一种基于物联网技术的页岩气环保监测与环境预警系统的制作方法

1.本实用新型涉及到页岩气勘探开采技术领域，具体涉及一种基于物联网技术的页岩气环保监测与环境预警系统。


背景技术：

2.页岩气作为清洁能源，其开发利用将节约和替代大量煤炭和石油资源，有利于减少二氧化碳排放量，改善生态环境，对带动我国经济发展、优化能源结构和保障能源安全具有重要意义。但页岩气开发是一把双刃剑，带来经济效益的同时也会对环境安全产生影响。页岩气藏渗透性低，打造水平井和丛式井以及水力压裂是页岩气开发的主体技术，造成了页岩气开发比常规天然气开发有更大的资源消耗和生态环境影响。
3.页岩气开发污染源主要出现在施工期和运营期，包括：(1)钻井废水、压裂返排液、采气废水等废水产生量较大，处理难度高，处理不当可能引发环境污染；(2)水基钻屑、油基钻屑、废弃原料桶等固体废物产生量大，钻屑固化填埋对地下水环境具有潜在的威胁；(3)页岩气开采过程中可能存在甲烷泄漏；(4)钻井、压裂试气、采气噪声对居民生活产生一定影响。
4.因此，为及时掌握页岩气开发对环境的影响，需要建立环境监测信息系统，以长期对废水、废气、噪声等进行监控，从而强化污染源的现场监督管理，准确及时地记录和掌握污染源排放情况，预防和及时发现污染事故，实施统一有效的监督管理，为环境综合决策提供技术支持，解决页岩气开采过程中的环境问题，确保地方环境安全。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种基于物联网技术的页岩气环保监测与环境预警系统，该系统利用物联网技术，针对废水、废气、噪声等污染源，实现对监测点位污染信息的自动获取。
6.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
7.一种基于物联网技术的页岩气环保监测与环境预警系统，其关键在于：包括监控信息平台、脱水站监测子系统与采出水处理站监测子系统，所述监控信息平台通过网络通讯模块与脱水站监测子系统和采出水处理站监测子系统进行信息交互；
8.所述脱水站监测子系统包括第一控制器，在该第一控制器的输入端组上通过第一通讯模块连接有第一废气监测模块、第一废水监测模块、第一噪声监测模块与第一视频监控模块，在所述第一控制器的输出端上连接有第一显示模块，所述第一控制器还与所述网络通讯模块通讯互联；
9.所述采出水处理站监测子系统包括第二控制器，在该第二控制器的输入端组上通过第二通讯模块连接有第二废气监测模块、第二废水监测模块、第二噪声监测模块与第二视频监控模块，在所述第二控制器的输出端上连接有第二显示模块，所述第二控制器还与所述网络通讯模块通讯互联。
10.进一步的，所述监控信息平台还通过无线通讯模块连接有移动监控终端。
11.进一步的，所述监控信息平台通过串口通讯模块与生产中心服务器进行信息交互。
12.进一步的，所述第一视频监控模块包括分布于脱水站围墙四角、工艺区四角、仪控室、通讯机房的若干第一摄像头。
13.进一步的，所述第二视频监控模块包括分布于mbr膜池、加药罐区、外围通道、大门、排放口、污水池、离子气浮池、配电房门口的若干第二摄像头。
14.进一步的，所述监控信息平台设置有监测数据显示模块、数据超标报警模块、数据报表生成模块、数据分析模块、gis空间展现模块以及系统管理模块。
15.本实用新型的显著效果是：
16.本系统利用物联网技术构建页岩气开采区的污染源自动监测管理体系，针对废水、废气、噪声等污染源设置在线监测设备，实现了对监测点位污染信息的自动获取；通过智能感知和获取污染因子排放数据，实现了对污染源全覆盖、全自动、全天候的监控，提高了页岩气开采过程环境风险监测、防控水平。
附图说明
17.图1是本实用新型的原理框图。
具体实施方式
