CN204423077U - 一种污染源在线监控平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种污染源在线监控平台，包括采样系统，其特征在于：还包括烟气分析系统，数据采集传输装置和监控平台，所述采样系统采集样品气体并将气体伴热传输到烟气分析系统，所述烟气分析系统测定烟气中各种数据，将测量值数据、参数数据和状态数据传输给数据采集传输装置，所述数据采集传输装置将上述三种数据进行分析处理，得到所需要的监测、参数和状态数据传上传到监控平台，监控平台接收数据采集传输装置上传过来的数据。本实用新型提供了一种将原来在工控机进行的数据格式转换和计算等功能，利用数据采集传输仪完成，无法造假，节约了硬件成本的污染源在线监控平台。

Description

一种污染源在线监控平台

技术领域

本实用新型涉及属于污染源监控技术领域，特别是涉及一种污染源在线监控平台。 

背景技术

自2007年开始，山东就在全省建设了污染源在线监控系统，实现了对1200余家废气、废水企业及200余座城镇污水处理厂的24小时省市县三级自动监测，为环境管理和决策提供了有力的技术支撑。近年来，污染源监测工作更是紧紧围绕测量值数据质量这条主线，深化监测体制机制改革，实行环境质量“上收一级”管理，污染源“下放一级”管理，科学划分了省市县三级监督监测的职责，使各级环保部门团结起来共同监管排污企业，促进了环境质量的逐年改善。

同时，污染源在线测量值数据造假现象也是屡禁不止。2013年至今，山东环保厅就查处了破坏或干扰在线监测设施、测量值数据弄虚作假企业22家，对其实施了通报、罚款、挂牌督办等处罚，并将其中5起符合移交条件的案件移交山东公安厅处理。但是，单纯从体制改革、独立调查、严厉惩处等制度方面并不能有效遏制造假现象，急需从造假环节入手，研究一套能切断主要造假环节、防治次要造假手段、很难造假的监管系统。

目前的污染源监控系统包括依次连接的采样系统，烟气分析系统（自动监测设备）、数据处理系统、数据采集传输仪和监控平台，采样系统主要由硬件设备，如采样探头、采样管路等组成，实现样品气体取样、伴热传输到烟气分析系统、除湿和过滤烟尘的功能，分为抽取采样法和直接测量法。

烟气分析系统主要包括气态污染物监测子系统、颗粒物监测子系统和烟气排放参数监测子系统。测定烟气中气态污染物成分和浓度、颗粒物浓度、烟气温度、压力、流速、含湿量及氧含量等参数。常用的分析方法有定电位电解法、非分散红外吸收法和紫外吸收光谱法。

烟气分析系统与数据处理系统（工控机或PLC）之间通过模数转换模块相连

数据处理系统3主要功能是控制自动分析仪采样、分析等过程，对原始数据进行数据格式转换和计算，但同时也为植入造假软件或修改计算参数带来方便。数据处理过程可分为两个步骤：

    1)把分析仪内部测量分析后的模拟信号（如电解电流、红外线的辐射强度）转换成数字信号，也就是原始测量数据。

    2)在工控机上将原始测量数据数字量信号通过特定的计算过程转换成被测气体的实测浓度和折算浓度。

    比如：

    Z=aY+b                                     （公式1）

    Y=(Cmax-Cmin)*(X-Dmin)/(Dmax-Dmin)+Cmin    （公式2）

在这个数据计算过程中，公式1为浓度数据修正公式；公式2为数字量到测量值数据的转换公式。

Z为上传到监控平台的气体污染物的浓度，a为数据修正因子-斜率，b为数据修正因子-截距。

X为原始数据，Dmax为数字信号量的上限值，Dmin为数字信号量的下限值，Cmax为测定组分量程上限值，Cmin为测定组分量程下限值。

b、Cmax、Cmin四个计算参数均可在工控机上查看和修改，其中任意一个参数被篡改，都将影响Z值，因此四个计算参数设置的是否正确直接关系到上传的污染物浓度是否真实。而这些参数的修改过程在现有的自动监控系统中极为方便迅速，且不会留下任何痕迹，因此存在技术缺陷。

