【畢業(yè)學(xué)位論文】（Word原稿）基于組態(tài)技術(shù)的環(huán)境污染在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計-軟件工程

碩士學(xué)位論文 （專業(yè)學(xué)位） 基于組態(tài)技術(shù)的環(huán)境污染 在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 二一年十月 姓 名：關(guān)文波 學(xué) 號： 0921170370 所在院系：軟件學(xué)院 職業(yè)類型：工程碩士 專業(yè)領(lǐng)域：軟件工程 指導(dǎo)教師：張苗苗 副指導(dǎo)教師：郭東恩 二 一三年十二 月 in 2013 0921170370 of 基于組態(tài)技術(shù)的環(huán)境污染在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 關(guān)文波 同濟大學(xué) 位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本人完全了解同濟大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意如下各項內(nèi)容：按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，并采用影印、縮印、掃描、數(shù)字化或其它手段保存論文；學(xué)校有權(quán)提供目錄檢索以及提供本學(xué)位論文全文或者部分的閱覽服務(wù)；學(xué)校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國家有關(guān)部門或者機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版；在不以贏利為目的的前提下，學(xué)?？梢赃m當(dāng)復(fù)制論文的部分或全部內(nèi)容用于學(xué)術(shù)活動。 學(xué)位論文 作者簽名： 年 月 日 同濟大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的、已公開發(fā)表或者沒有公開發(fā)表的作品的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： 年 月 日同濟大學(xué) 碩士學(xué)位論文 摘要 I 摘要 隨著全球工業(yè)化進程的飛速發(fā)展和全球人口的急劇增加，全球環(huán)境的日益惡化引起了世界各國的高度重視。環(huán)境監(jiān)測是把握環(huán)境質(zhì)量狀況、預(yù)測污染發(fā)展趨勢的重要手段，也是為各級政府管理部門和民眾提供環(huán)境信息的主要依據(jù)。 本文分析 研究了設(shè)計開發(fā)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的所設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)，研究當(dāng)前比較流行的組態(tài)軟件技術(shù)，以及組態(tài)軟件在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的相關(guān) 運用 實踐，同時對信技術(shù)進行了研究，為系統(tǒng)實現(xiàn)在線監(jiān)測通信打下了基礎(chǔ)。然后以 K 市環(huán)保局為例，深入 分析研究了環(huán)境污染監(jiān)測方面的知識，以及國家相關(guān)的文件，結(jié)合實際對系統(tǒng)需求做了深入詳細的分析。本文以成熟的產(chǎn)品“力控”組態(tài)軟件為開發(fā)平臺， 結(jié)合 環(huán)境污染監(jiān)測的系統(tǒng)的實際需求，進行了詳細的設(shè)計和實現(xiàn)。通過對本課題的研究，進一步了解有 組態(tài)軟件 技術(shù)的發(fā)展和在實際應(yīng)用中 的方法以及相關(guān)知識技術(shù) 。 依照軟件工程定義的軟件開發(fā)流程，從需求分析開始，經(jīng)過需求調(diào)研形成需求， 并 在此基礎(chǔ)上 對系統(tǒng)進行了 系統(tǒng)總體設(shè)計、各功能模塊的設(shè)計，最終實現(xiàn)了一個 完整的基于組態(tài)技術(shù)的環(huán)境污染在線監(jiān)測 系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞： 組態(tài)技術(shù)，環(huán)境污染，在線監(jiān)測， I of of is an to of of to of of in of as as of in to to as an of of to do a In a as a of of a on of in of In of to on of to a on 濟大學(xué) 碩士學(xué)位論文 目錄 錄 第 1 章 引言 . 1 題背景 . 1 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 1 境污染與監(jiān)測 . 2 態(tài)軟件發(fā)展與應(yīng)用 . 