CN203759523U - 环保设备远程自动监测数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种环保设备远程自动监测数据采集装置，它由通过有线局域网或者wifi无线网联系的前端数据采集器和监控主机构成；所述前端数据采集器由电压互感器、电流互感器、信号调理电路、A/D转换单元、数字处理单元和有线/无线网桥组成；该装置与监控中心和用户接口三部份组成环保设备远程自动监测系统，通过监测环保设备工作的电流、电压，采用有线（因特网）、无线(wifi)二种网络相结合的数据远程传输通道，将自动监测到的设备运行数据远程传输回环保设备监控中心。本实用新型的应用促成了环保执法的信息化和规范化，大大减轻了环保执法人员的工作强度，扫除了企业环保设备监控盲区，达到监督企业防污治污的目的。

Description

环保设备远程自动监测数据采集装置

技术领域

本实用新型涉及一种环保自动监测设备，特别是环保设备远程自动监测数据采集装置。

背景技术

我国环保管理部门现有对污染型企业的环保在线监测系统都是采取一对一的监控模式，例如空气监测系统只监测处理后的空气质量，水文监测系统只监测处理后的水文质量，再通过网络把数据报送给分管的环保管理部门。存在的问题是：一方面部份企业为了节省环保设备的运行费用，也存在投机作弊手段，混淆环保监测系统的监控，如在夜间、公休等环保监测盲区关闭环保设备，而对排污口采取用合格的样品替代污染物，使监测器采集到的都是合格样品，造成环保管理部门监测合格的假象；另一方面，由于这些针对专业领域的专业监测系统造价昂贵，中小型企业普遍无力配置，环保执法人员由于缺乏远程监控设施，只有依靠实地巡察人工记录每台设备的运行情况，由于环保管理部门人力资源有限，无法做到对所有企业的环保设备运行状况进行全面监管，而企业为了节省环保设备的用电消耗，降低生产成本，常常是应付环保执法人员检查时才开启，因此夜间和公休时间便成了环保监控的盲区，在此时间段内全面停止环保设备的运行，任由污染物排放，严重污染了环境。

综上，目前环保部门对环保设备的监控存在的问题是主要有三：一是存在监控盲区，不能对所有环保设备形成覆盖式的监管；二是由于企业的作弊行为，环保部门的监管不能保证真实有效；三是所采用的环保监控系统种类不一，缺乏统一的管理模式，以及实地人工检测等因素，造成监控工作效率低下。

ZL201120521483.1公开了一种工业锅炉远程监控系统，它包括现场监控数据采集通讯模块、主站前置机通讯模块和主站监控中心，现场监控数据采集通讯模块通过主站前置机通讯模块与主站监控中心通信。该专利技术就特种设备监管而言对设备运行可及时提供实时信息。存在的问题如下：一是其监控范围仅限于对工业锅炉的监控，不适宜其他环保设备的监控；二是数据采集依赖性高，其前端数据采集是通过企业的现场控制机读取数据的，必须以现场控制机运行正常为前提；三是其监控目的是为了使锅炉经济运行的节能监管，而非环保监控。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种环保设备远程自动监测数据采集装置，以实现对所有环保设备形成覆盖式的监管，杜绝环保监测的投机作弊现象，通过远程监测提高监控工作效率。

为实现以上目的，本实用新型环保设备远程自动监测数据采集装置由通过有线局域网或者wifi无线网联系的前端数据采集器和监控主机构成；所述前端数据采集器由电压互感器、电流互感器、信号调理电路、A/D转换单元、数字处理单元和有线/无线网桥组成；该前端数据采集器设在污染型企业环保设备上，其每台环保设备的电路中都接入唯一编码的前端数据采集器，以实现对环保设备运行的电压电流数据现场采集以及将采集到的数据打包成能够通过有线局域网或者wifi无线网传输的数据包，并且通过有线局域网或wifi无线网将数据发送给监控主机；所述监控主机由一个网络数据接口和无线、有线数据发送单元构成。

