高不下，严重破坏了生态环境。环境监测部门作为国家环境保护系统的技术部门，是环境管理工作的重要基础。随着市民环境意识的增强，越来越多的人开始关心所处环境质量的好坏，要求环境保护工作透明化；上级主管部门也需要数量大、种类多、更新快的信息。所有这一切，给环境监测部门提出了一个应引起重视的问题：如何建立起实用性强、覆盖面广、灵活性好的环保数据采集系统，满足各方面对环境监测信息的需求。
在我国的环境管理工作中包含了大量的环境质量和污染源数据，这些数据与各项管理工作紧密联系，同时也是环境管理工作各项决策的直接依据。但是花费巨大人力物力产生的环境数据，由于管理机制、部门分工等原因，分散于不同的环境管理部门及其所属的企事业单位，难以交流和共享，有些甚至在做重复建设。为此，在多年的环境信息系统建设实践基础上，提出了一套全国环境信息系统整体解决方案。北京安控公司本着“统一管理，统一标准，技术先进，经济实用”的原则，设计了一种污染源在线监测专用的“E6803数据采集传输仪”，可实现单站、多站、TOC、COD、水质、流量等分析，并给出图表和报告。
2 行业需求
环境保护已成为我国的基本国策，党和政府十分重视。由国家环保总局、计委和经贸委制定的《中国跨世纪绿色工程规划》于1996年9月获得国务院的批准。这项宏大的规划历时15年，从1996年至2010年，第1期规划与“九五”同步。第1期规划由1591个项目组成，包括淮河、辽河、海河、松花江、黄河、珠江、长江七大流域的污染控制项目，滇池、巢湖、太湖三大湖泊的污染控制项目以及16重点沿海城市及其近岸海水污染控制项目。在大气污染方面，本规划重点控制酸雨区和30个重点城市的大气污染。这项规划优先纳入国民经济和社会发展计划，资金以“生态破坏和环境污染者负担”为原则，多方筹措，中央政府在贷款、利用外资和经济政策方面给予支持。现在这项跨世纪的规划正在有条不紊地加以实施，展示了环保产业未来大发展的前景。
另外，随着全球经济一体化步伐加快，要求各国要全面开放、履行国际公约，共同保护全球环境已成为不可抗拒的历史潮流。在未来的发展过程中，要将臭氧层保护、温室效应控制、生物多样性保护纳入经济决策和经济运行的全过程。这就要求经济增长应与自然资源保护、生态保持平衡和控制环境污染紧密配合，协同动作，厉行可持续发展。为此环保产业就要参与传统产业的改造，加强对产生污染的火电、冶金、有色、建材、化工、石油等产业进行技术改造，提高工艺水平，这对环保产业的硬件开发和软科学咨询将产生新的更大的需求。
目前，我国已制定各类国家环境标准410项，覆盖了大气、水质、土壤、噪声、辐射、固体废物、农药等领域。已开展了环境质量监测，环境质量周报、日报、预报监测，污染源监测，污染事故应急监测，污染物总量控制监测，污染源解析监测，环境污染治理工程效果监测等，需监测的污染因子达百余种。
在环保系统中，常常需要对众多的污染排放点进行实时监测，大部分监测数据需要实时发送到管理中心的后端服务器进行处理。由于监测点分散，分布范围广，而且大多设置在环境较恶劣的地区，通过电话线传送数据往往事倍功半。通过GPRS无线网络进行数据传输，成为环保部门选择的通信手段之一。
3 解决方案
ECHO SCADA 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 系统在广域网上运行时，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一样。
3.1 使用产品
3.1.1 E6803 数据采集传输仪
该款面向污染源在线监测的专用产品，完全符合国家环保行业相关标准。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。
E6803数据采集传输仪，可将采集到的环保例如水质、大气、噪音、土壤数据和告警信息通过GPRS网络及时发送到环保监测部门，实现对监测单位或个人的及时管理，可以大大提高环保部门的工作效率。
3.1.2 GPRS 模块