   数据处理系统通过数字量接口RS232或RS485接口连接数据采集传输仪。

废水和污水处理厂监控与烟气监控类似，只是由于不需要对污染物进行折算等相关换算，而在自动监测设备组成结构中没有数据处理系统单元。但是，在线监测设备本身大都有公式1中提到的数据修正参数斜率和截距，同样为数据造假提供了方便迅速、不留任何痕迹的手段，也存在技术缺陷。

尽管各级环保部门不断加大查处力度，但仅依靠人工随机盲目巡查比对数据的方式，工作量大，效率低，无法从根本上解决问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种将原来在工控机进行的数据格式转换和计算等功能，利用数据采集传输仪完成，无法造假，节约了硬件成本的污染源在线监控平台。

为了解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种污染源在线监控平台，包括采样系统，其特征在于：还包括烟气分析系统，数据采集传输装置和监控平台，所述采样系统采集样品气体并将气体伴热传输到烟气分析系统，所述烟气分析系统测定烟气中各种数据，将测量值数据、参数数据和状态数据传输给数据采集传输装置，所述数据采集传输装置将上述三种数据进行分析处理，得到所需要的监测、参数和状态数据传上传到监控平台，监控平台接收数据采集传输装置上传过来的数据，并将所有的数据情况实时显示，并能保存历史数据以备查看，同时数据信息被异常修改或状态信息异常，监控平台立刻引发报警。

前述的一种污染源在线监控平台，其特征在于：所述烟气分析系统包括气态污染物监测子系统、颗粒物监测子系统和烟气排放参数监测子系统。

前述的一种污染源在线监控平台，其特征在于：所述数据采集传输装置包括测量值采集模块、数据传输模块、数据显示模块、测量值处理模块、测量值统计模块、测量值存储模块、参数采集模块和状态采集模块，所述测量值采集模块与测量值处理模块相连接，所述测量值处理模块与测量值统计模块相连接，所述测量值统计模块与测量值存储模块相连接，所述测量值存储模块与数据显示模块相连接，所述测量值存储模块还与数据传输模块相连接，所述参数采集模块分别与数据传输模块和数据显示模块相连接，所述状态采集模块分别与数据传输模块和数据显示模块相连接。

前述的一种污染源在线监控平台，其特征在于：所述参数采集模块包括电源供电模块、参数数据传感器、模数转换模块和参数采集板，参数数据传感器将采集的参数数据传输给模数转换模块，所述模数转换模块转换成数字信号后传输给参数采集板，所述电源供电模块与参数采集板连接向参数采集板供电。

前述的一种污染源在线监控平台，其特征在于：所述状态采集模块包括电源供电模块、状态数据传感器、模数转换模块和参数采集板，状态数据传感器将采集的状态数据传输给模数转换模块，所述模数转换模块转换成数字信号后传输给参数采集板，所述电源供电模块与状态采集板连接向状态采集板供电。

前述的一种污染源在线监控平台，其特征在于：所述测量值采集模块的采集接口为RS232接口或485接口，所述参数采集模块采用STM32F1芯片，所述状态采集模块采用STM32F1芯片。

前述的一种污染源在线监控平台，其特征在于：所述监控平台包括数据监控单元、参数监控单元和状态监控单元，所述数据监控单元包括依次连接的测量值数据接收模块、测量值数据存储模块和测量值数据显示模块。

前述的一种污染源在线监控平台，其特征在于：所述监控平台包括参数监控单元，所述参数监控单元包括依次连接的参数接收模块、参数判断模块，参数报警模块，参数监控统计模块和参数显示模块，所述参数接收模块还分别与参数监控统计模块和参数显示模块线连接。

前述的一种污染源在线监控平台，其特征在于：所述监控平台包括状态监控单元，所述状态监控单元包括依次连接的状态接收模块、状态判断模块，状态报警模块，状态监控统计模块和状态显示模块，所述状态接收模块还分别与状态监控统计模块和状态显示模块线连接。