3 文主要研究內(nèi)容 . 5 文結(jié)構(gòu) . 5 第 2 章 相關(guān)技術(shù) . 7 . 7 態(tài)軟件概述 . 7 態(tài)軟件 特點 . 7 態(tài)軟件功能 . 8 內(nèi)外組態(tài)軟件 . 9 . 11 程終端控制技術(shù) . 13 據(jù)庫技術(shù) . 15 第 3 章 系統(tǒng)需求分析與設(shè)計 . 18 求分析 . 18 . 18 . 20 . 20 . 23 統(tǒng)的配置需求 . 23 計依據(jù) . 24 系統(tǒng)設(shè)計原則 . 24 統(tǒng)設(shè)計 . 25 統(tǒng)的任務(wù)與原則 . 26 統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) . 26 功能模塊設(shè)計 . 28 同濟大學(xué) 碩士學(xué)位論文 基于組態(tài)技術(shù)的環(huán)境污染在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 監(jiān)控中心站設(shè)計 . 29 理信息模塊設(shè)計 . 30 線監(jiān)測設(shè)計 . 30 程控制設(shè)計 . 31 合查詢設(shè)計 . 31 析統(tǒng)計設(shè)計 . 31 控源管理設(shè)計 . 32 . 32 . 32 據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 35 據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 36 第 4 章 系統(tǒng)實現(xiàn) . 41 控組態(tài)軟件簡介 . 41 統(tǒng)實現(xiàn) . 42 統(tǒng)軟件實現(xiàn) . 42 據(jù)采集器 . 52 絡(luò)通訊實現(xiàn) . 53 第 5 章 系統(tǒng)的運行測試 . 56 統(tǒng)啟動界面與登陸 . 56 理信息模塊測試 . 57 控源管理測試 . 58 合查詢測試 . 58 析統(tǒng)計測 . 59 據(jù)維護 . 59 統(tǒng)管理 . 61 頁及退出 . 62 第 6 章 總結(jié)與展望 . 63 結(jié) . 63 望 . 63 致謝 . 64 參考文獻 . 65 個人簡歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果 . 66 第 1 章 引言 1 第 1 章 引言 題背景 近年來，頻繁出現(xiàn)且?guī)缀醺采w全國各地的霧霾天氣，讓空氣中 量屢次刷新記錄，也讓人們對環(huán)境污染痛恨至極。如果說，過去人們對廢水、廢渣和土壤污染、面源污染還沒有強 烈感受的話，霧霾天氣則為每個人敲響警鐘 環(huán)境污染誰都不能獨善其身。環(huán)境保護已經(jīng)成為社會各界的廣泛共識和迫切愿望。2013 年，黨的十八屆三中全會 審議通過了中共中央關(guān)于全面深化改革若干重大問題的決定。全會強調(diào)，建設(shè)生態(tài)文明，必須建立系統(tǒng)完整的生態(tài)文明制度體系，用制度保護生態(tài)環(huán)境。要健全自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度和用途管制制度，劃定生態(tài)保護紅線，實行資源有償使用制度和生態(tài)補償制度，改革生態(tài)環(huán)境保護管理體制。 信息化是當(dāng)今世界經(jīng)濟和社會發(fā)展的大趨勢，也是我國產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級和實現(xiàn)工業(yè)化、現(xiàn)代化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。信息技術(shù)、信息 化發(fā)展水平，已成為衡量一個國家或地區(qū)綜合實力和競爭力的顯著標(biāo)志之一。 環(huán)境監(jiān)測是把握環(huán)境質(zhì)量狀況、預(yù)測污染發(fā)展趨勢的重要手段，也是為各級政府管理部門和民眾提供環(huán)境信息的主要依據(jù)。為了實現(xiàn)轄區(qū)控制排污、改善環(huán)境質(zhì)量的目標(biāo)，各省市普遍開展了排污口在線監(jiān)控工作，極大地提升了環(huán)境管理水平。 隨著我國環(huán)境保護事業(yè)的發(fā)展，環(huán)境管理工作不斷深化，信息化已成為提高環(huán)境管理與決策水平的重要技術(shù)基礎(chǔ)。隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國環(huán)境信息化建設(shè)工作也得到了較快發(fā)展，以國家級環(huán)境信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為中樞、省級環(huán)境信息網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)為骨干、城市級環(huán)境信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為基礎(chǔ)、縣級環(huán)境信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為補充的四級全國環(huán)境信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已初具規(guī)模。