该环保设备远程自动监测数据采集装置和监控中心与用户接口三部份组成环保设备远程自动监测系统；所述监控中心设有带web软件的web服务器、数据库服务器，web软件的作用是使监控中心具备数据接收与处理中心模块、基本信息管理模块、执法记录管理模块、设备监测中心模块和企业申报管理模块的功能。所述用户接口是指直接展示给最终用户的界面,它包括PC端和移动端，用户可以在这二种终端上使用服务平台。

上述前端数据采集器发送所采集的数据时机需符合以下中的任意一种情形：

① 电流、电压的变化范围达到环保设备预警所设定的值时 ,例如：设定电流预警为2A，原工作电流为7A，当测试到的工作电流为2A时，则发送数据。

② 电流、电压不变，但上次发送成功的时间距离现在超过设定值时，例如：设定间隔发送时间为30分钟，上次发送成功的时间为9：00，则当时间到达9：30分时，则发送数据。

③ 发送的时间距离现在超过设定值但仍未获得服务端响应结果时，例如：设定服务器响应时间为60秒，数据发送的时间为9：00，当时间到达9：01分时，还没获得服务器响应，则发送数据。

数据包的内容包括：采集器编号(唯一)、采集的电流、采集的电压、运行的状态（即运行、停止）等。

前端数据采集器的功能是采集和发送电流、电压数据，其工作原理为：前端数据采集器接入环保设备电路后，由其中的电压互感器和电流互感器完成对电压、电流的检测，由此获得环保设备运行的工作电压和电流数据，信号调理电路将采集到的电压、电流数据转变成归一化信号，再通过A/D转换单元将工作电压、电流模拟信号转换成数字信号；数字处理单元将处理后的工作电压、电流数字信号打包成能够通过网络传输的数据包。有线/无线网桥完成将打包后的数据包通过因特网或者wifi无线网匹配传送。

监控主机承担的作用是接收并解析前端采集器发送来的数据包、向环保设备监控中心发送数据、接收和转发环保设备监控中心返回的指令。每一个污染型企业都只有一台监控主机，它通过有线局域网或者wifi无线网将前端数据采集器发送来的数据包接收下来，解析数据后再通过互联网发送到监控中心，该监控中心运行着一个服务线程即“实时监测处理服务”，它实时监控TCP/IP所指定的与主机协定的接收端口，当检测到有数据到达时立即接收，同时调用规则验证方法，检查该数据是否符合规则、是否合法，验证成功后调用业务服务对象对数据进行存储和处理采集器编号对应的环保设备状态，当业务服务对象返回处理成功时，“实时监测处理服务”会将处理结果返回给数据采集部的监控主机，监控主机再根据采集器编号通知该采集器，如果采集器超时仍未获得响应，则会再次把数据发送出去。

使用基于J2EE架构开发的B/S模式的应用系统，具有高度的扩展性、良好的跨平台性。框架前端包括PC端和移动端二部分，PC端支持当今主流IE、火狐、谷歌等浏览器；移动端支持当今主流的手机操作系统包括Andriod、IOS等智能手机操作系统，由于移动端采用先进的手机轻量级应用JQM技术，因此具有很好的跨操作系统平台的良好特性。

监控中心具备下列功能：

（1）实时监测处理服务：它主要运行在WEB服务器端，通过应用面向对象的主流开发语言JAVA的线程技术，达到实时监测WEB服务器端口是否有数据发送过来，如果有则立即接收数据并进行相应处理，同时向发送端响应接收成功指令的功能。

（2）设备状态查询：环保管理部门的相关人员可以在此界面查询企业环保设备的实时运行状态、采集器最后一次采集时间、设备运行的功率等; 当设备或前端数据采集器处于非正常运行时，系统的监控显示该设备记录状态变成红色亮起报警。

