CN106774018B - 一种污染源自动监测设备动态管控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种污染源自动监测设备动态管控系统，包括：污染源自动监测设备、动态管控设备和动态管控平台；动态管控设备包括：外设通讯接口模块、网络通信模块、电源管理模块、中央处理器；外设通讯接口模块、网络通信模块、电源管理模块分别与中央处理器连接；外设通讯接口模块包括8通道三线制RS232接口、4通道RS485接口、4通道数字量输入接口、4通道数字量输出接口和2通道模拟量输出接口。本发明实时高效采集监测数据、运行状态和工作参数，保证动态管控设备的后续处理，使得污染源监管部门不需要逐个现场检查，就能真实掌握污染源自动监测数据的真伪，及时发现数据造假行为，保障自动监测数据质量。

Description

一种污染源自动监测设备动态管控系统

技术领域

本发明涉及环境污染源自动监控设备，具体涉及一种反制污染源自动监测数据造假的动态管控系统。

背景技术

目前，环境污染源自动监控（监测）系统主要由污染源自动监测设备、数据采集传输仪和各级环保监控平台组成，实现了对废气、废水排污单位和污水处理厂的全天候24小时实时监控，为环境管理和决策提供了有力的技术支撑。但是，污染源自动监测数据造假现象屡禁不止，利用模拟软件、数据上限、自动监测设备漏洞和隐患等软件方式实施的数据造假是惯用的数据造假手段。为有效遏制数据造假现象，需从造假环节入手，切断主要造假环节、防治数据造假。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种反制污染源自动监测数据造假的动态管控系统。

本发明的技术方案是：一种污染源自动监测设备动态管控系统，包括：污染源自动监测设备、动态管控设备和动态管控平台；

所述动态管控设备包括：

用于与所述污染源自动监测设备连接的外设通讯接口模块；

用于与所述动态管控平台连接的网络通信模块；

用于给动态管控设备供电的电源管理模块；

以及，中央处理器；所述外设通讯接口模块、网络通信模块、电源管理模块分别与中央处理器连接；所述中央处理器采集污染源自动监测设备的监测数据、运行状态和工作参数，向污染源自动监测设备发送反向控制命令，并分析处理所采集的污染源自动监测设备的监测数据、运行状态和工作参数，检测出数据造假的参数异常修改并报警，同时将所采集信息和分析结果发送给动态管控平台；

所述外设通讯接口模块包括8通道三线制RS232接口、4通道RS485接口、4通道数字量输入接口、4通道数字量输出接口和2通道模拟量输出接口。

进一步地，所述8通道三线制RS232接口或4通道RS485接口所使用的通讯协议包括：包头位、目标地址位、源地址位、数据段长度位、数据位、CRC校验位和包尾位；

所述目标地址为用于表示污染源自动监测设备的编码地址，所述源地址位用于表示动态管控设备的编码地址。

进一步地，动态管控设备包括废水动态管控设备和废气动态管控设备。

进一步地，污染源自动监测设备包括废水污染源自动监测设备和废气污染源自动监测设备；

所述废水污染源自动监测设备包括化学需氧量水质在线自动检测仪、在线氨氮水质分析仪、超声波明渠流量计；所述废气污染源自动监测设备包括气态污染物分析仪、颗粒物分析仪、烟气参数分析仪；

所述化学需氧量水质在线自动检测仪、在线氨氮水质分析仪分别通过8通道三线制RS232接口与废水动态管控设备连接；所述超声波明渠流量计通过4通道RS485接口与废水动态管控设备连接；