18.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。
19.如图1所示，一种基于物联网技术的页岩气环保监测与环境预警系统，包括监控信息平台、脱水站监测子系统与采出水处理站监测子系统，所述监控信息平台通过网络通讯模块与脱水站监测子系统和采出水处理站监测子系统进行信息交互，监控信息平台通过脱水站监测子系统与采出水处理站监测子系统对页岩气开采区污染源实现全覆盖、全自动、全天候的监控；所述监控信息平台还通过无线通讯模块连接有移动监控终端，从而可在移动监控终端上查看各监控点的实时数据与统计数据以及报警信息，所述监控信息平台通过串口通讯模块与生产中心服务器进行信息交互，实现将各监控数据接入生产中心服务器，有助于实现生产中心服务器对各个作业环节实现全过程、全方位、全天候视频监控，以有效提高现场安全管理水平。具体的：
20.所述监控信息平台设置有监测数据显示模块、数据超标报警模块、数据报表生成模块、数据分析模块、gis空间展现模块以及系统管理模块；
21.其中，所述监测数据显示模块用于查看系统实时监测数据和数据状态；查看某一具体监测点的实时监测信息。实时数据显示检测因子的实时监测数据。
22.所述数据超标报警模块用于在监控发现现场监测因子数据不达标报警时，并及时收集报警信息，形成报警报表，实时发出报警信号。报警种类包括：数据超标报警，数据异常报警，数据缺失报警、设备停运报警等。所述数据超标报警：当在线监测数据超过核定标准时触发报警。所述数据超标报警模块还用于报警信息统计和导出。
23.所述数据报表生成模块用于生成小时数据报表、日数据报表、月数据报表、年数据报表。且能够自动生成报表，并建立界面按各种组合条件生成数据报表。本功能还支持单独
或批量打印，支持报表导出为excel、pdf等通用格式文件。
24.所述数据分析模块用于通过组合条件，查询和下载系统中的时间序列分析图，对于不同的监控分类，提供不同的数据统计分析方式。对不同监测站监测，复合条件筛选出的企业组合等按时间条件(按日、按月、按年、按指定的一段时间等)对每种监测因子同时绘出浓度图、流量图、总量分列图、总量汇总图等多种方式，支持比较和数据统计(最大、最小、平均、求和等)。图表的类型可以有折线图、柱状图等常规显示方式。
25.所述gis空间展现模块用于实现空间数据的集中管理、自动采集和统一的空间服务，将各类环境信息与空间数据可视化和一体化，利用定位系统将环境管理行为与空间数据一体化。电子地图的常规操作、数据定位、统计分析等。以实用化、简捷化、可视化为主要特征，为管理者提供直观、高效、便捷的管理手段，提高环保业务管理能力，综合管理与分析的决策能力。
26.所述系统管理模块用于：管理监测设备，可新增和删除数据采集仪传输设备信息、监测监测点信息、监测点排污口信息；管理监测因子，可新增、编辑、删除监测因子信息；地理信息，系统采用集中式管理的模式，实时显示污染源实时数据、报警信息等；实时监控，能根据用户的选择，实时展示区域内任何污染源数据的实时监测，通过数据和曲线等多种方式展示；历史数据下载支持用户选择任意时间段下载实时数据、小时数据、日均值、月均值、季均值、年均值。
27.所述脱水站监测子系统包括第一控制器，在该第一控制器的输入端组上通过第一通讯模块连接有第一废气监测模块、第一废水监测模块、第一噪声监测模块与第一视频监控模块，在所述第一控制器上连接有第一显示模块与第一存储模块，所述第一控制器还与所述网络通讯模块通讯互联；