（3）企业设备申报：通过本功能，企业可以对所属环保设备的新增、报废和暂停使用等事项向环保部门进行申请，当环保设备需要暂停运行或出现故障需要暂停时，企业应及时通过系统向环保管理部门申报，使环保管理部门及时掌握设备停运原因。对于报废或新增的环保设备，企业也要向环保局进行申报，使环保管理部门及时掌握企业环保设备台账动态信息，有利于管理的规范化。

（4）执法记录管理：本功能主要是对企业环保违法行为的登记、查询和统计，使环保管理部门能够对企业违法行为进行统计，并根据系统所提供的数据采取相应的处罚措施，有利的加强了环保监管。

（5）企业信息管理：本功能主要是对环保管理部门管辖的污染型企业的基本信息进行记录管理，从而明析环保设备的归属，明确企业责任。

采用本实用新型环保设备远程自动监测数据采集装置组成的环保设备远程自动监测系统，基于环保设备工作时需要用电来考虑，通过采集环保设备运行的电流和电压，自动计算设备运行功率，采用有线（因特网）、无线(wifi)二种网络相结合的数据远程传输通道，将自动监测到的设备运行数据远程传输到环保设备监控中心，根据运行功率与额定功率的比对来判定设备是否正常运行，实现对环保设备的24小时实时监控，消除了监控盲区，解决了现有环保在线监测系统存在的问题。

本实用新型环保设备远程自动监测数据采集装置组成的环保设备远程自动监测系统具有如下特点：

（1）采用监测设备电压电流的方式，易实现统一的环保管理模式；

（2）24小时全程监测，无盲区，提高了环保管理的有效性；

（3）系统造价低，运行成本低，企业易于接纳；

（4）操作简单，界面管理人性化，大幅减轻了环保执法人员的劳动强度。

本实用新型达到的技术指标如下：

（1）采集的工作电流值误差不超过1%；

（2）采集的工作电压值误差不超过1%；

（3）系统并发用户数支持500人；

（4）实时监测处理服务的数据接收和处理准确率为100%。

附图说明：

图1是本实用新型环保设备远程自动监测数据采集装置结构示意图。

图2是本实用新型环保设备远程自动监测数据采集装置构成环保设备远程自动监测系统模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型环保设备远程自动监测数据采集装置作进一步详细说明。

图1所示本实用新型环保设备远程自动监测数据采集装置由通过有线局域网或者wifi无线网联系的前端数据采集器和监控主机构成；所述前端数据采集器由电压互感器、电流互感器、信号调理电路、A/D转换单元、数字处理单元和有线/无线网桥组成,该前端数据采集器设在污染型企业环保设备上，其每台环保设备的电路中都接入唯一编码的前端数据采集器，以实现对环保设备运行的电压电流数据现场采集以及将采集到的数据打包成能够通过有线局域网或者wifi无线网传输的数据包，并且通过有线局域网或wifi无线网将数据发送给监控主机；所述监控主机由一个网络数据接口和无线、有线数据发送单元构成。

图2所示该环保设备远程自动监测数据采集装置和监控中心与用户接口三部份组成环保设备远程自动监测系统，监控中心设有带web软件的web服务器、数据库服务器，用户接口是指直接展示给最终用户的界面, 它包括包含IE浏览器、火狐浏览器或谷歌浏览器等主流浏览器的PC端和包括andriod或IOS等手机系统的智能手机的移动端，用户可以在这二种终端上使用服务平台。

下面列举三个具体实施应用案例：

某市环保局为了解决该地区环保设备监控的问题，采用本实用新型环保设备远程自动监测系统，对该市的某水泥厂、火电厂、钨冶炼厂三家企业作为环保设备监测试点。首先，我们在该市环保局的WEB服务器上安装了本实用新型的HBJC V1.0版远程监测软件，在监测系统上注册了该市、县级环保局执法人员用户，新建市、县级组织机构，分配各级环保部门权限，新建数据采集器信息，新建环保设备信息，指定各自对应的信息采集器，同时也新增作为试点的水泥厂、火电厂和钨冶炼厂三家企业信息，选择好三家企业的上级环保管理部门。