所述气态污染物分析仪、颗粒物分析仪分别通过8通道三线制RS232接口与废气动态管控设备连接；所述烟气参数分析仪通过4通道RS485接口与废气动态管控设备连接。

进一步地，中央处理器配置有软件系统，所述废水动态管控设备和废气动态管控设备的中央处理器的软件系统包括：

提取监测数据单元，用于向污染源自动监测设备发送提取监测数据的提取命令；

提取运行状态单元，用于向污染源自动监测设备发送提取运行状态的提取命令；

提取工作参数单元，用于向污染源自动监测设备发送提取工作参数的提取命令；

所述污染源自动监测设备包括：

上传监测数据单元，用于向动态管控设备发送监测数据的上传命令；

上传运行状态单元，用于向动态管控设备发送运行状态的上传命令；

上传工作参数单元，用于向动态管控设备发送工作参数的上传命令。

进一步地，所述废气动态管控设备的中央处理器的软件系统还包括：

第一设置时间单元，用于同步废气动态管控设备和废气污染源自动监测设备的系统时间；

第一调零信号单元，用于对废气污染源自动监测设备进行调零标定；

二氧化硫标定单元，用于对废气污染源自动监测设备进行二氧化硫标定；

一氧化氮标定单元，用于对废气污染源自动监测设备进行一氧化氮标定；

氧气标定单元，用于对废气污染源自动监测设备进行氧气标定；

探头反吹单元，用于对废气污染源自动监测设备进行探头反吹；

流速反吹单元，用于对废气污染源自动监测设备进行流速反吹；

所述废水动态管控设备的中央处理器的软件系统还包括：

第二设置时间单元，用于同步废水动态管控设备和废水污染源自动监测设备的系统时间；

第二调零信号单元，用于对废水污染源自动监测设备进行调零标定；

化学需氧量标定单元，用于对废水污染源自动监测设备进行化学需氧量标定；

氨氮标定单元，用于对废水污染源自动监测设备进行氨氮标定；

清洗控制单元，用于对废水污染源自动监测设备进行清洗控制。

进一步地，中央处理器包括：CPU、内存、存储器、实时时钟、看门狗和扩展接口；所述内存、存储器、实时时钟、看门狗、扩展接口分别与CPU连接。

进一步地，所述存储器包括第一存储器和第二存储器；

所述中央处理器的软件系统还包括：

存入速率检测单元，用于检测第一存储器的存入速率；

存储容量检测单元，用于检测第一存储器的容量；

迁移单元，当第一存储器的存入速率高于预设速率阈值且第一存储器的容量低于预设容量阈值时，迁移单元以第一迁移速率将第一存储器内的数据迁移到第二存储器；当第一存储器的存入速率预设速率阈值且第一存储器的容量低于预设容量阈值时，迁移单元以第二迁移速率将第一存储器内的数据迁移到第二存储器；当第一存储器的容量高于预设容量阈值时，迁移单元以第三迁移速率将第一存储器的数据迁移到第二存储器。

进一步地，所述第一存储器为高性能存储器，第二存储器为高性能存储器或低性能存储器；

所述第一迁移速率低于第二迁移速率，第一迁移速率低于第三迁移速率。

进一步地，动态管控设备还包括：

用于人机交互的显示触控模块；用于导出数据的外部扩展模块；用于维护的监视维护模块；

所述显示触控模块、外部扩展模块、监视维护模块分别与中央处理器连接。

本发明提供的污染源自动监测设备动态管控系统，动态管控设备通过外设通讯接口单元的RS232、RS485接口，以有线方式外接污染源自动监测设备，“三同时”实时采集污染源自动监测设备的监测数据、运行状态和工作参数，并下发反向控制命令；动态管控设备对采集的数据信息进行寻踪分析，智能甄别涉嫌数据造假的参数异常修改，并记录所有变动历史；同时通过网络通信模块连接动态管控平台，实时向污染源监管部门报警。本发明使得污染源监管部门不需要逐个现场检查，就能真实掌握污染源自动监测数据的真伪，及时发现数据造假行为，保障自动监测数据质量。

附图说明

图1是本发明具体实施例系统框图。

图2是本发明具体实施例动态管控设备结构框图。

图3是本发明具体实时例污染源自动监测设备与动态管控设备连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。

如图1所示，本发明提供的污染源自动监测设备动态管控系统，包括污染源自动监测设备1、动态管控设备2和动态管控平台3。动态管控设备2分别与污染源自动监测设备1、动态管控平台3连接。

如图2所示，动态管控设备2包括：用于与所述污染源自动监测设备1连接的外设通讯接口模块7，用于与所述动态管控平台3连接的网络通信模块8，用于给动态管控设备2供电的电源管理模块5，以及，中央处理器4；外设通讯接口模块7、网络通信模块8、电源管理模块5分别与中央处理器4连接；中央处理器4采集污染源自动监测设备1的监测数据、运行状态和工作参数，向污染源自动监测设备1发送反向控制命令，并分析处理所采集的污染源自动监测设备1的监测数据、运行状态和工作参数，检测出数据造假的参数异常修改并报警，同时将所采集信息和分析结果发送给动态管控平台3。