在选用GPRS通讯模块时，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。
3.2组网模式
3.3 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）和污染源在线监测仪（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）。
3.4 方案构成
3.4.1 系统方案特点
以元数据管理为核心。该方案自上而下贯穿各级行业行政部门，从元数据管理的角度，为行业的行政管理和行业信息资源的整合提供了技术基础。该方案采用分布式的数据存储形式，在通过元数据实现了各级部门之间的信息检索和内容调用，为数据查询、信息资源管理提供了基础。元数据管理采用目录管理结构，对电子政务系统中的各类信息进行分类组织，从而达到知识管理和决策支持目标。
以XML 作为数据交换的标准。在数据交换和共享的层面上，应用XML和统一信息平台技术实现了不同系统的联合与互联。方案强调了各个信息系统的联合与互联，在数据交换和数据发布的层面上，在各个“信息孤岛”间建立起沟通的桥梁和纽带，充分发挥网络的功效，在广域网络上开展信息集成、加工分析工作。这样的解决方案可以拉平不同信息系统的发展水平，允许不同的系统共享各自的信息，采用多种先进的技术手段，体现出信息系统作为一个整体，为决策提供统一支持的优势。
以决策支持为核心目标。我们的方案是一个信息技术的整体解决方案，是要为整个机构的所有用户需求服务的最终解决方案。该方案在降低用户信息处理劳动强度的同时，突出了信息对领导决策的重要作用。这套整体解决方案覆盖了信息系统的各个领域，是一套全面的信息解决方案。它覆盖了信息处理的整个流程（从数据采集、处理和传输，到信息管理、分析和共享），将多年来常见的管理信息系统延伸到数据分析、共享系统，从信息中提炼知识，为决策提供了充足的信息支持。
环境监测信息系统，是指通过环境成套监测仪器及系统的开发和环保应用软件的开发，对大气、水、烟尘等污染的监视和控制提供精确、及时的数据及分析而形成的信息系统。本系统与环保局管理工作紧密结合，将污染源及污染处理设备运行状态实时监控、对烟尘黑度监控、环保110、环保调度指挥、排污收费、环境预测及办公自动化系统有机地结合在一起。
过去，污染源信息的获得，主要是通过现场人工采集或通过电话线定期调数，往往发现问题时，污染已经造成，如何才能实时有效地将污染扼杀在初始阶段，为我们的环境治理提供有力的保障呢？
今天，依靠全新的环境监控信息系统，一切都将改变。全新的环境监控信息系统涵盖了环境监控、预测、调度指挥、办公自动化等范畴，其在线监测子系统通过以无线GPRS方式为主，，相比单一的有线传输，具有组网更灵活、方便，传输速度更快捷的优点。从而拉近了环境监测者与前端污染源之间的距离，让环境监测人员能随时随地地掌握污染源的信息。环境监控信息系统是将您的中心系统同国家局监控司及国家信息中心数据库相融合，成为可以满足区/县、市、省、国家各级环境监控及工作业务需求的无缝、灵活、低成本的解决方案。基于无线数据传输的环境在线监测子系统以其快速性和实时性，为“一控双达标”后控制污染的反弹提供了有效的监控手段。
3.4.2 系统特点
系统将污染源在线监测、环境预测、调度指挥、报警投诉、办公自动化等子系统有机地结合在一起，使用方便。
系统采用了先进的无线/有线数据通信技术，采用超强纠错技术，误码率极低，数据可靠、快速、可兼容无线数传、电话线、GSM、宽带网等多种传输方式。
前端受控污染源、市、（区/县）、省、国家四级联网结构，地方各级均可与国家联网。
配置GIS地理信息系统软件，能方便地在电子地图上查找（人工或自动)污染源的信息，对污染进行分析、预测。
系统软件采用B/S（Browse/Server)模式，与环保工作紧密结合，可调取在线传输?系统单位的数据及无安装在线设备单位的污染源资料的录入。
各类传感器可直接与我公司智能终端站相接，减少了中间环节，提高了系统的可靠性。
