CN109299797A - 一种环保设备运行状态在线监管系统及监管方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保设备运行状态在线监管系统及监管方法，其系统包括中心管理站、监管终端和环保设备，所述中心管理站与所述监管终端通过有线或无线网络进行数据传输；其方法包括如下步骤：(1)通过监管终端监测环保设备状态信息；(2)将监测到的环保设备状态信息通过通信模块传输给中心管理站；(3)中心管理站将接收到的环保设备状态信息进行存储、分析后，判断环保设备的运行状态。本发明出发点为间接监测代替直接监测，通过由直接监测污染物排放情况转换为监测环保设备的运行状态，根据环保设备的运行情况进而确定污染物排放情况。然后配合不定期人工抽检，达到完全监管环保设备运行和污染物排放的目的。

Description

一种环保设备运行状态在线监管系统及监管方法

技术领域：

本发明涉及环保设备监管领域，具体涉及一种环保设备运行状态在线监管系统及监管方法。

背景技术：

随着环保形势的日益严峻，迫于巨大的环保压力，从政策到生产企业都引起了充分的重视，大量的环保设备被投入到污染治理前沿一线。当前环保职能部门监管方式主要是采用在排污企业排污口安装在线监测设备，只对排出物成分指标数据进行监测，监测数据实时上传至环保监管部门。

当前的各种监测设备存在以下不足：1、价格昂贵，为了保证检测指标的准确，往往采用高标准的监测设备，高昂的价格给被监测单位造成了巨大的经济压力；2、监测精度难以保证，不同的取样位置及污染物组份的变化直接影响监测设备的测量精度，从而影响监管效果；3、监测指标单一，如需监测多种指标，则需要安装多种特定的监测设备，通用性差；4、监测设备部分需要加装药剂和定期更换备件，维护复杂；5、监测设备自身保护差，容易被技术跨越，造成监管不利，且监测设备功能单一，监测数据对于被监管方作用单一；6、部分企业间断性开启环保设备应付检查，环保设备投用效率低，污染物偷排监管不到位。

发明内容：

本发明的第一个目的在于提供一种环保设备运行状态在线监管系统。

本发明的第二个目的在于提供一种环保设备运行状态在线监管方法。

本发明的第一个目的由如下技术方案实施：一种环保设备运行状态在线监管系统，其包括中心管理站、监管终端和环保设备，所述中心管理站与所述监管终端通过有线或无线网络进行数据传输；所述中心管理站负责接收监管终端采集的数据，同时监测监管终端的运行状态，将各监管终端的监测数据按一定周期进行存储，同时对数据进行分析、显示及历史数据的查询；所述监管终端用于监测环保设备的运行状态信息。

具体的，所述中心管理站包括信息收发器、信息收集服务器、信息存储服务器、服务器数据库、信息分析服务器和操作员工作站；

信息收发器用于接收监管终端发来的环保设备状态信息及监管终端运行信息，并将接收到的信息传输给信息收集服务器；

信息收集服务器接收信息收发器发送的信息，并按校验算法进行数据校验无误后，发至信息存储服务器和信息分析服务器；

信息分析服务器用于将信息收集服务器发来的数据信息进行分析处理，通过特定算法计算设备运行状态，并通过相关报警策略将接收到的数据信息生成相关报警信息，然后将以上状态及信息传送给操作员工作站进行图形化显示；

操作员工作站将信息分析服务器提供数据进行图形化显示，供值班人员进行查看和操作；

信息存储服务器将信息收集服务器的数据信息进行处理后，压缩存储至服务器数据库；

信息收集服务器、信息分析服务器、信息存储服务器及操作员工作站之间通过信息子网进行数据交换。

具体的，所述监管终端包括电源模块、中央处理器、传感器模块和通信模块；

所述电源模块为所述中央处理器、所述传感器模块和所述通信模块供电；

所述传感器模块用于采集环保设备状态信息，并将采集到的环保设备状态信息传输给所述中央处理器；

所述中央处理器对采集到的环保设备状态信息进行初步处理，然后通过通信模块转发至所述中心管理站；同时，接收由通信模块传送来的控制信息。

所述的一种环保设备运行状态在线监管系统，还包括有显示模块，通过所述显示模块显示监管终端的工作状态和经所述中央处理器初步处理后的环保设备状态信息，以及用于设置监管终端的工作参数。