动态管控设备2还包括：用于人机交互的显示触控模块6；用于导出数据的外部扩展模块9；用于维护的监视维护模块10。显示触控模块6、外部扩展模块9、监视维护模块10分别与中央处理器4连接。

在本实施例中，中央处理器4包括高频率的CPU、128兆字节DDR2内存、1G字节非易失性NandFlash存储器、实时时钟、硬件看门狗和丰富的扩展接口，内存、存储器、实时时钟、看门狗、扩展接口分别与CPU连接，实现数据的高速运算、处理和大容量存储。电源管理模块5包括交流-直流转换稳压开关电源、UPS检测电路、防雷模块和远程断电延时上电重启控制模块，保障设备稳定、可靠运行、及时解除故障。显示触控模块6包括800*480分辨率的TFT显示屏和4线电阻式触摸板，满足友好的人机交互。外设通讯接口模块7包括8通道三线制RS232接口、4通道RS485接口、4通道数字量输入接口、4通道数字量输出接口和2通道模拟量输入接口，提供设备与外部污染源自动监测设备1之间丰富的通讯方式，“三同时”实时采集污染源自动监测设备1的监测数据、运行状态和工作参数等数据。网络通信模块8包括1个10兆/100兆自适应以太网接口和GPRS/CDMA无线通讯模块，可通过软件的简单配置，选择设备与远程动态管控平台3之间通讯方式，“三同时”实时上传污染源自动监测设备1的监测数据、运行状态和工作参数等数据；网络通信模块8采用HJ/T212-2005通讯协议。外部扩展模块9包括1个SD卡接口和1个USB接口，支持最大外扩32G字节的SD卡，并支持通过U盘导出数据。监视维护模块10包括1个复用的10兆/100兆自适应以太网接口和1个RS232调试串行口，可通过以太网接口上下载应用程序和文件到动态管控设备2，同时支持通过以太网接口或RS232调试串行口调试应用程序。

如图3所示，本实施例中，动态管控设备2包括废水动态管控设备21和废气动态管控设备22。污染源自动监测设备1包括废水污染源自动监测设备和废气污染源自动监测设备。其中废水污染源自动监测设备包括化学需氧量水质在线自动检测仪11、在线氨氮水质分析仪12和超声波明渠流量计13，废气污染源自动监测设备包括气态污染物分析仪14（监测SO₂、NO_x、O₂）、颗粒物分析仪15（监测颗粒物）、烟气参数分析仪16（监测温度、静压、流速、湿度）。化学需氧量水质在线自动检测仪11、在线氨氮水质分析仪12分别通过8通道三线制RS232接口与废水动态管控设备21连接；超声波明渠流量计13通过4通道RS485接口与废水动态管控设备21连接；气态污染物分析仪14、颗粒物分析仪15分别通过8通道三线制RS232接口与废气动态管控设备22连接；烟气参数分析仪16通过4通道RS485接口与废气动态管控设备22连接。

上述8通道三线制RS232接口或4通道RS485接口所使用的通讯协议包括：包头位、目标地址位、源地址位、数据段长度位、数据位、CRC校验位和包尾位。目标地址位用于表示污染源自动监测设备1的编码地址，源地址位用于表示动态管控设备2的编码地址。目标地址位、源地址位均为4位长度。包头位、数据段长度位、数据位、CRC校验位和包尾位遵从MODBUS通讯协议。

通信协议遵从动态管控设备2发起请求，污染源自动监测设备1应答数据的一问一答主从方式(反控命令除外，反控采用动态管控设备2发起请求，污染源自动监测设备1先回馈请求应答，而后回馈操作执行结果的一问两答方式)，应答超时时间统一为3秒。