環(huán)境信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)、環(huán)境管理辦公自動化應(yīng)用、環(huán)境管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)、地理信息系統(tǒng)應(yīng)用、環(huán)境信息共享和發(fā)布，以及 一系列信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，都取得了很大進展，并在環(huán)境管理工作中得到了廣泛應(yīng)用，為環(huán)境管理和決策提供了良好的技術(shù)服務(wù)與支持。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 中國環(huán)境科學(xué)技術(shù)歷經(jīng) 20 多年的艱苦發(fā)展，成績卓著，然而與工業(yè)發(fā)達國同濟大學(xué) 碩士學(xué)位論文 基于組態(tài)技術(shù)的環(huán)境污染在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 2 家相比，差距仍然很大。在基礎(chǔ)研 究方面，美國、日本、德國、法國等發(fā)達國家，目前已通過數(shù)字地球技術(shù)，把各國的各種自然資源、生態(tài)環(huán)境和污染狀況及動態(tài)發(fā)展趨勢等都展示在平臺上，提供動態(tài)預(yù)測預(yù)報服務(wù)，向公眾公布環(huán)境質(zhì)量狀況；并建立了高度發(fā)達的環(huán)境信息網(wǎng)絡(luò)。這對于政府的決策和對環(huán)境保護的有效指導(dǎo)意義重大。目前中國還難以實現(xiàn)大范圍內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量動態(tài)預(yù)則、預(yù)報。同時，中國在一部分環(huán)境科學(xué)研究領(lǐng)域，如高性能的防止污染技術(shù)、混合和復(fù)合狀態(tài)的毒理作用、地球環(huán)境變化、環(huán)境基準(zhǔn)、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)及環(huán)境動態(tài)預(yù)測預(yù)報等方面的研究還相當(dāng)薄弱，有的甚至還是空白。 隨著信息化工作的 不斷深入，我國城市環(huán)境信息系統(tǒng)的建設(shè)已經(jīng)全面展開，部分城市已經(jīng)建立了比較完善的環(huán)境信息管理，對整個環(huán)保工作效率的提高、工作手段的豐富，起到了很好的作用。 該項目是以和地方環(huán)保局合作為基礎(chǔ)，目前各地市環(huán)保局環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)處于啟動階段，自身實際條件和技術(shù)力量相對薄弱，結(jié)合環(huán)境信息系統(tǒng)的建設(shè)需求，根據(jù)目前各地市環(huán)保局環(huán)境信息管理系統(tǒng)建設(shè)情況：大多數(shù)環(huán)保局環(huán)境信息系統(tǒng)已建立了相應(yīng)速率的數(shù)字光纖用于本單位外網(wǎng)辦公需要以及傳輸水質(zhì)自動監(jiān)測站、重點污染源、城市空氣自動監(jiān)測站以及汽車尾氣的在線監(jiān)控數(shù)據(jù)；已經(jīng)配有內(nèi)部管 理服務(wù)器和 理服務(wù)器，以及與外網(wǎng)連接的路由器、交換機以及防火墻，這些基礎(chǔ)設(shè)施的建立為保證重點污染源在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的順利接入奠定了良好的基礎(chǔ) 境污染與監(jiān)測 環(huán)境污染（ 指人類直接或間接地向環(huán)境排放超過其自凈能力的物質(zhì)或能量，從而使環(huán)境的質(zhì)量降低，對人類的生存與發(fā)展、生態(tài)系統(tǒng)和財產(chǎn)造成不利影響的現(xiàn)象。具體包括：水污染、大氣污染、噪聲污染、放射性污染等。隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展和人民生活水平的提高，環(huán)境污染也在增加，特別是在發(fā)展中國家。 環(huán)境污染問題越來 越成為世界各個國家的共同課題之一。 人類一直以為地球上的水和空氣是無窮無盡的，所以不擔(dān)心把千萬噸廢氣送到天空去，又把數(shù)以億噸計的垃圾倒進江河湖海。大家都認為世界這么大，這一點點廢物算什么，我們錯了，其實地球雖大（半徑 6371 千米），但生物只能在海拔 8 千米到 米的范圍內(nèi)生活，而占了 95%的生物都只能生存在中間約 3 千米的范圍內(nèi)，人們竟肆意地從三方面來污染這有限的生活環(huán)境。 