CN106054764A - 一种环保在线数据实时采集分析系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种环保在线数据实时采集分析系统，控制中心通过有线网络和/或无线网络连接控制器，控制器通过数据转换模块连接数据采集模块，数据采集模块包括压力采集、流量采集、温度采集、液体浓度采集、烟尘组分采集。本发明除了能够更好地监管现场情况，以及总结出可行性强、极具指导性的数据，同时还应具备自动数据整合功能，例如：拥有清晰明确的实景图，自动整理数据并生成曲线图或扇形图，达到门限值自动报警，数据及时储存，接收到的数据不丢包等各项功能。

Description

一种环保在线数据实时采集分析系统及使用方法

技术领域

本发明涉及污染物排放在线数据分析与控制系统，特别提供一种环保在线数据实时采集分析系统及使用方法。

背景技术

“互联网+”技术已经更多地融合到了传统行业中，互联网+物联网、互联网+销售、互联网+金融等等“互联网+”真真切切加到了实际生活当中。但是在环境问题日益突出的今天，环保在线数据的共享仍然与“互联网+”脱轨，无法实施查看检测数据，不能随地控制监控措施等，对于环境污染的控制带来了不便。

发明内容

本发明的目的在于利用互联网技术，优化生活环境，提高社会及公共的生活质量。

本发明记载的SCADA数据监控系统是以计算机技术、通信技术以及自动化技术为基础的监控系统，能够广泛用于石油、化工、电力、给水的各领域。本发明实现了对现场运行设备进行监控和控制，实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。

本发明具体提供了一种环保在线数据实时采集分析系统，控制中心通过有线网络和/或无线网络连接控制器，控制器通过数据转换模块连接数据采集模块，

数据采集模块包括压力采集、流量采集、温度采集、液体浓度采集、烟尘组分采集。

有线网络连接方式中，控制中心通过有线因特网连接，其中连接方式为ADSL和/或DDN，控制器为PCL、DCS、ESD其中之一或其组合；

无线网络连接方式中，控制中心通过GPRS、CDMA、W-CDMA、TD-CDMA、5G网络、WI-FI其中之一或其组合的方式连接控制器，控制器为RTU控制器。

控制中心接收到采集并转换成数字信号的数据，对数据进行分析处理，包括统计数据折算、数据均值统计、数据对比、无效数据剔除、超标报警、形成报表；控制中心能够实时显示上述信息，或者通过有线网络和/或无线网络将上述数据传递到使用者的移动终端上显示；同时使用者的移动终端能够对控制中心的数据分析功能实施后台控制；

控制中心能够在线控制数据采集端的操作，包括启动、关闭、重启、清洗探头。

控制器具有数据收集、数据压缩、数据临时存储、数据在线查询以及显示功能。

控制器能够在线控制数据采集端的操作，包括启动、关闭、重启、清洗探头。

液体浓度采集包括金属离子、无机盐、COD、有机物、氨氮、石油类等浓度；

具体的包括，例如有机物包括但不限于挥发酚、总有机碳，无机盐包括但不限于高猛酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐、氯离子、氟化物、氰化物、硅酸盐、硫酸盐、硫化物，金属离子但不限于包括硬度、铜离子、六价铬、铝离子、铁离子、铅离子、锰离子、镍离子、锌离子、钠离子、镉离子。

同时还能检测其他项目，例如包括但不限于叶绿素、蓝藻、余氯、总氯、总磷、总氮、总铁、铀化物等。

烟尘组分采集包括粉尘、二氧化硫浓度、氮氧化合物浓度、湿度其中之一或其组合

环保在线数据实时采集分析系统安装在水样采集和/或气样采集点位后，通电实施；数据采集模块的采样设备传感器将采样结果输送到数据转换模块将结果转换成电信号后，控制器接收电信号；控制器实时显示样品采集结果并将结果通过有线网络和/或无线网络发送到控制中心；使用者通过移动终端或者在控制中心实时查阅、分析历史数据或者比对数据。

本发明记载的SCADA数据监控系统构架由下到上共分为数据采集、网络传输、数据汇聚、运行监控四个层次。

其中数据采集模块通过热电偶、压力传感器等传感模块，实时采集、收集污染因子的浓度等信息。

网络传输包括有线方式和无线方式，有线方式通过电缆将变送器与数据采集模块相连，数据采集模块通过电压、电流信号或者通信协议监测现场的过程信号，通过同轴电缆、自建光纤、ADSL、DDN等网络方式实现控制系统和SCADA监控软件的通信。无线方式则通过GPRS/CDMA、数字电台/网桥等方式实现控制系统和SCADA监控软件的通信。

