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為了做好漁業(yè)水域預防污染的工作,漁政機構的執(zhí)法人員要經(jīng)常深入污水排放單位,重點宣傳漁業(yè)環(huán)境保護的法律、法規(guī)和依法治污的重要性。發(fā)揮媒體的輿論監(jiān)督作用,利用媒體曝光的已經(jīng)追究了相關人員責任的污染事故,作為典型教材來教育和警示排污單位,幫助他們提高思想認識和法律觀念,并能換位思考問題,認識到提高經(jīng)濟效益不能以犧牲環(huán)境和漁民的利益為代價,要舍棄先污染后治理、爭功近利的舊觀念,樹立先治理無污染、從長計議的新思維,要對社會負責,給后代留下一方凈水。要消除排污單位對超排污水存有的僥幸心理,促使其吸取“亡羊補牢”的教訓,用科學的發(fā)展觀來治理污染。通過對排污單位多渠道、多手段、多方式的宣傳,提高了他們對保護漁業(yè)環(huán)境重要性的認識,增強了他們防治污染的法制觀念和社會責任心,產生了良好的社會效益、生態(tài)效益和經(jīng)濟效益,漁業(yè)污染事故與2006年同期相比下降了80%,漁業(yè)養(yǎng)殖呈現(xiàn)了良好的發(fā)展態(tài)勢。
2提高漁政隊伍保護漁業(yè)環(huán)境的執(zhí)法能力
針對這項執(zhí)法難度大、業(yè)務技術要求高、責任心強的工作,漁政執(zhí)法人員要堅持“三個代表”的重要思想,不斷加強政治思想、道德素養(yǎng)、業(yè)務水平建設,努力學習漁業(yè)環(huán)境保護的法律知識和漁政執(zhí)法的實體法。因管理工作的需要,執(zhí)法人員經(jīng)常和排污單位打交道,要有所為、有所不為,嚴格遵守農業(yè)部漁業(yè)行政執(zhí)法的六條禁令,樹立社會主義榮辱觀;要不斷改進工作方法,強化執(zhí)法能力,提高執(zhí)法水平,完善執(zhí)法措施,內強素質,外樹形象;要善于把握工作的切入點,找準突破口,實行針對性有效管理。為了適應當前預防污染工作的需要,要核準漁政機構檢測水質的法定資質,充實水環(huán)境監(jiān)測的專業(yè)人才;執(zhí)法人員要經(jīng)常到養(yǎng)殖水域監(jiān)測、監(jiān)視和評估水質狀態(tài),對上游來水及水源要加強監(jiān)控,到了汛期要讓漁民對養(yǎng)殖水體加強防護措施,為及時有效地防止污染并推廣無害化養(yǎng)殖提供科學依據(jù)和技術支持,為實現(xiàn)漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)穩(wěn)定,減輕漁業(yè)污染危害奠定基礎。
3履行法定職能,加強對排污單位的監(jiān)管力度
《環(huán)境保護法》第十四條規(guī)定:“縣級以上人民政府環(huán)境保護行政主管部門或者其他依照法律規(guī)定行使環(huán)境監(jiān)督管理權的部門有權對管轄范圍內的排污單位進行現(xiàn)場檢查。”《水污染防治法實施細則》第十八條規(guī)定:“環(huán)境保護部門和海事、漁政管理機構進行檢查時,根據(jù)需要可以要求被檢查單位提供下列情況和資料……”根據(jù)上述規(guī)定,為了確保漁業(yè)水環(huán)境的安全,漁政機構要促使排污單位認真遵守水污染防治的法律、法規(guī),執(zhí)法人員要經(jīng)常深入排污單位進行現(xiàn)場執(zhí)法檢查,要了解他們的生產原料和排污成分,及時查清污染源、污染物和危害程度,發(fā)現(xiàn)問題及早解決,防患于未然。《水污染防治法》第二十八條第二款規(guī)定:“造成漁業(yè)污染事故的,應當接受漁政監(jiān)督管理機構的調查處理。”第五十三條第二款規(guī)定:“造成漁業(yè)污染事故……由事發(fā)地的漁政監(jiān)督管理機構——根據(jù)所造成的危害和損失處以罰款。”上述法律條款明確了漁政機構的調查處理職能。為了依法維護弱勢漁民的權益,有效地預防水質污染,漁政機構要依照法律程序,充分利用法律手段來制約違法排污活動,加大對排污單位的行政處罰力度,讓其痛定思痛,吸取深刻教訓,促使其積極治理污染。