陸地污染：垃圾的清理成了各大城市的重要問題，每天千萬噸的垃圾中，很多是不能焚化或腐化的，如塑料、橡膠、玻璃等人類的第一號敵人。 海洋污 染：主要是從油船與油井漏出來的原油，農(nóng)田用的殺蟲劑和化肥，工第 1 章 引言 3 廠排出的污水，礦場流出的酸性溶液；它們使得大部分的海洋湖泊都受到污染，結(jié)果不但海洋生物受害，就是鳥類和人類也可能因吃了這些生物而中毒。水是生命之源 ,我們更需要保護它。 空氣污染：這是最為直接與嚴(yán)重的了，主要來自工廠、汽車、發(fā)電廠等放出的一氧化碳和硫化氫等，每天都有人因接觸了這些污濁空氣而染上呼吸器官或視覺器官的疾病。近年來，冬春季節(jié)頻繁出現(xiàn)的“霧霾天氣”，讓大家深受大氣污染的危害。 水污染：是指水體因某種物質(zhì)的介入，而導(dǎo)致其化學(xué)、物理、生物或者放射性污染等方面特性的改變，從而影響水的有效利用，危害人體健康或者破壞生態(tài)環(huán)境，造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。 大氣污染：是指空氣中污染物的濃度達到或超過了有害程度，導(dǎo)致破壞生態(tài)系統(tǒng)和人類的正常生存和發(fā)展，對人和生物造成危害。 噪音污染：是指所產(chǎn)生的環(huán)境噪聲超過國家規(guī)定的環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)，并干擾他人正常工作、學(xué)習(xí)、生活的現(xiàn)象。 放射線污染：是指由于人類活動造成物料、人體、場所、環(huán)境介質(zhì)表面或者內(nèi)部出現(xiàn)超過國家標(biāo)準(zhǔn)的放射性物質(zhì)或者射線。 環(huán)境污染監(jiān)測，一般是指三廢：廢水，廢氣，廢渣。但是現(xiàn)實中，很少考慮廢渣，所以主要是檢測 廢水和廢氣。若是化工廠較多，可以從高空排放方面，直接性的降低對附近環(huán)境的污染。廢水主要檢測 氮，總磷，色度，有毒有害金屬。從這些方面入手，也就是最基本得環(huán)境監(jiān)測了。 態(tài)軟件發(fā)展與應(yīng)用 近些年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，工程設(shè)計變得更加完善，使得控制系統(tǒng)更加可靠、方便、快速?？刂萍夹g(shù)人員很熟悉傳統(tǒng)的儀表控制技術(shù)，但缺乏一定的專業(yè)計算機知識；而專業(yè)的計算機技術(shù)人員又往往缺乏實際的控制經(jīng)驗及關(guān)于儀器儀表的知識。為了逾越這個橫亙在控制技術(shù)人員和計算機技術(shù)人員之間的障礙，工業(yè)組態(tài)軟件應(yīng)運而生，由于 利用工業(yè)組態(tài)軟件可以提供一個良好的人機界面，相對降低了對于控制技術(shù)專業(yè)人員的計算機技術(shù)要求，使得技術(shù)人員可用最簡單的方法設(shè)計符合實際要求的控制系統(tǒng)。 (1) 組態(tài)軟件相關(guān)基本概念 組態(tài)的概念是使用軟件工具對計算機及軟件的各種資源進行配置，達到使計算機或軟件按照預(yù)先設(shè)置自動完成特定任務(wù)，滿足使用者要求的目的。組態(tài)軟件指同時可以進行數(shù)據(jù)采集與過程控制的某些專用軟件，其中預(yù)設(shè)置各種各樣的軟件模塊，用以實現(xiàn)和完成控制系統(tǒng)的各項功能。并且可以為工業(yè)控制過程中提供同濟大學(xué) 碩士學(xué)位論文 基于組態(tài)技術(shù)的環(huán)境污染在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 4 良好的人機界面及相對簡潔的使用方法，以比較靈活的組態(tài)方式 ，而不是編程方式來進行數(shù)據(jù)采集和過程控制。組態(tài)軟件另一個強大的功能是可以支持不同硬件廠家的計算機和 I/O 設(shè)備，提供軟、硬件幾乎全部的常用接口，并可以與相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或工控機結(jié)合，將控制效果上傳至網(wǎng)絡(luò)或相應(yīng)的計算機?？傮w上，組態(tài)軟件具有實時多任務(wù)、接口開放、使用靈活、功能多樣、運行可靠等特點 10。 (2) 組態(tài)軟件的發(fā)展概況 組態(tài)軟件產(chǎn)品于 80 年代初在國外出現(xiàn)，比如 司的 態(tài)軟件、澳大利亞 司的 態(tài)軟件、德國 態(tài)軟件都是業(yè)界中功能強大、使用率較高的知名軟件。這些軟件產(chǎn)品在 80 年代末期即進入我國，但在 90 年代中期之前，組態(tài)軟件在我國的應(yīng)用并不普及。究其原因，大致有以下幾點： 首先，國外組態(tài)軟件價格普遍偏高導(dǎo)致國內(nèi)應(yīng)用率較低，其次，國內(nèi)科技工作者對國外組態(tài)軟件了解不到位，甚至寧愿花費較大的精力，做較為繁冗的上位機編程開發(fā)，也拒絕采用組態(tài)軟件；最重要的原因是因為當(dāng)時國內(nèi)工業(yè)自動化和信息技術(shù)應(yīng)用的水平還不高，組態(tài)軟件所能提供的技術(shù)支持遠遠超過在國內(nèi)工業(yè)要求和水平，因此組態(tài)軟件市場需求并不高，這是導(dǎo)致組態(tài)軟件普及率不高的主要原 因。 