数据汇聚包括汇集、储存现场数据，为运行监控及其他应用提供数据。数据汇集系统是本发明SCADA监控系统的心脏，负责整个系统的数据的处理，主要功能为：实现对现场设备数据的采集，实时/历史数据压缩、储存以及查询，为上层提供可靠地数据。

运行监控集中展示现场数据及设备状态，为操作人员提供数据依据及控制手段。对运行过程的压力、温度、流量、液位、设备运行状态等各项参数进行实时采集和监控，协助操作员全面掌握生产现场运行的情况，确保生产的安全、稳定、可靠性。

本发明具有下述功能：

1、分析优化。通过理论分析、逻辑运算、曲线拟合等数据分析手段，生成各种诊断数据和分析曲线，帮助操作人员深入了解、全面掌控现场生产情况，及时对运行过程进行控制、调整和优化。

2、表格生成。根据操作人员的需要，自动生成日报、月报以及年报等数据分析报表，帮助技术人员进行运行过程分析，为公司运行经营提供科学、可靠地数据。

3、系统管理需求。需求包括用户管理、密码管理、权限管理、报警门限值管理、用户指南（操作手册及维护手册）、退出系统功能，同时具备为系统管理人员提供系统维护、诊断、参数设置的接口。

综上所述以及根据现场实际情况需要，最终系统应具备功能完善、便于观察的直观性、可以支持多用户监视功能以及有自己的可拓展和可维护性。

本发明能够监控到被监控系统运行过程中的关键环节，同时不会对被监控的性能造成影响，而且本发明自身稳定性要高，因此本发明具有下述特点：

1、实用性高。本发明对数据库系统运行状态进行详细的分析，将影响系统运行的重要因素以及人们关心的资料收集状况和及时性等作为监控的重点，使得监视的内容既精炼又实用。

2、稳定性强。本发明的作用是用于保障实时数据库系统的稳定运行，因此，本发明运行的前提是自身运行的稳定和可靠。因此本发明在满足功能的前提下，流程要尽可能的简化，以提高系统的稳定性。本发明仅仅使用了采集、转换、传输、控制、共享等几步简单操作，即完成全部数据的处理过程，简化的操作避免了运行过程当中出现的各种不可预见性问题。

3、成本低。本发明不会对被监视系统造成影响性能的问题，不会为了尽可能同步的获取监视信息进而频繁的进行系统调用，避免造成实时数据库整体性能大幅度下降的问题，因此每一种信息采集的时间和周期要进行合理的设计，优化信息采集的方法，降低系统的额外开销。

4、操作方便。系统提供的监控画面简单明了，报警信息要清晰、明显。

5、开放程度高。本发明的技术方案应遵循信息技术的开放性、先进性和标准化的基本原则，在软件选择中应采用较成熟的技术和行业标准，要考虑到系统的可拓展性。

6、设备易维护。本发明系统设计应保持逻辑上简明、做到简单易懂，并易于维护。

本发明除了能够更好地监管现场情况，以及总结出可行性强、极具指导性的数据，同时还应具备自动数据整合功能，例如：拥有清晰明确的实景图，自动整理数据并生成曲线图或扇形图，达到门限值自动报警，数据及时储存，接收到的数据不丢包等各项功能。

具体实施方式

实施例1

本实施例的目的在于利用互联网技术，优化生活环境，提高社会及公共的生活质量。

本实施例记载的SCADA数据监控系统是以计算机技术、通信技术以及自动化技术为基础的监控系统，能够广泛用于石油、化工、电力、给水的各领域。本实施例实现了对现场运行设备进行监控和控制，实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。

本实施例具体提供了一种环保在线数据实时采集分析系统，控制中心通过有线网络和/或无线网络连接控制器，控制器通过数据转换模块连接数据采集模块，

数据采集模块包括压力采集、流量采集、温度采集、液体浓度采集、烟尘组分采集。

有线网络连接方式中，控制中心通过有线因特网连接，其中连接方式为ADSL和/或DDN，控制器为PCL、DCS、ESD其中之一或其组合；

无线网络连接方式中，控制中心通过GPRS、CDMA、W-CDMA、TD-CDMA、5G网络、WI-FI其中之一或其组合的方式连接控制器，控制器为RTU控制器。

控制中心接收到采集并转换成数字信号的数据，对数据进行分析处理，包括统计数据折算、数据均值统计、数据对比、无效数据剔除、超标报警、形成报表；控制中心能够实时显示上述信息，或者通过有线网络和/或无线网络将上述数据传递到使用者的移动终端上显示；同时使用者的移动终端能够对控制中心的数据分析功能实施后台控制；