中央处理器4配置有软件系统，废水动态管控设备21和废气动态管控设备22的中央处理器4的软件系统包括：

提取监测数据单元，用于向污染源自动监测设备1发送提取监测数据的提取命令；

提取运行状态单元，用于向污染源自动监测设备1发送提取运行状态的提取命令；

提取工作参数单元，用于向污染源自动监测设备1发送提取工作参数的提取命令。

污染源自动监测设备1包括：

上传监测数据单元，用于向动态管控设备2发送监测数据的上传命令；

上传运行状态单元，用于向动态管控设备2发送运行状态的上传命令；

上传工作参数单元，用于向动态管控设备2发送工作参数的上传命令。

废气动态管控设备的中央处理器的软件系统还包括：

设置时间单元，用于同步废气动态管控设备和废气污染源自动监测设备的系统时间；

第一调零信号单元，用于对废气污染源自动监测设备进行调零标定；

二氧化硫标定单元，用于对废气污染源自动监测设备进行二氧化硫标定；

一氧化氮标定单元，用于对废气污染源自动监测设备进行一氧化氮标定；

氧气标定单元，用于对废气污染源自动监测设备进行氧气标定；

探头反吹单元，用于对废气污染源自动监测设备进行探头反吹；

流速反吹单元，用于对废气污染源自动监测设备进行流速反吹；

废水动态管控设备的中央处理器的软件系统还包括：

第二设置时间单元，用于同步废水动态管控设备和废水污染源自动监测设备的系统时间；

第二调零信号单元，用于对废水污染源自动监测设备进行调零标定；

化学需氧量标定单元，用于对废水污染源自动监测设备进行化学需氧量标定；

氨氮标定单元，用于对废水污染源自动监测设备进行氨氮标定；

清洗控制单元，用于对废水污染源自动监测设备进行清洗控制。

通过上述预植的通讯协议，可同时采集监测数据、运行状态和工作参数，以满足后续的分析处理。

本实施例中，中央处理器4的存储器包括第一存储器和第二存储器，中央处理器4的软件系统还包括：

存入速率检测单元，用于检测第一存储器的存入速率；

存储容量检测单元，用于检测第一存储器的容量；

迁移单元，当第一存储器的存入速率高于预设速率阈值且第一存储器的容量低于预设容量阈值时，迁移单元以第一迁移速率将第一存储器内的数据迁移到第二存储器；当第一存储器的存入速率预设速率阈值且第一存储器的容量低于预设容量阈值时，迁移单元以第二迁移速率将第一存储器内的数据迁移到第二存储器；当第一存储器的容量高于预设容量阈值时，迁移单元以第三迁移速率将第一存储器的数据迁移到第二存储器。

第一存储器为高性能存储器，第二存储器为高性能存储器或低性能存储器。第一迁移速率低于第二迁移速率，第一迁移速率低于第三迁移速率。

第一存储器实时存储数据，满足数据高速运算和处理，第二存储器长期保存动态管控设备2所采集的监测数据、运行状态和工作参数，方便后续查看和处理。为满足系统采集处理时的速度，将第一存储器的数据迁移到第二存储器，保证第一存储器的存储空间。当第一存储器的容量高于预设容量阈值时，以相对较高的第三迁移速率将第一存储器的数据迁移到第二存储器，快速将第一存储器内的数据迁出，空出第一存储器的容量。当第一存储器的容量低于预设容量阈值时，且第一存储器的存入速率高于预设速率阈值时，以相对较低的第一迁移速率将第一存储器内的数据迁移到第二存储器，以保证系统的稳定性；当第一存储器的存入速率预设速率阈值时，以相对较高的第二迁移速率将第一存储器内的数据迁移到第二存储器，以较快的迁出第一存储器的数据。既可以保证数据处理的速度，又能保证系统稳定性。

以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种污染源自动监测设备动态管控系统，包括：污染源自动监测设备、动态管控设备和动态管控平台；其特征在于，

所述动态管控设备包括：

用于与所述污染源自动监测设备连接的外设通讯接口模块；

用于与所述动态管控平台连接的网络通信模块；

用于给动态管控设备供电的电源管理模块；

以及，中央处理器；所述外设通讯接口模块、网络通信模块、电源管理模块分别与中央处理器连接；所述中央处理器采集污染源自动监测设备的监测数据、运行状态和工作参数，向污染源自动监测设备发送反向控制命令，并分析处理所采集的污染源自动监测设备的监测数据、运行状态和工作参数，检测出数据造假的参数异常修改并报警，同时将所采集信息和分析结果发送给动态管控平台；