具体的，所述传感器模块包括三路输入电压传感器、三路输出电压传感器和三路输出电流传感器。

具体的，所述中央处理器为为单片机。

具体的，所述通信模块为GPRS模块或WIFI模块。

本发明的第二个目的由如下技术方案实施：一种环保设备运行状态在线监管方法，其包括如下步骤：

(1)通过监管终端监测环保设备状态信息；

(2)将监测到的环保设备状态信息通过通信模块传输给中心管理站；

(3)中心管理站将接收到的环保设备状态信息进行存储、分析后，判断环保设备的运行状态。

具体的，所述中心管理站包括信息收发器、信息收集服务器、信息存储服务器、服务器数据库、信息分析服务器和操作员工作站；

信息收发器用于接收监管终端发来的环保设备状态信息及监管终端运行信息，并将接收到的信息传输给信息收集服务器；

信息收集服务器接收信息收发器发送的信息，并按校验算法进行数据校验无误后，发至信息存储服务器和信息分析服务器；

信息分析服务器用于将信息收集服务器发来的数据信息进行分析处理，通过特定算法计算设备运行状态，并通过相关报警策略将接收到的数据信息生成相关报警信息，然后将以上状态及信息传送给操作员工作站进行图形化显示；

操作员工作站将信息分析服务器提供数据进行图形化显示，供值班人员进行查看和操作；

信息存储服务器将信息收集服务器的数据信息进行处理后，压缩存储至服务器数据库；

信息收集服务器、信息分析服务器、信息存储服务器及操作员工作站之间通过信息子网进行数据交换。

具体的，所述监管终端包括电源模块、中央处理器、传感器模块、显示模块和通信模块；

所述电源模块为所述中央处理器、所述传感器模块和所述通信模块供电；

所述传感器模块用于采集环保设备状态信息，并将采集到的环保设备状态信息传输给所述中央处理器；

所述中央处理器对采集到的环保设备状态信息进行初步处理，然后通过通信模块转发至所述中心管理站；同时，接收由通信模块传送来的控制信息；

通过所述显示模块显示监管终端的工作状态和经所述中央处理器初步处理后的环保设备状态信息，以及用于设置监管终端的工作参数。

本发明的优点：

1、本发明出发点为间接监测代替直接监测，通过由直接监测污染物排放情况转换为监测环保设备的运行状态，根据环保设备的运行情况进而确定污染物排放情况。然后配合不定期人工抽检，使环保设备运行和污染物排放达到完全监管的目的；

2、相对于传统监管系统，本发明的监管终端具有通用性，通过监测用电设备的用电特性和用电量，通过一定的算法和监管策略，达到监管环保设备运行状态的目的，理论上适用于任何具有电气设备的环保设备系统；

3、本发明的监管终端具有良好的自我保护特性，通过其内部的微电脑控制器，一旦进入监测状态，若非监管部门授权解除，任何阻止监管终端正常工作的状况都会触发中心管理站的异常报警；

4、本发明的全部监管策略全部位于中心管理站，其设置的云计算和存储系统将所有监管终端设备的上传信息进行运算和保存，同时按照设定的监管策略对相关信息做出响应。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种环保设备运行状态在线监管系统结构示意图；

图2为本发明实施例监管终端外围连接结构示意图；

图3为本发明实施例监管终端内部结构图。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

实施例1：

第一方面，如图1-3所示，一种环保设备运行状态在线监管系统，其包括中心管理站1、监管终端2和环保设备3，中心管理站1与监管终端2通过有线或无线网络进行数据传输；中心管理站1负责接收监管终端2采集的数据，数据中包含有两部分数据信息，一部分为环保设备的运行监测数据，另一部分为监管终端2自身工作状态传感器发出的监管终端运行数据(如监管终端主备电源状态、监管终端通信信号强度、监管终端各模块运行标志位的状态等)，将各监管终端2的监测数据按一定周期进行存储，同时对数据进行分析、显示及历史数据的查询；监管终端2用于监测环保设备3状态信息。中心管理站1提供上传数据接口(以太网、GPRS或其它通信方式)，可以将监管终端2监测数据上传至上一级监管机构。

中心管理站1包括信息收发器11、信息收集服务器12、信息存储服务器13、服务器数据库、信息分析服务器14和操作员工作站15；

信息收发器11用于接收监管终端2发来的环保设备状态信息及监管终端运行信息(具体包括监管终端主备电源状态、监管终端通信信号强度、监管终端各模块运行标志位的状态等)，并将接收到的信息传输给信息收集服务器12；