4領導重視,加強配合,綜合治理
漁業(yè)行政主管部門要大力支持漁政機構防治污染的工作,分管領導要親自抓,執(zhí)法人員要積極、大膽、主動地開展工作,依法執(zhí)法、文明執(zhí)法、為民執(zhí)法,努力把部門職能轉換成政府行為。因為預防水污染工作涉及社會的各個層面,要加強同環(huán)境、水警、法院等職能部門的配合,爭取水質檢測機構的支持,引導漁民控制內源性污染,養(yǎng)殖低投飼、效益好、污染少的特種水產品,綜合治理水污染,實現(xiàn)社會的和諧發(fā)展。
系統(tǒng)包括采集控制終端、網(wǎng)關及服務器平臺三大部分。采集控制終端在線采集各項水質參數(shù)并經(jīng)網(wǎng)關傳回服務器平臺,平臺根據(jù)參數(shù)信息做出決策或建議,將決策命令經(jīng)網(wǎng)關發(fā)送給控制終端執(zhí)行,同時將建議信息推送給用戶。系統(tǒng)采用ZigBee網(wǎng)絡和GPRS網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。ZigBee網(wǎng)絡作為低功耗、低復雜度、低成本且能夠自動組網(wǎng)的無線網(wǎng)絡技術,支持傳感器信息采集、傳輸和處理,可以將多點的多個傳感器數(shù)據(jù)利用無線網(wǎng)絡進行通信,同時結合GPRS技術實現(xiàn)遠程監(jiān)控,改變了傳統(tǒng)無線傳感網(wǎng)絡需要依賴有線公共網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)的限制,解決了安裝大量檢測裝置時布線量龐大、線路維護和更改困難的難題,增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。本系統(tǒng)的采集控制終端以STC12C5A60S2單片機作為核心單元,結合溶解氧、pH值、光照度及溫度傳感器,實時在線監(jiān)測池塘中的溶解氧、pH值、光照度、水溫等環(huán)境因子,將實時數(shù)據(jù)通過ZigBee路由器發(fā)送到網(wǎng)關節(jié)點的協(xié)調器,并能夠根據(jù)環(huán)境變化自動驅動或接收平臺的指令來遠程控制增氧機等執(zhí)行機構調節(jié)池塘環(huán)境,盡可能保證養(yǎng)殖品種的最佳生長環(huán)境。系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制方式兼容。當系統(tǒng)檢測到傳統(tǒng)控制被執(zhí)行時,能夠快速切斷所有自動控制部分,這樣能夠保證當控制系統(tǒng)出故障或者需要人工操作時,最大程度地減少危害程度,保障人身和財產安全。
2硬件設計
硬件設計部分主要是采集控制終端和網(wǎng)關節(jié)點的設計。
2.1采集控制終端
采集控制終端由MCU(單片機)、數(shù)據(jù)采集單元、鍵盤輸入及液晶顯示單元、聲光報警、ZigBee路由器及控制單元組成。
2.1.1MCU單元