系统采用无线数传等快速调数方式，数据采集速度快速，每个端站的数据采集的时间<=5秒，10分钟即可对全部在线端站进行一遍轮询。
系统具有故障的自诊断性，能快速判断故障点并迅速排除，缩短寻找故?障点的时间。
系统运行费用低，仅需上缴无线频率资源使用费。
系统可显示污染物10分钟、日、月、年等曲线，能与其污控设施运行状态图相结合，比较同一时段内的情况。
系统软件与环保单位办公自动化相结合，实现无纸化办公。
系统留有与烟尘黑度监控系统的数据接口，可对企业从烟尘黑度、烟尘浓度/流量、烟尘处理设施运行状态等多方面进行自动综合分析。
系统采用模块化设计，组合灵活方便。
3.4.3 系统主要功能
水质监测管理系统。各种统计图表对水环境数据进行横向的同年各个监测点的数据进行分析，以及纵向的对历年数据进行同比分析。
环境噪声监测管理系统。环境噪声监测管理分区域环境噪声和功能区环境噪声两种。该系统就是对各个区域采集的数据进行汇总分析，按照环境噪声的管理标准分为三个等级，并在显示时分别注以不同的颜色。
空气污染管理系统。对空气污染的监测分三个监测点，每周进行数据采集监测。该系统提供了整套系统中最为完备的查询和统计方式，除了上述的各种查询统计方法外还提供了对各监测点的不同指标按一年52周排列的折线图，以及同一指标不同监测点的折线图，以便于对比分析。
污染源企业管理系统。污染源企业是整套系统中数据最为完备，数据量最为庞大的部分。主要是因为原有的MIS系统就比较完备。该系统原有的MIS系统部分完全吸收进来并辅以GIS的空间查询、空间搜索、空间分析。
排污管网等地表水管理系统。排污管网系统由三部分组成：压力泵站、压力管、重力管。系统主要对这三部分的属性、数据进行查询分析。
数据库接口系统。系统后台数据库采用Microsoft公司的SQL-server系统。考虑到对原有各种环保MIS系统的兼容，系统的各子系统都提供了数据的导入功能，以及数据的直接手工录入及管理功能。
显示更新时间。系统更新时间由用户设定，最小更新时间为1min；所有数据以系统更新周期为基准定时更新所有数据。
显示内容。系统显示画面一般由系统菜单、静态位图、动态矢量图等构成，操作方式包括按钮、快捷键、文本框、复选框、选项按钮、下拉框、列表框等，并提供完整的帮助提示；对于数据的显示最小可以具体到每一个仪表，?可以把数据的流向和任何一个仪表的通讯状况直观的显示出来。
报警／事件。报警／事件具有优先显示权，除在监控画面上单点显示外，对报警或事件状况可以进行列表显示，表中包括标志符(位号)、数值、说明、报警时间和消警时间(年、月、日、时、分、秒)、位置等。报警具有容易引起警觉的声响输出，并且可以选择语音提示功能；报警声响既可以因为信号的正常而消除，也可由操作员直接消除；对过程变量可以设定多个等级的报警限。报警的信息还可以通过多种方式进行扩展：输出到扬声器，发送EMAIL，?发送报警短消息到有关人员等等。
趋势显示。趋势显示包括实时趋势和历史趋势。
数据显示。各监测站在操作运行过程中不断将环保参数如流量、TOC(DOC)、PH值等通过网络上传，用户既可以以数字的方式显示实时值、累积值、计划值等，可用表格、棒图显示，还可进行组显示、特定显示等。
诊断。系统具有自诊断工具，能进行常规性和预防性诊断维护。诊断过程及结果在屏幕上显示并记录。
操作记录。系统在操作过程中，组态变化、重要环保参数的变化和设备运行状态的改变等都应及时记录，记录的数据包括各种操作记录。操作记录值存于操作记录文件中，被授权用户可以查找所有操作记录。
中心站处理能力。调度中心计算机监控系统主要完成整个监控网络的数据采集和监控管理任务，将各点现场监控仪表传送来的数据信息进行处理、分析及存档，并向现场监控仪表发送调度及控制命令。
对各现场监控仪表数据的实时采集、处理和存储。
显示各现场监控仪表动态工艺流程图。
实时和历史数据趋势图、棒状图及其它画面显示。
现场的工艺变量、全线工艺设备运行状态进行监视。
下达调度和操作命令。
报警和事件管理。
各种报表的生成和打印。
网络监视及管理。