本实用新型所达到的有益效果：

1、本实用新型系统中去掉了工控机或PLC，为各污染源企业节约了硬件成本。

2、本实用新型切断了通过工控机或PLC擅自修改参数的作假途径。

3、本实用新型通过监测自动监测设备的工作参数，记录工作参数的每一次变化，为监测参数的修改过程提供第一手证据。

4、本实用新型通过监测自动监测设备的运行状态和故障状态，更有针对性的维护设备。

附图说明

图1是本实用新型污染源在线监控平台架构图。

图2是本实用数据采集传输装置架构图。

图3是本实用新型参数采集模块结构示意图。

图4是本实用新型状态采集模块结构示意图。

图5是本实用新型监控平台架构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，本实用新型首先，物理上去掉工控机，不再通过工控机或PLC等第三方设备转发测量值数据，切断主要造假环节。采取自动监测设备分析仪与数据采集传输仪直连方式，获取一手的原始测量值数据，将原来在工控机进行的数据格式转换和计算等功能，利用数据采集传输装置完成。

其次，根据不同品牌型号自动监测设备的自身情况，通过改造，固化斜率、截距等重要工作参数，在分析系统环节减少能影响测量值数据的参数数量，剔除对测量值数据影响较大的参数种类。

最后，通过改造烟气分析系统（自动监测设备）、数据采集传输装置，将烟气分析系统其它能影响测量值数据的工作参数（量程、标定气体/液体浓度、校准偏差等）、反映设备运行情况的设备状态（含报警和故障），及在数据采集传输仪上设置的换算参数等“三同时”上传到环保监控中心。

本实用新型包括采样系统1、烟气分析系统2、数据采集传输装置4和监控平台5，所述采样系统1采集样品气体并将气体伴热传输到烟气分析系统，所述烟气分析系统2测定烟气中各种数据，将测量值数据、参数数据和状态数据传输给数据采集传输装置，所述数据采集传输装置4将上述三种数据进行分析处理，得到所需要的监测、参数和状态数据传上传到监控平台5，监控平台5接收数据采集传输装置上传过来的数据，并将所有的数据情况实时显示，并能保存历史数据以备查看，同时数据信息被异常修改或状态信息异常，监控平台立刻引发报警。

本实用新型烟气分析系统2包括气态污染物监测子系统、颗粒物监测子系统和烟气排放参数监测子系统。烟气分析系统2与外界的通信方式由原来的模拟量信号输出转变为数字量信号。通信接口通常为RS232或RS485。烟气分析系统2输出的数据另外增加了参数数据和状态数据的输出。参数数据包括影响测量值数据的所有参数；状态数据包括能反映当前分析仪运行及告警情况的所有状态。

烟气分析系统的参数主要分为如下几类：

    量程：不会直接影响测量值，但是会间接影响测量精度，如某站点的正常测量值，大约在700mg/m3，使用量程为500mg/m3和使用1000mg/m3的设备测量出来的精度是不一样的，量程1000mg/m3是合适量程，500mg/m3为不合适量程

    标气浓度或标液浓度：会直接影响测量值，如实际使用的是500mg/m3的标气，进行测量，会得出一定的信号值，如果输入到系统界面中保存的标气浓度为200mg/m3,和500mg/m3的自动测量结果是不一样的，前者的自动测量值是实际值的40%，后者的自动测量值跟实际值相同