近些年來，隨著我國工業(yè)自動化的發(fā)展，組態(tài)軟件的應(yīng)用越來越受到技術(shù)人員的重視， 幾家工 控軟件公司也陸續(xù)設(shè)計出我國國產(chǎn)的組態(tài)軟件，廣泛的使用于工業(yè)控制當(dāng)中。值得驕傲的是，國產(chǎn)化的組態(tài)軟件產(chǎn)品正在成為市場上的一支生力軍，比如力控、易控、組態(tài)王、天工、虎翼等。 (3) 組態(tài)軟件的發(fā)展方向 首先，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，組態(tài)軟件將會進一步提高數(shù)據(jù)連接速度，同時增強控制精度和穩(wěn)定性。其次，在未來的軟件設(shè)計中，組態(tài)軟件將趨向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。如組態(tài)軟件將具有支持 程訪問功能。另外，組態(tài)軟件將在嵌入式整 體方案中發(fā)揮更大的作用，也就是將組態(tài)軟件向小型化方向發(fā)展，需要強調(diào)的是，組態(tài)軟件向小型化發(fā)展并不是弱化其固有的功能，正相反，是對其開發(fā)提出了更高的要求。最后，隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，工程技術(shù)人員的設(shè)計水平不斷加強，用戶對組態(tài)軟件的要求將不僅要求具有良好的人機界面，而且要加入更加實用的功能，如將比較先進的控制策略（專家控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等）應(yīng)用于組態(tài)軟件中去等。 總體來說，組態(tài)軟件在進入工業(yè)生產(chǎn)控制領(lǐng)域之初是頗受懷疑的，在其發(fā)展過程中，經(jīng)歷過重重艱難之后，組態(tài)軟件已能廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)控制領(lǐng)域 當(dāng)中，并在未來的科學(xué)研究中得到長足而廣闊的發(fā)展。在我國，國外產(chǎn)品由于價格昂貴第 1 章 引言 5 及語言問題，正在逐漸失去市場。我國國產(chǎn)的組態(tài)軟件開發(fā)由于主要是在借鑒國際同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，起點明顯比國外高，發(fā)展速度也快，將在我國工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。 文主要研究內(nèi)容 環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)是由污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)、主要水域水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)、城市空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)、城市噪音監(jiān)測系統(tǒng)、和監(jiān)測中心組成的監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可進行自動采樣、對主要污染因子進行在線監(jiān)測；掌握城市污染源排放情況及污染排放總量，監(jiān)測數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)江h(huán) 保監(jiān)測中心；由監(jiān)測中心的服務(wù)器進行數(shù)據(jù)匯總、整理和綜合分析；監(jiān)測信息傳至環(huán)保局，由環(huán)保局對污染源進行監(jiān)督管理。本課題是在研究國內(nèi)外一些環(huán)境污染監(jiān)測系統(tǒng)和一些應(yīng)用在已經(jīng)實施的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)上的成熟技術(shù)，結(jié)合自身所學(xué)，立足于 出的對環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)部分模塊的需求分析和實現(xiàn)的初步研究，主要涉及以下內(nèi)容： 1）整合 時監(jiān)視重點污染源瞬時流量、累積流量、污染物濃度、污染物排放總量等數(shù)據(jù)，實時控制現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)；并將全市大氣和水自動監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)江h(huán)保局中心控制室。 2）實現(xiàn)各類 監(jiān)測數(shù)據(jù)的接收、顯示、統(tǒng)計、自動綜合分析、存儲、應(yīng)用、發(fā)布等。 