信息收集服务器12接收信息收发器11发送的信息，并按校验算法对通信数据传输的正确性进行校验，校验无误后，发至信息存储服务器13和信息分析服务器14；校验算法为奇偶校验算法及主信息收发器与备用信息收发器数据对比校验算法等；

信息分析服务器14用于将信息收集服务器12发来的数据信息进行分析处理，通过特定算法计算设备运行状态，通过对监管终端2传至中心管理站1的环保设备的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、功率因数角、耗电量/功率的分析，及对监管终端运行信息(监管终端主备电源状态、监管终端通信信号强度、监管终端各模块运行标志位的状态等)的分析，显示出主要设备的工作状态、备用设备的工作状态、监管终端的工作状态及主要设备、备用设备和监管终端的故障状态，通过一定周期的数据积累，可以将多个周期的性能运行曲线提交设备维护方进行参考，并通过相关报警策略将接收到的数据信息生成相关报警信息，然后将以上状态及信息传送给操作员工作站15进行图形化显示；报警策略可灵活设置，如某台设备1用1备运行，主设备停机后，备用设备一定时间内投入则不报警，如不投入则报警。特定算法为根据现场实际情况制定的主备用设备切换算法、周期用电量对比监测算法、监管终端故障及人为损坏算法、用电设备故障判断算法等。

例如，主备用切换算法：监管终端同时监测主要设备和其备用设备的运行状态，环保设备一但投入运行后，如果主要设备发生故障只会触发系统设备级报警，不触发系统级报警；如果主要设备发生故障后设定时间内备用设备没有投入运行，则系统级报警会被触发，备用设备运行过程中发生故障，主要设备没有投入同样会触发系统级报警。

周期电量对比监测算法：监管终端会对环保设备的用电量进行固定时间周期的记录和比较，当用电量之差超过一定值时，同时检测用电量较少周期内设备停机时间，如果停机时间超过设定值则说明环保设备发生了变化，触发系统级报警，由人员至设备现场进行确认无误后方可由系统管理人员消除报警。

监管终端故障及人为损坏算法：监管终端设备自身配置有完善的状态监管体系，如主要电源及备用电源的工作状态、外壳打开状态监测开关、通信质量监测等，一旦主备电源同时故障、外壳在运行状态被打开、通信主备用通信链路同时故障等将会触发终端故障及人为损坏系统级报警，由人员至终端安装处确认无误后方可由系统管理人员消除报警。

用电设备故障判断算法:监管终端根据对用电设备采集的电信号进行分析，得出用电设备的工作状态，如发生过电流、过电压、缺相、漏电等故障，将会触发用电设备故障报警，同时显示故障类型。用电设备故障不会触发系统级报警，因而不需要监管人员去察看设备，根据实际情况通知设备维保人员即可。

操作员工作站15将信息分析服务器14提供数据进行图形化显示，供值班人员进行查看和操作；

信息存储服务器13将信息收集服务器12的数据信息进行处理后，压缩存储至服务器数据库；

信息收集服务器12、信息分析服务器14、信息存储服务器13及操作员工作站15之间通过信息子网进行数据交换，信息子网为以太网。

监管终端2安装于主环保设备动力配电柜配电回路，其主要包括电源模块21、中央处理器22、传感器模块23、显示模块24和通信模块25；通信模块25为GPRS模块或WIFI模块。中央处理器22包括有用于检测监管终端2工作状态的传感器，此部分为中央处理器22的常规设置，具体结构及电路连接关系在此不做累述。监管终端为智能型监管终端，安装调试完成后，断开其数据检测回路将导致中心监管终端报警，如需重新配置安装需要使用管理密码授权方可进行安装、拆除、维修等工作。监管终端根据电参数检测出设备故障时向中心监管终端和被监测方终端发出报警信号。监管终端具有自备电源，可以按照实际使用情况在主电源掉电的情况下持续运行一段时间。

电源模块21为中央处理器22、传感器模块23和通信模块25供电；电源模块21正常使用机柜电源，220VAC，在内部通过电路变为5VDC电路板直流电源。装置内部设置自备蓄电池和充电电路，另通过切换电路无间断为装置供电，蓄电池使用时间根据实际情况确定。