單片機是采集控制終端的核心,控制并協(xié)調其他單元模塊完成系統(tǒng)的整體功能。此單元負責獲取各路傳感器數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)進行處理和顯示,同時控制執(zhí)行機構工作來實現(xiàn)本地自動控制,這樣還可以避免緊急情況下(比如池塘嚴重缺氧時)由于人為控制不及時而造成的損失。另外單片機還通過ZigBee路由器將數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)關節(jié)點。單片機選用8051系列單片機STC12C5A60S2。此單片機是STC公司的單時鐘/單機器周期的(1T)單片機,是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機,其指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機,但速度快8~12倍。該單片機含60K字節(jié)FLASH,1280字節(jié)RAM,8路高速10位A/D轉換,4個16位定時器,支持雙串口,有EEPROM功能。由于內部含有ADC及EEPROM,簡化了電路設計,增強了系統(tǒng)的健壯性。
2.1.2數(shù)據(jù)采集單元
數(shù)據(jù)采集單元是智能系統(tǒng)的“眼睛”,為系統(tǒng)決策和控制提供主要依據(jù)。而池塘養(yǎng)殖主要的環(huán)境因子包括溶氧量、pH值、光照度、透明度、水溫、重金屬含量、銨鹽、氮鹽、魚池換水周期和魚池消毒用品等,其中以池塘含氧量最為重要。本系統(tǒng)采集溶解氧、pH值、光照度、水溫等信息。目前測定水體溶解氧含量的常用方法有碘量法、氧電極法、電導法、極譜式覆膜電極法和熒光猝滅法等。其中熒光猝滅法測量準確度高、維護方便,故系統(tǒng)采用熒光猝滅型溶解氧傳感器。另外池塘水體pH值也是很重要的環(huán)境因子,系統(tǒng)采用在線玻璃復合電極測量pH值。此外,光照度和水溫也是影響水體溶解氧含量的關鍵因素。不同光照強度、不同水溫下的溶解氧含量是不同的,因此系統(tǒng)要根據(jù)實際溫度和光照強度來設定相應的溶解氧閾值,以使養(yǎng)殖生物的生長環(huán)境處于最佳狀態(tài)。系統(tǒng)采用輸出為0~5V標準信號的集成光照度傳感器和數(shù)字式的溫度傳感器DS18B20。溫度傳感器的輸出為數(shù)字信號,易于處理且抗干擾強。溶解氧傳感器采用基于熒光猝滅原理的美國進口Vernier傳感器,該傳感器具有自動溫度補償及自校準功能且免維護時間長、精度高,其輸出為標準信號0~5V可直接送ADC進行轉換。pH值采集部分包含pH玻璃復合電極、信號放大濾波處理兩大部分。pH玻璃復合電極輸出-420mV~420mV電壓信號,且輸出阻抗高(約為1010Ω),因此需要用運算放大器對其進行阻抗匹配和放大處理。此外,為了給用戶提供池塘的當前水位值,系統(tǒng)還采集池塘的水位信息。此部分也可為水泵供水提供重要依據(jù)。
2.1.3鍵盤輸入及液晶顯示單元
此部分完成和用戶的交互。本單元一方面接收用戶的輸入信息(如各參數(shù)的閾值、工作模式及定時控制的時間等),另一方面,系統(tǒng)采集的各項參數(shù)信息、系統(tǒng)及外設的運行狀態(tài)以及警告建議信息等都可在液晶上實時顯示。通過用戶接口,用戶可以很好地了解系統(tǒng)的工作情況并對其做出適當及時地控制。
2.1.4控制單元