28.其中，所述第一废气监测模块用于对脱水站的三甘醇再生炉的废气排放筒进行在线监测，并对废气中的二氧化硫、氧气、氮氧化物、一氧化氮、二氧化氮、颗粒物含量进行检测；所述第一废水监测模块用于对脱水站的废水排放口进行ph值、流量、cod含量、氨氮含量、总磷含量监测；所述第一噪声监测模块用于对脱水站的场界进行噪声监测；所述第一视频监控模块包括分布于脱水站围墙四角、工艺区四角、仪控室、通讯机房的若干第一摄像头，用于对脱水站的重要生产节点进行监测；所述第一显示模块用于对监测数据进行显示，所述第一存储模块用于存储监测数据。
29.所述采出水处理站监测子系统包括第二控制器，在该第二控制器的输入端组上通过第二通讯模块连接有第二废气监测模块、第二废水监测模块、第二噪声监测模块与第二视频监控模块，在所述第二控制器上连接有第二显示模块与第二存储模块，所述第二控制器还与所述网络通讯模块通讯互联；
30.其中，所述第二废气监测模块用于对采出水处理站的废气排放筒进行在线监测，并对废气中的二氧化硫、氧气、氮氧化物、一氧化氮、二氧化氮、颗粒物含量进行检测；所述第二废水监测模块对采出水处理站的废水排放口进行ph值、流量、cod含量、氨氮含量、总磷含量监测；所述第二噪声监测模块用于对采出水处理站的大门、污水处理池进行噪声监测；所述第二视频监控模块包括分布于mbr膜池、加药罐区、外围通道、大门、排放口、污水池、离子气浮池、配电房门口的若干第二摄像头，用于对采出水处理站的重要生产节点进行在线监测；所述第二显示模块对监测数据进行显示，所述第一存储模块用于存储监测数据。
31.本例中，所述第一废水监测模块与第二废水监测模块选用重庆施耐德自动化技术有限公司生产的nipm
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500数据采集传输仪；所述第一噪声监测模块与第二招产生检测模块选用杭州爱华仪器有限公司的isv1101型声级计噪声监测设备；所述第一视屏监控模块与第二视频监控模块选用杭州海康威视数字技术股份有限公司，所述第一控制器与第二控制器采用plc。所述第一通讯模块与第二通讯模块采用串口通讯加光通讯相结合的方式，包括串口监控信息平台、光收发器、光缆、交换机等设备构成。
32.本系统针对页岩气勘探开发项目具有点多面广的特点，实现了分散污染源的集中监督管理，能够准确及时地记录和掌握污染源的排放。
33.本系统还实现了信息实时采集，从数据分析角度考虑，数据更加真实、全面；根据组合条件生成数据报表，可提供更高效、智能的自动化数据分析服务，同时便于临时抽检作业。
34.本系统的应用不需重复建设平台，可根据企业需求灵活增加点位及监测因子。相较于传统的在线监测，本系统将水污染源、大气污染源、噪声源等监测数据以及视频监控集成于同一平台，提高设备及数据的利用程度。同时结合gis地图，实现多维展示，在信息共享方面更加清晰、高效。
35.最后，本系统根据污染源排放情况设置报警阈值，在实际运行过程中，如若出现污染物异常排放情况，实时数据的获取可以全面掌握应急事故变化情况。根据污染源变化情况解析以及应急措施的缓冲能力，可灵活设置报警阈值，并通过无线通讯模块将报警信息发送至移动监控终端，有效提高污染突发事件的预警能力，最大化的为环境监测与管理提供及时、准确科学的依据。
36.通过本系统能够全面及时的掌握页岩开采区周边的大量环境信息，将多点污染源、多项污染因子进行有效集成，形成综合管理、数据统计平台。通过实时在线监测数据分析及比对，可以获悉和把握污染源与环境质量的关联性。
37.与传统的监测系统相比，省去了人工数据统计步骤，同时规避了很多设备落后导致的数据失真等问题。通过该系统采集的数据，可以利用其中的典型数据以及组合条件进行规律性分析，然后通过得出的规律来进行未来的预测以及制定相应的解决措施，为大气污染物预测、地表水环境影响预测以及噪声模拟的参数取值提供了有利的数据支撑。
38.以上对本实用新型所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。