控制中心能够在线控制数据采集端的操作，包括启动、关闭、重启、清洗探头。

控制器具有数据收集、数据压缩、数据临时存储、数据在线查询以及显示功能。

控制器能够在线控制数据采集端的操作，包括启动、关闭、重启、清洗探头。

液体浓度采集包括金属离子、无机盐、COD、有机物、氨氮、石油类等浓度；

具体的包括，例如有机物包括但不限于挥发酚、总有机碳，无机盐包括但不限于高猛酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐、氯离子、氟化物、氰化物、硅酸盐、硫酸盐、硫化物，金属离子但不限于包括硬度、铜离子、六价铬、铝离子、铁离子、铅离子、锰离子、镍离子、锌离子、钠离子、镉离子。

同时还能检测其他项目，例如包括但不限于叶绿素、蓝藻、余氯、总氯、总磷、总氮、总铁、铀化物等。

烟尘组分采集包括粉尘、二氧化硫浓度、氮氧化合物浓度、湿度其中之一或其组合

环保在线数据实时采集分析系统安装在水样采集和/或气样采集点位后，通电实施；数据采集模块的采样设备传感器将采样结果输送到数据转换模块将结果转换成电信号后，控制器接收电信号；控制器实时显示样品采集结果并将结果通过有线网络和/或无线网络发送到控制中心；使用者通过移动终端或者在控制中心实时查阅、分析历史数据或者比对数据。

本实施例记载的SCADA数据监控系统构架由下到上共分为数据采集、网络传输、数据汇聚、运行监控四个层次。

其中数据采集模块通过热电偶、压力传感器等传感模块，实时采集、收集污染因子的浓度等信息。

网络传输包括有线方式和无线方式，有线方式通过电缆将变送器与数据采集模块相连，数据采集模块通过电压、电流信号或者通信协议监测现场的过程信号，通过同轴电缆、自建光纤、ADSL、DDN等网络方式实现控制系统和SCADA监控软件的通信。无线方式则通过GPRS/CDMA、数字电台/网桥等方式实现控制系统和SCADA监控软件的通信。

数据汇聚包括汇集、储存现场数据，为运行监控及其他应用提供数据。数据汇集系统是本实施例SCADA监控系统的心脏，负责整个系统的数据的处理，主要功能为：实现对现场设备数据的采集，实时/历史数据压缩、储存以及查询，为上层提供可靠地数据。

运行监控集中展示现场数据及设备状态，为操作人员提供数据依据及控制手段。对运行过程的压力、温度、流量、液位、设备运行状态等各项参数进行实时采集和监控，协助操作员全面掌握生产现场运行的情况，确保生产的安全、稳定、可靠性。

本实施例具有下述功能：

1、分析优化。通过理论分析、逻辑运算、曲线拟合等数据分析手段，生成各种诊断数据和分析曲线，帮助操作人员深入了解、全面掌控现场生产情况，及时对运行过程进行控制、调整和优化。

2、表格生成。根据操作人员的需要，自动生成日报、月报以及年报等数据分析报表，帮助技术人员进行运行过程分析，为公司运行经营提供科学、可靠地数据。

3、系统管理需求。需求包括用户管理、密码管理、权限管理、报警门限值管理、用户指南（操作手册及维护手册）、退出系统功能，同时具备为系统管理人员提供系统维护、诊断、参数设置的接口。

综上所述以及根据现场实际情况需要，最终系统应具备功能完善、便于观察的直观性、可以支持多用户监视功能以及有自己的可拓展和可维护性。

本实施例能够监控到被监控系统运行过程中的关键环节，同时不会对被监控的性能造成影响，而且本实施例自身稳定性要高，因此本实施例具有下述特点：

1、实用性高。本实施例对数据库系统运行状态进行详细的分析，将影响系统运行的重要因素以及人们关心的资料收集状况和及时性等作为监控的重点，使得监视的内容既精炼又实用。

2、稳定性强。本实施例的作用是用于保障实时数据库系统的稳定运行，因此，本实施例运行的前提是自身运行的稳定和可靠。因此本实施例在满足功能的前提下，流程要尽可能的简化，以提高系统的稳定性。本实施例仅仅使用了采集、转换、传输、控制、共享等几步简单操作，即完成全部数据的处理过程，简化的操作避免了运行过程当中出现的各种不可预见性问题。

3、成本低。本实施例不会对被监视系统造成影响性能的问题，不会为了尽可能同步的获取监视信息进而频繁的进行系统调用，避免造成实时数据库整体性能大幅度下降的问题，因此每一种信息采集的时间和周期要进行合理的设计，优化信息采集的方法，降低系统的额外开销。