本系統(tǒng)的外接設備有增氧機和投料機。系統(tǒng)可根據(jù)采集的參數(shù)信息進行自動控制,也可由服務器通過遠程發(fā)送的控制命令進行遠程控制。考慮到池塘可能在夜間出現(xiàn)溶氧量低或者需要進行投料操作等,設計了精確定時控制,這樣方便了用戶的操作,節(jié)省了人力。目前的漁業(yè)智能養(yǎng)殖系統(tǒng)一般與傳統(tǒng)的人工控制不兼容。本系統(tǒng)工作時對外部執(zhí)行機構(如增氧機、投料機)進行監(jiān)測,一旦發(fā)現(xiàn)人為操作這些執(zhí)行機構,系統(tǒng)自動由智能控制切換到人工模式。在人工控制結束后可自動進入自動控制,這樣避免了必須切斷智能系統(tǒng)電源進入人工控制。另外,當池塘出現(xiàn)溶氧量嚴重不足時,系統(tǒng)可及時地操作增氧機增氧,避免帶來財產損失。像增氧機和投料機這樣的執(zhí)行機構在強電下工作,對單片機很可能會造成干擾。為了增強系統(tǒng)的抗干擾能力,采用光耦和繼電器進行強弱隔離,這樣增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外,繼電器屬于大功率器件,系統(tǒng)采用大電流輸出芯片ULN2803來驅動繼電器工作。
2.2網(wǎng)關節(jié)點
網(wǎng)關節(jié)點包括ZigBee協(xié)調器、GPRS模塊、電源模塊及單片機單元。網(wǎng)關中的單片機負責GPRS和Zig-Bee網(wǎng)絡之間的雙向數(shù)據(jù)轉換,網(wǎng)關事實上是一個基于GPRS網(wǎng)絡和ZigBee網(wǎng)絡的轉換網(wǎng)關。在近端無線網(wǎng)———ZigBee網(wǎng)絡中,網(wǎng)關作為協(xié)調器,主要負責Zig-Bee網(wǎng)絡的創(chuàng)建、監(jiān)聽路由節(jié)點、與路由節(jié)點雙向通信;在遠端網(wǎng)絡———GPRS網(wǎng)中,網(wǎng)關擔負著GPRS網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收等任務。同時,網(wǎng)關節(jié)點還負責GPRS網(wǎng)絡與ZigBee網(wǎng)絡間數(shù)據(jù)的轉換。
2.2.1ZigBee模塊
ZigBee技術是一種短距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率和低成本的雙向無線通信技術或無線網(wǎng)絡技術,是一組基于IEEE802.15.4無線標準研制開發(fā)的有關組網(wǎng)、安全和應用軟件方面的通信技術。IEEE802.15.4是IEEE針對低速率無線個人局域網(wǎng)制定的無線通信標準,該標準把低功耗、低速率傳輸、低成本作為重點指標,旨在為個人或家庭內不同設備之間低速率無線互聯(lián)提供統(tǒng)一標準。ZigBee技術采用自組織網(wǎng)絡來通信,最大限度地提供數(shù)據(jù)的可靠傳輸。硬件由協(xié)調器、路由器、終端節(jié)點組成,一個網(wǎng)絡里只能有一個協(xié)調器。TI的CC2530芯片具備了實現(xiàn)ZigBee技術的各種底層硬件需求,是真正的一體化解決方案,完全符合ZigBee技術對“節(jié)點”體積小的要求。另外,TI還提供了Z-STACK協(xié)議棧,盡可能減輕了軟件開發(fā)的工作量。考慮到池塘的數(shù)據(jù)采集信息量不大,系統(tǒng)采用ZigBee自組織網(wǎng)絡進行近端無線數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)關中的ZigBee模塊作為協(xié)調器,而采集控制終端中的ZigBee模塊為路由器。
2.2.2GPRS通信模塊