校准偏差：是指实际通进采样系统的标气浓度值和自动测量值的单次或累计偏差，如果偏差过大，说明自动监测设备的测量精度不准。

数据修正系数：数据修正系数是指在数据计算、公式表达等由于理想和现实、现实和调查等产生偏差时，为了使其尽可能的体现真实性能对计算公式进行处理而加的系数。

 如图2所示，所述数据采集传输装置4包括测量值采集模块、数据传输模块、数据显示模块、测量值处理模块、测量值统计模块、测量值存储模块、参数采集模块和状态采集模块，所述测量值采集模块与测量值处理模块相连接，所述测量值处理模块与测量值统计模块相连接，所述测量值统计模块与测量值存储模块相连接，所述测量值存储模块与数据显示模块相连接，所述测量值存储模块还与数据传输模块相连接，所述参数采集模块分别与数据传输模块和数据显示模块相连接，所述状态采集模块分别与数据传输模块和数据显示模块相连接。所述测量值采集模块的采集接口为RS232接口或485接口，所述参数采集模块采用STM32F1芯片，所述状态采集模块采用STM32F1芯片。

所述参数采集模块包括电源供电模块、参数数据传感器、模数转换模块和参数采集板，参数数据传感器将采集的参数数据传输给模数转换模块，所述模数转换模块转换成数字信号后传输给参数采集板，所述电源供电模块与参数采集板连接向参数采集板供电。

所述状态采集模块包括电源供电模块、状态数据传感器、模数转换模块和状态采集板，状态数据传感器将采集的状态数据传输给模数转换模块，所述模数转换模块转换成数字信号后传输给状态采集板，所述电源供电模块与状态采集板连接向状态采集板供电。

本实用数据采集传输装置2的测量值采集模块，由原来的数据源为工控机，修改为自动监测设备；并且统一了数据采集接口为RS232接口或485接口。本实用新型增加了测量值处理模块，用来将烟气分析系统输出的测量值数据数字量信号转换成最终需要上传的污染物组分的标况情况下浓度。同时增加了测量值统计模块能够根据实时数据统计出十分钟均值数据、小时均值数据、日均值数据、月均值数据、各污染物的排放量数据，并利用测量值存储模块存储2个月的分钟数据，1年以上的小时均值数据、日均值数据、月均值数据，这样就能够提供按照条件查询历史数据的功能。而数据显示模块也不只是单一显示实时数据，进行功能改进后，增加了各监测组分的历史数据显示及统计结果的显示，并增加了参数及状态项目的显示

本实用新型数据采集传输装置2增加了参数采集模块，参数数据通过参数数据传感器进行数据采集，经过模数转换后，传送给参数采集板，由参数采集板对采集参数数据进行处理计算，得到所需要的参数数据，以供数数据采集传输装置使用。

本实用新型数据采集传输装置2增加了状态采集模块，状态数据通过状态数据传感器进行数据采集，经过模数转换后，传送给状态采集板，由状态采集板对采集状态数据进行处理计算，得到所需要的状态数据，以供数数据采集传输装置使用。

本实用新型数据采集传输装置2按照设定的频率定期向自动监测设备索取所有影响测量值数据的参数，并实时将所有的参数上传到监控平台。采集的自动监测设备参数主要包括量程、标气浓度或标液浓度、校准偏差或校准系数、数据修正系数。同时数据采集传输装置按照设定的频率定期向自动监测设备索取自动监测设备的状态，并实时将所有的状态上传到监控平台，采集的自动监测设备状态主要包括：当前运行状态、报警及故障状态。

如图5所示，所述监控平台包括数据监控单元、参数监控单元和状态监控单元，所述数据监控单元包括依次连接的测量值数据接收模块、测量值数据存储模块和测量值数据显示模块。所述监控平台包括参数监控单元，所述参数监控单元包括依次连接的参数接收模块、参数判断模块，参数报警模块，参数监控统计模块和参数显示模块，所述参数接收模块还分别与参数监控统计模块和参数显示模块线连接。所述监控平台包括状态监控单元，所述状态监控单元包括依次连接的状态接收模块、状态判断模块，状态报警模块，状态监控统计模块和状态显示模块，所述状态接收模块还分别与状态监控统计模块和状态显示模块线连接。

本实用新型监控平台5能接收数据采集传输装置4主动上报过来的参数情况，并将所有的参数情况实时显示，并能保存参数的历史数据，能够实时查看，并能根据条件过滤查询。本实用新型监控平台5增加接收数据采集传输装置4主动上报过来的自动监测设备的当前运行情况，并将所有的监控所有站点的状态实时情况，并能保存状态的历史数据，能够实时查看，并能根据条件过滤查询。