接受监测的环保设备如下表所示：

实施案例1：水泥厂除尘器监测应用实例

在该水泥厂，我们对它的两台旋窑前后端的四台电除尘器的主电路分别接入了四台本公司生产的WC-ZL700型（采集器编码分别为PNSN2014001、PNSN2014002、PNSN2014003、PNSN2014004）前端数据采集器，同时在该水泥厂安装了一台本公司生产的WC-JK2014001型监控主机。

由于两台旋窑相距较远，不便架接网络线，为实现数据采集器的网络传输，我们利用该水泥厂局域网的无线wifi网络，将采集到的设备运行电流电压数据，通过局域wifi传送到监控主机，监控主机再通过Internet互联网传送到该县环保局的监测系统。

整个环保设备远程监测系统安装完毕后，我们会同市、县环保局的工作人员，一起在县环保局监测中心的屏幕上观察设备运行监测情况。显示屏上，实时显示该水泥厂四台电除尘器的运行情况，我们向市环保局作了通报，市环保局的相关同志也马上进入了监测系统界面，及时了解到了本次监控的情况。

监测过程中，我们摸拟故障，有意安排2#电除尘器人为停机，监控中心的显示屏马上显示2#电除尘器运行功率为零，同时该设备记录状态变为红色显示预警，及时发现了2#电除尘器的不正常运行情况。在此期间，我们还关停了前端数据采集器，监测中心的显示屏马上显示该设备采集器工作异常，并显示最后一次采集的时间，处于不正常运行状态，同时该设备记录状态变成红色预警。

监测过程中，我们有意用金属罩屏蔽2#机前端数据采集器正常网络信号传输通道，使其无法与监控主机直接连接。当关闭2#机时，监测中心的显示屏上提示2#机停止运行并报警，验证了前端数据采集器通过桥接传输功能，把自身采集到的数据借助另一台前端数据采集器与监控主机的传输通道向监控主机发送数据。

由本次监测可见，本实用新型环保设备远程自动监测系统完全实现了预期目标，有效地监测了环保设备的运行状态，为环保局执法人员提供了可靠的执法依据。

实施案例2：火电厂电除尘器监测应用实例

该火力电发电厂有两台300MW发电机组，对两台发电机组的锅炉分别装配了两台功率为1300kw的电除尘器，用于锅炉排放烟尘的除尘。我们分别在两台电除尘器的主电路接入了两台本公司生产的WC-ZL1500型（采集器编码PNSN2014005、PNSN2014006）前端数据采集器，同时在该火电厂安装了一台本公司生产的WC-JK2014001型监控主机。

为了便于实现网络数据传输，我们在厂区内架接了网络线，利用该火电厂局域网的有线网络，将采集到的设备运行电流电压数据传送到监控主机，监控主机再通过Internet互联网传送到该县环保局的监测系统。

整个环保设备远程监测系统安装完毕后，我们会同县、市环保局的工作人员，一起在县环保局监测中心的屏幕上观察设备运行监测情况。显示屏上实时显示该火力电发电厂两台电除尘器的运行情况，我们向市环保局通报后，市环保局的相关同志通过电脑也马上进入了监测系统界面，及时了解到了本次监控的情况。

监测过程中，我们摸拟故障，有意安排1#电除尘器人为停机，监控中心的显示屏显示1#电除尘器运行功率为零，同时该设备记录状态变为红色显示预警，及时发现了1#电除尘器的停运行情况。在此期间，我们还关停了前端数据采集器，监测中心的显示屏马上显示该设备采集器数据采集异常，并显示最后一次采集的时间，处于不正常运行状态，同时该设备记录状态变成红色显示报警。