传感器模块23用于采集环保设备状态信息，并将采集到的环保设备状态信息传输给中央处理器22；传感器模块23包括三路输入电压传感器(V1、V2、V3)、三路输出电压传感器(v1、v2、v3)和三路输出电流传感器(i1、i2、i3)，其中V1、V2、V3传感器用于精确监视环保设备三相供电电源电压及相位，v1、v2、v3传感器用于精确监视环保设备受电端三相电压及相位，i1、i2、i3传感器用于精确监视环保设备受电端三相电流及相位，以上传感器均具有精度高和响应速度快的特点，例如：电压传感器可以为：霍尔电压传感器或光纤电压传感器等；电流传感器为霍尔电流传感器或光纤电流传感器。耗电量/功率可通过P＝√3UIcosψ计算，其中P为功率，U为电压，I为电流，cosψ为功率因数，ψ为U与I的相位差。

同时，还可以根据实际情况加装温度、湿度等其它传感器。全部传感器为模块化，可按实际使用要求直接在电路中配置。

中央处理器22对采集到的环保设备状态信息进行初步处理，然后通过通信模块25转发至中心管理站1；同时，接收由通信模块25传送来的控制信息。本实施例采用的中央处理器22为单片机，单片机程序通过单片机功能引脚与传感器和通信模块25进行数据交互。

通过显示模块24显示监管终端2的工作状态和经中央处理器22初步处理后的环保设备状态信息，以及用于设置监管终端2的工作参数。监管终端2可根据实际情况配置单机显示模块，使用过程中，可通过该模块显示监管终端2的工作状态和设置监管终端2的工作参数。也可根据要求设置好监管终端后不加装该模块。

监管终端2的通信模块25使用与单片机标准接口连接的标准模块，其可以是GPRS模块、WIFI模块等。

监管终端工作原理：

如图3所示，监管终端2内部由MCU(单片机)作为中央处理器，MCU通过外围模组的数据通联，可以将实时测量电压、电流值、耗电量/功率值读取后进行初步数据处理，然后显示于显示屏和通过通信模块25转发至中心管理站1；MCU同时也可以接收由通信模块25传送来的控制信息、接收显示屏的操作信息、接收其它模块传来的数据。

第二方面，本发明提供一种环保设备运行状态在线监管方法，其包括如下步骤：

(1)通过监管终端2监测环保设备状态信息；环保设备状态信息包括：环保设备的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、功率因数角、耗电量/功率等。

(2)将监测到的环保设备状态信息通过通信模块25传输给中心管理站1；

(3)中心管理站1将接收到的环保设备状态信息进行存储、分析后，判断环保设备的运行状态，同时，中心管理站1监测监管终端的运行状态。

中心管理站1负责接收监管终端2采集的数据，数据中包含有两部分数据信息，一部分为环保设备的运行监测数据，另一部分为监管终端2自身工作状态传感器发出的监管终端运行数据(如监管终端主备电源状态、监管终端通信信号强度、监管终端各模块运行标志位的状态等)，将各监管终端2的监测数据按一定周期进行存储，同时对数据进行分析、显示及历史数据的查询；监管终端2用于监测环保设备3状态信息。中心管理站1提供上传数据接口(以太网、GPRS或其它通信方式)，可以将监管终端2监测数据上传至上一级监管机构。

中心管理站1对接收到的环保设备的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、功率因数角、耗电量/功率的分析，显示出主要设备的工作状态和备用设备的工作状态和故障状态，通过一定周期的数据积累，可以将多个周期的性能运行曲线提交设备维护方进行参考，并通过相关报警策略将接收到的数据信息生成相关报警信息，然后将以上状态及信息传送给操作员工作站15进行图形化显示，供值班人员进行查看和操作。

使用示例

如某工厂配置有烟气处理系统一套，该处理系统核心动力设备为循环泵四台(3用1备)、鼓风机两台(1用1备)。在四台循环泵及两台鼓风机配电回路装设监管终端，收集六台设备运行电压、电流及耗电量/功率等信号。通过将收集信号上传并进行分析，得出六台设备工作状态(投运、备用)、是否故障(电流信号是否正常)、是否存在漏电、设备是否一直处于运行状态还是间歇运行等。间接得出该工厂烟气处理系统的运行状况。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环保设备运行状态在线监管系统，其特征在于，其包括中心管理站、监管终端和环保设备，所述中心管理站与所述监管终端通过有线或无线网络进行数据传输；所述中心管理站负责接收监管终端采集的数据，同时监测监管终端的运行状态，将各监管终端的监测数据按一定周期进行存储，同时对数据进行分析、显示及历史数据的查询；所述监管终端用于监测环保设备的运行状态信息。