所述外设通讯接口模块包括8通道三线制RS232接口、4通道RS485接口、4通道数字量输入接口、4通道数字量输出接口和2通道模拟量输出接口；

中央处理器包括：CPU、内存、存储器、实时时钟、看门狗和扩展接口；所述内存、存储器、实时时钟、看门狗、扩展接口分别与CPU连接；

所述存储器包括第一存储器和第二存储器；

所述中央处理器的软件系统还包括：

存入速率检测单元，用于检测第一存储器的存入速率；

存储容量检测单元，用于检测第一存储器的容量；

迁移单元，当第一存储器的存入速率高于预设速率阈值且第一存储器的容量低于预设容量阈值时，迁移单元以第一迁移速率将第一存储器内的数据迁移到第二存储器；当第一存储器的存入速率预设速率阈值且第一存储器的容量低于预设容量阈值时，迁移单元以第二迁移速率将第一存储器内的数据迁移到第二存储器；当第一存储器的容量高于预设容量阈值时，迁移单元以第三迁移速率将第一存储器的数据迁移到第二存储器；

所述第一存储器为高性能存储器，第二存储器为高性能存储器或低性能存储器；

所述第一迁移速率低于第二迁移速率，第一迁移速率低于第三迁移速率；

所述8通道三线制RS232接口或4通道RS485接口所使用的通讯协议包括：包头位、目标地址位、源地址位、数据段长度位、数据位、CRC校验位和包尾位；

所述目标地址为用于表示污染源自动监测设备的编码地址，所述源地址位用于表示动态管控设备的编码地址；包头位、数据段长度位、数据位、CRC校验位和包尾在位遵从MODBUS通讯协议；

动态管控设备包括废水动态管控设备和废气动态管控设备；

污染源自动监测设备包括废水污染源自动监测设备和废气污染源自动监测设备；

所述废水污染源自动监测设备包括化学需氧量水质在线自动检测仪、在线氨氮水质分析仪、超声波明渠流量计；所述废气污染源自动监测设备包括气态污染物分析仪、颗粒物分析仪、烟气参数分析仪；

所述化学需氧量水质在线自动检测仪、在线氨氮水质分析仪分别通过8通道三线制RS232接口与废水动态管控设备连接；所述超声波明渠流量计通过4通道RS485接口与废水动态管控设备连接；

所述气态污染物分析仪、颗粒物分析仪分别通过8通道三线制RS232接口与废气动态管控设备连接；所述烟气参数分析仪通过4通道RS485接口与废气动态管控设备连接；

中央处理器配置有软件系统，所述废水动态管控设备和废气动态管控设备的中央处理器的软件系统包括：

提取监测数据单元，用于向污染源自动监测设备发送提取监测数据的提取命令；

提取运行状态单元，用于向污染源自动监测设备发送提取运行状态的提取命令；

提取工作参数单元，用于向污染源自动监测设备发送提取工作参数的提取命令；

所述污染源自动监测设备包括：

上传监测数据单元，用于向动态管控设备发送监测数据的上传命令；

上传运行状态单元，用于向动态管控设备发送运行状态的上传命令；

上传工作参数单元，用于向动态管控设备发送工作参数的上传命令；

所述废气动态管控设备的中央处理器的软件系统还包括：

第一设置时间单元，用于同步废气动态管控设备和废气污染源自动监测设备的系统时间；

第一调零信号单元，用于对废气污染源自动监测设备进行调零标定；

二氧化硫标定单元，用于对废气污染源自动监测设备进行二氧化硫标定；

一氧化氮标定单元，用于对废气污染源自动监测设备进行一氧化氮标定；

氧气标定单元，用于对废气污染源自动监测设备进行氧气标定；

探头反吹单元，用于对废气污染源自动监测设备进行探头反吹；

流速反吹单元，用于对废气污染源自动监测设备进行流速反吹；

所述废水动态管控设备的中央处理器的软件系统还包括：

第二设置时间单元，用于同步废水动态管控设备和废水污染源自动监测设备的系统时间；

第二调零信号单元，用于对废水污染源自动监测设备进行调零标定；

化学需氧量标定单元，用于对废水污染源自动监测设备进行化学需氧量标定；

氨氮标定单元，用于对废水污染源自动监测设备进行氨氮标定；

清洗控制单元，用于对废水污染源自动监测设备进行清洗控制；

动态管控设备还包括：

用于人机交互的显示触控模块；用于导出数据的外部扩展模块；用于维护的监视维护模块；

所述显示触控模块、外部扩展模块、监视维护模块分别与中央处理器连接。