3）利用 數(shù)據(jù)庫的接口功能，在電子地圖上直觀地生成可視化的計算結(jié)果圖表。 4）選用先進的開發(fā)技術(shù)，應(yīng)用系統(tǒng)操作簡便、人機界面友好，適合各層面人員操作使用； 5）具有超前的設(shè)計理念，根據(jù)環(huán)境管理工作的發(fā)展和要求，能夠隨時進行擴充，并應(yīng)兼容現(xiàn)有的應(yīng)用系統(tǒng)； 6）在網(wǎng)絡(luò)覆蓋面、可靠性、穩(wěn)定性、實時傳輸速度、數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性及安全性、操作界面、建設(shè)投資及系統(tǒng)日常運行費用合理等方面具有良好的體現(xiàn)。 文結(jié)構(gòu) 本文的章節(jié)做如下安排： 第 1 章： 引言。介紹課題的來源、目的和意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及論文研究的主要內(nèi)容。 第 2 章：相關(guān)技術(shù)。主要介紹了組態(tài)軟件技術(shù)與 信技術(shù) 、 碩士學(xué)位論文 基于組態(tài)技術(shù)的環(huán)境污染在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 6 技術(shù) 。 第 3 章：系統(tǒng)需求分析設(shè)計。對系統(tǒng)進行了需求分析，并對系統(tǒng)進行了整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 第 4 章：系統(tǒng)的實現(xiàn)。對系統(tǒng) 的具體 實現(xiàn)了 進行了介紹并對 系統(tǒng)的主要功能模塊進行了詳細的描述 。 第 5 章：系統(tǒng) 運行及測試 。對系統(tǒng)的使用進行詳細說明， 同時對系統(tǒng)的功能進行了測試 。 第 6 章：結(jié)論與展望。提出了系統(tǒng)的特點、不足和展望。第 3 章 系統(tǒng)需求分析和總體設(shè)計 7 第 2 章 相關(guān)技術(shù) 態(tài)軟件 態(tài)軟件概述 組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件。譯自英文 據(jù)采集與監(jiān)視控制）。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它們處在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠動系統(tǒng) ( 態(tài)軟件特點 隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高，計算機在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對工業(yè)自動化的要求越來越高，種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時，當(dāng)工業(yè)被控對象一旦有變動，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個控制項目的不同而使其重復(fù)使用率很低，導(dǎo)致它的價格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時，倘若原來的編程人員因工作變動 而離去時，則必須同其他人員或新手進行源程序的修改，因而更是相當(dāng)困難。通用工業(yè)自動化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實際工程問題提供了一種嶄新的方法，因為它能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程。 組態(tài)軟件在國內(nèi)是一個約定俗成的概念，并沒有明確的定義，它可以理解為“組態(tài)式監(jiān)控軟件”?！敖M態(tài)（ 的含義是“配置”、“設(shè)定”、“設(shè)置”等意思，是指用戶通過類似“搭積木”的簡單方式來完成自己所需要的軟件功能，而不需要編寫計算機程 序，也就是所謂的“組態(tài)”。它有時候也稱為“二次開發(fā)”，組態(tài)軟件就稱為“二次開發(fā)平臺”。“監(jiān)控（ ，即“監(jiān)視和控制”，是指通過計算機信號對自動化設(shè)備或過程進行監(jiān)視、控制和管理。 同濟大學(xué) 碩士學(xué)位論文 基于組態(tài)技術(shù)的環(huán)境污染在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 8 組態(tài)軟件是有專業(yè)性的。一種組態(tài)軟件只能適合某種領(lǐng)域的應(yīng)用。組態(tài)的概念最早出現(xiàn)在工業(yè)計算機控制中，如： 散控制系統(tǒng)）組態(tài)、 編程控制器）梯形圖組態(tài)；人機界面生成軟件就叫工控組態(tài)軟件。在其他行業(yè)也有組態(tài)的概念，如 。不同之處在于，工業(yè)控制中形成的組態(tài)結(jié)果是用在實時監(jiān)控的。從表面上看，組態(tài)工具的運行程序就是執(zhí)行自己特定的任務(wù)。