2.根据权利要求1所述的一种环保设备运行状态在线监管系统，其特征在于，所述中心管理站包括信息收发器、信息收集服务器、信息存储服务器、服务器数据库、信息分析服务器和操作员工作站；

信息收发器用于接收监管终端发来的环保设备状态信息及监管终端运行信息，并将接收到的信息传输给信息收集服务器；

信息收集服务器接收信息收发器发送的信息，并按校验算法进行数据校验无误后，发至信息存储服务器和信息分析服务器；

信息分析服务器用于将信息收集服务器发来的数据信息进行分析处理，通过特定算法计算设备运行状态，并通过相关报警策略将接收到的数据信息生成相关报警信息，然后将以上状态及信息传送给操作员工作站进行图形化显示；

操作员工作站将信息分析服务器提供数据进行图形化显示，供值班人员进行查看和操作；

信息存储服务器将信息收集服务器的数据信息进行处理后，压缩存储至服务器数据库；

信息收集服务器、信息分析服务器、信息存储服务器及操作员工作站之间通过信息子网进行数据交换。

3.根据权利要求1或2所述的一种环保设备运行状态在线监管系统，其特征在于，所述监管终端包括电源模块、中央处理器、传感器模块和通信模块；

所述电源模块为所述中央处理器、所述传感器模块和所述通信模块供电；

所述传感器模块用于采集环保设备状态信息，并将采集到的环保设备状态信息传输给所述中央处理器；

所述中央处理器对采集到的环保设备状态信息进行初步处理，然后通过通信模块转发至所述中心管理站；同时，接收由通信模块传送来的控制信息。

4.根据权利要求3所述的一种环保设备运行状态在线监管系统，其特征在于，其还包括有显示模块，通过所述显示模块显示监管终端的工作状态和经所述中央处理器初步处理后的环保设备状态信息，以及用于设置监管终端的工作参数。

5.根据权利要求3或4所述的一种环保设备运行状态在线监管系统，其特征在于，所述传感器模块包括三路输入电压传感器、三路输出电压传感器和三路输出电流传感器。

6.根据权利要求3所述的一种环保设备运行状态在线监管系统，其特征在于，所述中央处理器为为单片机。

7.根据权利要求3所述的一种环保设备运行状态在线监管系统，其特征在于，所述通信模块为GPRS模块或WIFI模块。

8.一种环保设备运行状态在线监管方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)通过监管终端监测环保设备状态信息；

(2)将监测到的环保设备状态信息通过通信模块传输给中心管理站；

(3)中心管理站将接收到的环保设备状态信息进行存储、分析后，判断环保设备的运行状态。

9.根据权利要求8所述的一种环保设备运行状态在线监管方法，其特征在于，所述中心管理站包括信息收发器、信息收集服务器、信息存储服务器、服务器数据库、信息分析服务器和操作员工作站；

信息收发器用于接收监管终端发来的环保设备状态信息及监管终端运行信息，并将接收到的信息传输给信息收集服务器；

信息收集服务器接收信息收发器发送的信息，并按校验算法进行数据校验无误后，发至信息存储服务器和信息分析服务器；

信息分析服务器用于将信息收集服务器发来的数据信息进行分析处理，通过特定算法计算设备运行状态，并通过相关报警策略将接收到的数据信息生成相关报警信息，然后将以上状态及信息传送给操作员工作站进行图形化显示；

操作员工作站将信息分析服务器提供数据进行图形化显示，供值班人员进行查看和操作；

信息存储服务器将信息收集服务器的数据信息进行处理后，压缩存储至服务器数据库；

信息收集服务器、信息分析服务器、信息存储服务器及操作员工作站之间通过信息子网进行数据交换。

10.根据权利要求8所述的一种环保设备运行状态在线监管方法，其特征在于，所述监管终端包括电源模块、中央处理器、传感器模块、显示模块和通信模块；

所述电源模块为所述中央处理器、所述传感器模块和所述通信模块供电；

所述传感器模块用于采集环保设备状态信息，并将采集到的环保设备状态信息传输给所述中央处理器；

所述中央处理器对采集到的环保设备状态信息进行初步处理，然后通过通信模块转发至所述中心管理站；同时，接收由通信模块传送来的控制信息；

通过所述显示模块显示监管终端的工作状态和经所述中央处理器初步处理后的环保设备状态信息，以及用于设置监管终端的工作参数。