本实用新型监控平台5增加了智能报警功能，监控平台5能够录入并保存各个站点所有参数的基准信息，并对各个站点实时上报的参数及状态信息，实时判断，如果参数信息被异常修改或状态信息异常，平台立刻引发报警，提醒值班人员及时关注。同时监控平台5能对每一个站点的参数或状态报警情况进行统计，并能统计出同一类报警在各个监测站点的分布情况，以及同一品牌的故障在各个监测点的分布情况。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种污染源在线监控平台，包括采样系统，其特征在于：还包括烟气分析系统，数据采集传输装置和监控平台，所述采样系统采集样品气体并将气体伴热传输到烟气分析系统，所述烟气分析系统测定烟气中数据，将测量值数据、参数数据和状态数据传输给数据采集传输装置，所述数据采集传输装置将上述三种数据进行分析处理，得到所需要的监测、参数和状态数据传上传到监控平台，监控平台接收数据采集传输装置上传过来的数据，并将所有的数据情况实时显示，并能保存历史数据以备查看，同时数据信息被异常修改或状态信息异常，监控平台立刻引发报警。

2.根据权利要求1所述的一种污染源在线监控平台，其特征在于：所述烟气分析系统包括气态污染物监测子系统、颗粒物监测子系统和烟气排放参数监测子系统。

3.根据权利要求2所述的一种污染源在线监控平台，其特征在于：所述数据采集传输装置包括测量值采集模块、数据传输模块、数据显示模块、测量值处理模块、测量值统计模块、测量值存储模块、参数采集模块和状态采集模块，所述测量值采集模块与测量值处理模块相连接，所述测量值处理模块与测量值统计模块相连接，所述测量值统计模块与测量值存储模块相连接，所述测量值存储模块与数据显示模块相连接，所述测量值存储模块还与数据传输模块相连接，所述参数采集模块分别与数据传输模块和数据显示模块相连接，所述状态采集模块分别与数据传输模块和数据显示模块相连接。

4.根据权利要求3所述的一种污染源在线监控平台，其特征在于：所述参数采集模块包括电源供电模块、参数数据传感器、模数转换模块和参数采集板，参数数据传感器将采集的参数数据传输给模数转换模块，所述模数转换模块转换成数字信号后传输给参数采集板，所述电源供电模块与参数采集板连接向参数采集板供电。

5.根据权利要求4所述的一种污染源在线监控平台，其特征在于：所述状态采集模块包括电源供电模块、状态数据传感器、模数转换模块和参数采集板，状态数据传感器将采集的状态数据传输给模数转换模块，所述模数转换模块转换成数字信号后传输给参数采集板，所述电源供电模块与状态采集板连接向状态采集板供电。

6.根据权利要求5所述的一种污染源在线监控平台，其特征在于：所述测量值采集模块的采集接口为RS232接口或485接口，所述参数采集模块采用STM32F1芯片，所述状态采集模块采用STM32F1芯片。

7.根据权利要求6所述的一种污染源在线监控平台，其特征在于：所述监控平台包括数据监控单元、参数监控单元和状态监控单元，所述数据监控单元包括依次连接的测量值数据接收模块、测量值数据存储模块和测量值数据显示模块。

8.根据权利要求7所述的一种污染源在线监控平台，其特征在于：所述监控平台包括参数监控单元，所述参数监控单元包括依次连接的参数接收模块、参数判断模块，参数报警模块，参数监控统计模块和参数显示模块，所述参数接收模块还分别与参数监控统计模块和参数显示模块线连接。

9.根据权利要求8所述的一种污染源在线监控平台，其特征在于：所述监控平台包括状态监控单元，所述状态监控单元包括依次连接的状态接收模块、状态判断模块，状态报警模块，状态监控统计模块和状态显示模块，所述状态接收模块还分别与状态监控统计模块和状态显示模块线连接。