GPRS是通用分組無線服務技術(GeneralPacketRadioService)的簡稱,是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡上開通的一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸技術。GPRS的設計使得它既能支持間歇的爆發(fā)式數(shù)據(jù)傳輸,又能夠支持偶爾的大量數(shù)據(jù)的傳輸。GPRS有以下特點:(1)覆蓋面積廣,基本上在手機能夠打電話的地方都可通過GPRS無線上網(wǎng);(2)永久在線,在激活GPRS應用后,將一直保持在線狀態(tài),這類似于專線網(wǎng)絡服務;(3)按數(shù)據(jù)流量計費,GPRS服務雖然保持一直在線,但只有在產生流量時才計費,這使得費用低廉;(4)傳輸速度快,目前GPRS可支持53.6kbit/s的峰值傳輸速率,理論峰值傳輸速率超過100kbit/s;(5)接入時間短。由于現(xiàn)場和平臺的距離較遠且有干擾,基于GPRS網(wǎng)絡的優(yōu)點,本系統(tǒng)選用宏電的GPRS模塊進行遠端的數(shù)據(jù)傳輸。
3軟件設計
軟件設計包括網(wǎng)關軟件、采集控制終端軟件和服務器監(jiān)控平臺軟件設計三個部分。網(wǎng)關軟件和終端軟件采用KeilC51設計,服務器監(jiān)控軟件采用C++語言和VC6.0開發(fā)平臺設計。
3.1網(wǎng)關程序設計
網(wǎng)關節(jié)點上電后先進行一系列的初始化,其內部的ZigBee協(xié)調器組建網(wǎng)絡,然后等待處理ZigBee協(xié)調器和GPRS模塊的數(shù)據(jù)。網(wǎng)關節(jié)點收集終端上傳的數(shù)據(jù)并進行分析、處理、整合,然后通過GPRS模塊將數(shù)據(jù)包上傳到服務器平臺,平成數(shù)據(jù)的進一步分析及處理。平臺可根據(jù)參數(shù)信息推理或人工發(fā)出操作命令,命令經(jīng)GPRS網(wǎng)絡到達網(wǎng)關節(jié)點,接著通過ZigBee網(wǎng)絡廣播發(fā)送至所有終端節(jié)點,最后由終端節(jié)點做出相應地處理。
3.2采集控制終端程序設計
采集控制終端根據(jù)命令或定時調用數(shù)據(jù)采集程序來獲取各項水質參數(shù)信息,接著對數(shù)據(jù)進行處理(如報警提示、顯示、本地自動控制等),然后將數(shù)據(jù)通過ZigBee路由器發(fā)給網(wǎng)關節(jié)點。另外,采集控制節(jié)點也可接收網(wǎng)關發(fā)送來的命令并解析和執(zhí)行。
3.3系統(tǒng)調試
調試中獲取多個采集控制終端的參數(shù)信息,采用定時采集和命令采集兩種模式。其中定時模式為采集節(jié)點定時1min采集數(shù)據(jù)并發(fā)送;而命令采集為接收采集命令后進行數(shù)據(jù)采集并上傳;同時也通過平臺遠程發(fā)送控制指令和本地自動控制運行。另外,系統(tǒng)在定時控制方式下也能夠按時開啟與關閉執(zhí)行機構。經(jīng)過多次測試,系統(tǒng)工作正常,基本達到設定要求。
4總結與展望
為了做好漁業(yè)水域預防污染的工作,漁政機構的執(zhí)法人員要經(jīng)常深入污水排放單位,重點宣傳漁業(yè)環(huán)境保護的法律、法規(guī)和依法治污的重要性。發(fā)揮媒體的輿論監(jiān)督作用,利用媒體曝光的已經(jīng)追究了相關人員責任的污染事故,作為典型教材來教育和警示排污單位,幫助他們提高思想認識和法律觀念,并能換位思考問題,認識到提高經(jīng)濟效益不能以犧牲環(huán)境和漁民的利益為代價,要舍棄先污染后治理、爭功近利的舊觀念,樹立先治理無污染、從長計議的新思維,要對社會負責,給后代留下一方凈水。要消除排污單位對超排污水存有的僥幸心理,促使其吸取“亡羊補牢”的教訓,用科學的發(fā)展觀來治理污染。通過對排污單位多渠道、多手段、多方式的宣傳,提高了他們對保護漁業(yè)環(huán)境重要性的認識,增強了他們防治污染的法制觀念和社會責任心,產生了良好的社會效益、生態(tài)效益和經(jīng)濟效益,漁業(yè)污染事故與2006年同期相比下降了80%,漁業(yè)養(yǎng)殖呈現(xiàn)了良好的發(fā)展態(tài)勢。