工控組態(tài)軟件也提供了編程手段，一般都是內(nèi)置編譯系統(tǒng)，提供類 的支持 在有的組態(tài)軟件甚至支持 C#高級語言。 組態(tài)軟件大都支持各種主流工控設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。對應(yīng)于原有的 機接口軟件， 概念，組態(tài)軟件還是一個使用戶能快速建立自己的 軟件工具或開發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶通過手工或委托第三方編寫用，開發(fā)時間長，效率低，可靠性差；或者購買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進行數(shù)據(jù)交互，升級和增加功能都受到嚴(yán)重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)使用戶可以利用組態(tài)軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、 訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對 I/O 設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容。 組態(tài)（ 模塊化任意組合。通用組態(tài)軟件主要特點： 1延續(xù)性和可擴充性。用通用組態(tài)軟件開 發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級； 2封裝性（易學(xué)易用），通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對于用戶，不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個復(fù)雜工程所要求的所有功能； 3通用性，每個用戶根據(jù)工程實際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（ 能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的 I/O 放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據(jù)處理 、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。 態(tài)軟件功能 組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，它解決了控制系統(tǒng)通用性問題。其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時第 3 章 系統(tǒng)需求分析和總體設(shè)計 9 支持各種硬件廠家的計算機和 I/高可靠的工控計算機和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟硬件的全部接口，進行系統(tǒng)集成。 組態(tài)軟件 通常有以下幾方面的功能： 1強大的界面顯示組態(tài)功能。目前，工控組態(tài)軟件大都運行于 境下，充分利用 圖形功能完善界面美觀的特點，可視化的 m 風(fēng)格界面、豐富的工具欄，操作人員可以直接進人開發(fā)狀態(tài)，節(jié)省時間。豐富的圖形控仵和工況圖庫，既提供所需的組件，又是界面制作向?qū)АＬ峁┙o用戶豐富的作圖工具，可隨心所欲地繪制出各種工業(yè)界面，并可任意編輯，從而將開發(fā)人員從繁重的界面設(shè)計中解放出來，豐富的動畫連接方式，如隱含、閃爍、移動等等，使界面生動、直觀。 2良好的開放性。社會化的大生產(chǎn)，使得系統(tǒng) 構(gòu)成的全部軟硬件不可能出自一家公司的產(chǎn)品，“異構(gòu)”是當(dāng)今控制系統(tǒng)的主要特點之一。開放性是指組態(tài)軟件能與多種通信協(xié)議互聯(lián)，支持多種硬仵設(shè)備。開放性是衡量一個組態(tài)軟件好壞的重要指標(biāo)。 組態(tài)軟件向下應(yīng)能與低層的數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信，向上能與管理層通信，實現(xiàn)上位機與下位機的雙向通信。 3豐富的功能模塊。提供豐富的控潲功能庫，滿足用戶的測控要求和現(xiàn)場要求。利用各種功能模塊，完成實時監(jiān)控 產(chǎn)生功能報表 顯示歷史曲線、實時曲線、提俠報警等功能，使系統(tǒng)具有良好的人機界面，易于操作，系統(tǒng)既叫適用于單機集中式控制、 布式控 制，也可以是帶遠程遇信能力的遠程測控系統(tǒng) 4強大的數(shù)據(jù)庫。配有實時數(shù)據(jù)庫，可存儲各種數(shù)據(jù)，如模擬量、離散量、字符型等，實現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。 5可編程的命令語言。有可編程的命令語言，使用戶可根據(jù)自己的需要編鸞程序，蹭強圖形界面 6周密的系統(tǒng)安全防范，對不同的操作者，賦予不同的操作權(quán)眼，保證整個系統(tǒng)的安全可靠運行。 