4、操作方便。系统提供的监控画面简单明了，报警信息要清晰、明显。

5、开放程度高。本实施例的技术方案应遵循信息技术的开放性、先进性和标准化的基本原则，在软件选择中应采用较成熟的技术和行业标准，要考虑到系统的可拓展性。

6、设备易维护。本实施例系统设计应保持逻辑上简明、做到简单易懂，并易于维护。

本实施例除了能够更好地监管现场情况，以及总结出可行性强、极具指导性的数据，同时还应具备自动数据整合功能，例如：拥有清晰明确的实景图，自动整理数据并生成曲线图或扇形图，达到门限值自动报警，数据及时储存，接收到的数据不丢包等各项功能。

实施例2

本实施例具体使用了有线网络连接方式，具体使用了ADSL连接方式，同时控制器为PCL，其余结构、实施方式、预期效果与实施例1相同。

实施例3

本实施例具体使用了无线网络连接方式，具体使用了4G网络连接方式，使用时向控制器RTU中插入SIM卡作为通讯卡，其余结构、实施方式、预期效果与实施例1相同。

实施例4

本实施例具体使用了有线网络和无线网络共同连接，有线网络具体使用了ADSL连接方式，有线网络控制器为PCL；无线网络为备用网络，仅在有线网络出现异常是临时启用无线网络，无线网络具体使用了GPRS网络连接方式，使用时向控制器RTU中插入SIM卡作为通讯卡。

其余结构、实施方式、预期效果与实施例1相同。

实施例5

本实施例具体使用了有线网络和无线网络共同连接，二者同时启用。

有线网络具体使用了DDN连接方式，有线网络控制器为PCL；

无线网络具体使用了4G网络连接方式，使用时向控制器RTU中插入SIM卡作为通讯卡。当4G网络信号不足时，自动依次降级为3G、2G、GPRS等网络。

本实施例中，有线网络用于向控制中心传递信息，无线网络用于向使用者和控制者传递信息。

其余结构、实施方式、预期效果与实施例1相同。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种环保在线数据实时采集分析系统，其特征在于：控制中心通过有线网络和/或无线网络连接控制器，控制器通过数据转换模块连接数据采集模块，

数据采集模块包括压力采集、流量采集、温度采集、酸碱度采集、液体浓度采集、烟尘组分采集。

2.按照权利要求1所述的环保在线数据实时采集分析系统，其特征在于：有线网络连接方式中，控制中心通过有线因特网连接，其中连接方式为ADSL和/或DDN，控制器为PCL、DCS、ESD其中之一或其组合；

无线网络连接方式中，控制中心通过GPRS、CDMA、W-CDMA、TD-CDMA、5G网络、WI-FI其中之一或其组合的方式连接控制器，控制器为RTU控制器。

3.按照权利要求1所述的环保在线数据实时采集分析系统，其特征在于：控制中心接收到采集并转换成数字信号的数据，对数据进行分析处理，包括统计数据折算、数据均值统计、数据对比、无效数据剔除、超标报警、形成报表；控制中心能够实时显示上述信息，或者通过有线网络和/或无线网络将上述数据传递到使用者的移动终端上显示；同时使用者的移动终端能够对控制中心的数据分析功能实施后台控制；

控制中心能够在线控制数据采集端的操作，包括启动、关闭、重启、清洗探头。

4.按照权利要求1或2所述的环保在线数据实时采集分析系统，其特征在于：控制器具有数据收集、数据压缩、数据临时存储、数据在线查询以及显示功能。

5.按照权利要求1或2所述的环保在线数据实时采集分析系统，其特征在于：控制器能够在线控制数据采集端的操作，包括启动、关闭、重启、清洗探头。

6.按照权利要求1所述的环保在线数据实时采集分析系统，其特征在于：液体浓度采集包括金属离子浓度、无机盐浓度、COD、有机物、氨氮浓度、石油类浓度、溶解氧、浑浊度其中之一或其组合；

烟尘组分采集包括粉尘、二氧化硫浓度、氮氧化合物浓度、湿度其中之一或其组合。

7.一种权利要求1~3任一所述的环保在线数据实时采集分析系统的使用方法，其特征在于：环保在线数据实时采集分析系统安装在水样采集和/或气样采集点位后，通电实施；数据采集模块的采样设备传感器将采样结果输送到数据转换模块将结果转换成电信号后，控制器接收电信号；控制器实时显示样品采集结果并将结果通过有线网络和/或无线网络发送到控制中心；使用者通过移动终端或者在控制中心实时查阅、分析历史数据或者比对数据。