监测过程中，我们有意用金属罩屏蔽2#机前端数据采集器正常网络信号传输通道，使其无法与监控主机直接连接，关闭1#机，监测中心的显示屏上提示1#机停止运行并报警，验证了前端数据采集器通过桥接传输功能，把自身采集到的数据借助另一台前端数据采集器与监控主机的传输通道向监控主机发送数据。

由本次监测实现了对火力发电厂电除尘器的远程监测，有效地监测了火电厂电除尘器的运行状态，为环保局执法人员提供了可靠的执法依据。

实施案例3：某钨冶炼厂锅炉除尘系统监测应用实例

某钨冶炼厂的6吨链条锅炉安装了一套烟气除尘系统，整套系统由多管旋风除尘器+引风机+除尘脱硫脱氨塔组成。工作时，由与锅炉烟气出口相接的多管旋风除尘器除去烟尘中的粗颗粒粉尘后，再由引风机将初步除尘后的烟气引入脱硫脱氨塔，再利用该厂的仲钨酸铵生产废水（碱性）喷淋烟气，在起到对锅炉烟气脱硫除尘的同时，对生产废水又起到脱氨氮的作用，喷淋后的生产废水重新回流至废水处理场进行后续处理。本套装置的关键用电设备是多管旋风除尘器和水泵。

我们掌握了该系统的工作原理后，在多管旋风除尘器和水泵的主电路上分别接入了两台本公司生产的WC-JL01型（采集器编码PNSN2014007、PNSN2014008）前端数据采集器，并在该钨冶炼厂安装了一台本公司生产的WC-JK2014001型监控主机。

我们充分利用该厂的网络资源，只增设了必要的网线，利用该冶炼厂局域网的有线网络，将采集到的设备运行电流电压数据传送到监控主机，监控主机再通过Internet互联网传送到该县环保局的监测系统。

整个环保设备远程监测系统安装完毕后，我们会同市、县环保局的工作人员，一起在县环保局监测中心的屏幕上观察设备运行监测情况。显示屏上，实时显示钨冶炼厂两台设备的运行情况，我们向市环保局通报后，市环保局的相关同志通过电脑也马上进入了监测系统界面，及时了解到了本次监控的情况。

监测系统正常工作后，我们拨掉网线，模拟网线被破坏的情况，系统数据采集端立即采用局域wifi网络传输，通过无线网络将采集到的数据照常传输到监控中心，中心的显示屏正常显示。

我们摸拟故障，有意安排多管旋风除尘器人为停机，监控中心的显示屏显示多管旋风除尘器运行功率为零，同时该设备记录状态变为红色显示预警，及时发现了多管旋风除尘器的停止运行状态。

监测过程中，我们有意用金属罩屏蔽水泵前端数据采集器正常网络信号传输通道，使其无法与监控主机直接连接，关闭水泵后，监测中心的显示屏上提示水泵停止运行并报警，验证了前端数据采集器通过桥接传输功能，把自身采集到的数据借助另一台前端数据采集器与监控主机的传输通道向监控主机发送数据。

由本次监测实现了对钨冶炼厂6吨链条炉烟气除尘系统的远程监测，有效地监测了锅炉烟气除尘系统的运行状态，为环保局执法人员提供了可靠的执法依据。

Claims (1)

1.一种环保设备远程自动监测数据采集装置，其特征是：它由通过有线局域网或者wifi无线网联系的前端数据采集器和监控主机构成；所述前端数据采集器由电压互感器、电流互感器、信号调理电路、A/D转换单元、数字处理单元和有线/无线网桥组成；该前端数据采集器设在污染型企业环保设备上，其每台环保设备的电路中都接入唯一编码的前端数据采集器，以实现对环保设备运行的电压电流数据现场采集以及将采集到的数据打包成能够通过有线局域网或者wifi无线网传输的数据包，并且通过有线局域网或wifi无线网将数据发送给监控主机；所述监控主机由一个网络数据接口和无线、有线数据发送单元构成。