2提高漁政隊伍保護漁業(yè)環(huán)境的執(zhí)法能力
針對這項執(zhí)法難度大、業(yè)務技術要求高、責任心強的工作,漁政執(zhí)法人員要堅持“三個代表”的重要思想,不斷加強政治思想、道德素養(yǎng)、業(yè)務水平建設,努力學習漁業(yè)環(huán)境保護的法律知識和漁政執(zhí)法的實體法。因管理工作的需要,執(zhí)法人員經(jīng)常和排污單位打交道,要有所為、有所不為,嚴格遵守農業(yè)部漁業(yè)行政執(zhí)法的六條禁令,樹立社會主義榮辱觀;要不斷改進工作方法,強化執(zhí)法能力,提高執(zhí)法水平,完善執(zhí)法措施,內強素質,外樹形象;要善于把握工作的切入點,找準突破口,實行針對性有效管理。為了適應當前預防污染工作的需要,要核準漁政機構檢測水質的法定資質,充實水環(huán)境監(jiān)測的專業(yè)人才;執(zhí)法人員要經(jīng)常到養(yǎng)殖水域監(jiān)測、監(jiān)視和評估水質狀態(tài),對上游來水及水源要加強監(jiān)控,到了汛期要讓漁民對養(yǎng)殖水體加強防護措施,為及時有效地防止污染并推廣無害化養(yǎng)殖提供科學依據(jù)和技術支持,為實現(xiàn)漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)穩(wěn)定,減輕漁業(yè)污染危害奠定基礎。
3履行法定職能,加強對排污單位的監(jiān)管力度
《環(huán)境保護法》第十四條規(guī)定:“縣級以上人民政府環(huán)境保護行政主管部門或者其他依照法律規(guī)定行使環(huán)境監(jiān)督管理權的部門有權對管轄范圍內的排污單位進行現(xiàn)場檢查。”《水污染防治法實施細則》第十八條規(guī)定:“環(huán)境保護部門和海事、漁政管理機構進行檢查時,根據(jù)需要可以要求被檢查單位提供下列情況和資料……”根據(jù)上述規(guī)定,為了確保漁業(yè)水環(huán)境的安全,漁政機構要促使排污單位認真遵守水污染防治的法律、法規(guī),執(zhí)法人員要經(jīng)常深入排污單位進行現(xiàn)場執(zhí)法檢查,要了解他們的生產原料和排污成分,及時查清污染源、污染物和危害程度,發(fā)現(xiàn)問題及早解決,防患于未然。《水污染防治法》第二十八條第二款規(guī)定:“造成漁業(yè)污染事故的,應當接受漁政監(jiān)督管理機構的調查處理。”第五十三條第二款規(guī)定:“造成漁業(yè)污染事故……由事發(fā)地的漁政監(jiān)督管理機構——根據(jù)所造成的危害和損失處以罰款。”上述法律條款明確了漁政機構的調查處理職能。為了依法維護弱勢漁民的權益,有效地預防水質污染,漁政機構要依照法律程序,充分利用法律手段來制約違法排污活動,加大對排污單位的行政處罰力度,讓其痛定思痛,吸取深刻教訓,促使其積極治理污染。
4領導重視,加強配合,綜合治理
漁業(yè)行政主管部門要大力支持漁政機構防治污染的工作,分管領導要親自抓,執(zhí)法人員要積極、大膽、主動地開展工作,依法執(zhí)法、文明執(zhí)法、為民執(zhí)法,努力把部門職能轉換成政府行為。因為預防水污染工作涉及社會的各個層面,要加強同環(huán)境、水警、法院等職能部門的配合,爭取水質檢測機構的支持,引導漁民控制內源性污染,養(yǎng)殖低投飼、效益好、污染少的特種水產品,綜合治理水污染,實現(xiàn)社會的和諧發(fā)展。