7仿真功能捉供強大的仿真功能使系統(tǒng)并行設(shè)計，從而縮短開發(fā)周期。 內(nèi)外組態(tài)軟件 1國外組態(tài)軟件 1） 維公司） 是 產(chǎn)管理”部的一個運營單位，是全球工業(yè)自動化軟件的領(lǐng)先供應(yīng)商。 件是最早進入中國的組態(tài)軟件。在 80 年代末、 90年代初，基于 件曾讓我們耳目一新，并且 同濟大學(xué) 碩士學(xué)位論文 基于組態(tài)技術(shù)的環(huán)境污染在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 10 供了豐富的圖庫。但是，早期的 件采用 式與驅(qū)動程序通信，性能較差，最新的 已經(jīng)完全基于 32 位的 臺，并且提供了 持。 2） 能設(shè)備公司由美國通用電氣公司（ 日本 供自動化硬件和軟件解決方案，幫助用戶降低成本，提高效率并增強其盈利能力。 司以 態(tài)軟件起家， 1995 年被愛默生收購，現(xiàn)在是愛默生集團的全資子公司， 件提供工控人員熟悉的概念和操作界面，并提供完備的驅(qū)動程序（需單獨購買）。上世紀(jì) 90 年代末， 司重新開發(fā)內(nèi)核，并將重新開發(fā)新的產(chǎn)品系列命名為 ， 供了強大的組態(tài)功能，將 有的 言改為 并且在內(nèi)部集成了微軟的 發(fā)環(huán)境。為了解決兼容問題， 面提供了程序叫 以直接在 運行 序。 產(chǎn)品與 操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)進行了緊密的集成。 是 織的發(fā)起成員之一。 件和驅(qū)動程序同樣需要單獨購買。 2002 年， 司又從愛默生集團手中，將 司收購。 2009 年 12 月 11 日，通用電氣公司（紐約證券交易所： 司宣布，兩家公司完成了 動化公司合資公司的解散協(xié)議。根據(jù)該協(xié)議，合資公司業(yè)務(wù)將按照其起初來源和比例各自歸還給其母公司，該協(xié)議并使股東雙方得以將重點放在其各自現(xiàn)有業(yè)務(wù)，謀求在其各自專長的核心業(yè)內(nèi)的發(fā)展。目前， 原 司產(chǎn)品均歸 能平臺（ 3） 雅特集團（ 世界領(lǐng)先的提供工業(yè)自動化系統(tǒng)、設(shè)施自動化系統(tǒng)、實時智能信息和新一代 獨立供應(yīng)商。 司 的 是較早進入中國市場的產(chǎn)品。 有簡潔的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序員，而不是工控用戶。 供了類似 與 同的是， 腳本語言并非是面向?qū)ο蟮?，而是類似?C 語言，這無疑為用戶進行二次開發(fā)增加了難度。 4） 門子自動化與驅(qū)動集團 (A&D）是西門子股份公司中最大的集團之一，是西門子工業(yè)領(lǐng)域的重要組成部分。 是一套完備的組態(tài)開發(fā)環(huán)境， 供類 C 語言的腳本，包括一個調(diào)試環(huán)境。 嵌 持，并可對分布式系統(tǒng)進行組態(tài)。但 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用戶最好經(jīng)過 培訓(xùn)以掌握 應(yīng)用。 5） 艾斯苯公司） 第 3 章 系統(tǒng)需求分析和總體設(shè)計 11 斯苯公司（ 是一個為過程工業(yè)（包括化工、石化、煉油、造紙、電力、制藥、半導(dǎo)體、日用化工、食品飲料等工業(yè)）提供企業(yè)優(yōu)化軟件及服務(wù)的領(lǐng)先供應(yīng)商 . 2國內(nèi)組態(tài)軟件 1） 縱橫科技（ 發(fā)，實用性強，性價比高，市場主要搭配 件使用。 2）世紀(jì)星：由北京世紀(jì)長秋科技有限公司開發(fā)。產(chǎn)品自 1999 年開始銷售。 3）三維力控：由北京三維力控科技有限公司開發(fā)，核心軟件產(chǎn)品初創(chuàng)于 1992年。 4）組態(tài)王 北京亞控科技發(fā)展有限公司開發(fā)，該公司成立于 1997年。 1991 年開始創(chuàng)業(yè)， 1995 年推出組態(tài)王 本，本，每年銷量在 10,000 套以上，在國產(chǎn)軟件市場中市場占有率第一。 5）紫金橋 紫金橋軟件技術(shù)有限公司開發(fā)，該公司是由中石油大慶石 化總廠出資成立。 據(jù)傳輸設(shè)備（ 稱數(shù)據(jù)傳輸單元，是專門用于將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為據(jù)或?qū)?據(jù)轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)通過無線通信 網(wǎng)絡(luò)進行傳送的無線終端設(shè)備。 硬件主要包括 制模塊、無線通訊模塊以及電源模塊部分 。 核心功能 1）內(nèi)部集成 P 協(xié)議棧 部封裝了 號協(xié)議以及 P 協(xié)議棧并且具有 嵌入式操作系統(tǒng) ，從硬件上，它可看作是嵌入式 無線 結(jié)合；它具備 號上網(wǎng)以及 P 數(shù)據(jù)通信的功能。 2）提供串口數(shù)據(jù)雙向轉(zhuǎn)換功能 供了串行