CN2362126Y - 治污设备组运行状态的监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种治污设备组运行状态的监测装置,用于监测治污设备组是否随生产设备组一起在指定状态下运行。包括单片机和与之连接的程序存储器、数据存储器、数据采集通道及判别结果输出通道。将反映生产设备组及治污设备组运行状态的数据分别通过采集通道采集到单片机中,单片机判断所采集的运行数据是否在指定的范围内,再对判定结果进行存储或输出。能满足环保监测要求,投资少、效果好、适于在中国普及推广。

Description

治污设备组运行状态的监测装置

本实用新型涉及一种能自动判别设备组运行状态的监测装置，更确切地说是涉及一种能自动判别与生产设备组的运行状态相关的治污设备组，是否在指定状态下运行的监测装置。

目前许多工矿企业都按照环境保护的要求安装了治理污染的设备或装置，但由于这些治污设备的用电量很大，致使运行费用增高，因此导致了工矿企业将治污设备搁置不用的情况，在开启生产设备的同时并没有按规定将治污设备也投入正常运行。如何监测致污大户的治污状况就突出地摆在了环保部门的面前。

理论上最有效的监测方法是从生产企业的排污口提取排放物并进行化学分析，但要实现自动、连续的监测与分析，存在难度大、投资大的问题，因而难以普及及推广。环保部门现在采用的监测方法是定期或不定期地由监查人员到企业的排污口提取排出物并回实验室作分析，这种监测方法一般只能作抽样检查，无法做到连续监测，并有工作量大、效果不明显、不能排除人为因素等缺陷，因而不是一种有效方法。

本实用新型的目的是设计一种治污设备运行状态的监测装置，针对环保领域的迫切要求而开发，可自动、连续、有效地监测治污设备是否在指定的状态下运行，且具有投资少、效果好、适于在中国普及推广的特点。

申请人注意到：首先，治污设备大多以电力作为动力，如果能监测到治污设备的用电情况，将是判别治污设备是否投入运行的有效手段；再者，某企业治污设备的用电状况一定与该企业生产设备的用电状况直接相关，一般要求在生产设备开工时治污设备也投入运行，因此只有同时监测生产设备组及治污设备组的用电情况，才能判定治污设备组是否在指定的状态下运行。监测用电情况相对比较方便，可以选择监测电压、电流、功率或电度等，当然也可选择监测设备电源开关的合、断状态，甚至选择监测与用电无关但与设备运行状态有关且可以采集到的其它参数。

本实用新型的目的是这样实现的：一种治污设备组运行状态的监测装置，包括单片计算机和与单片计算机连接的一个或一个以上的输入/输出通道口及程序存储器、数据存储器或寄存器，其中，所述的一个或一个以上的输入/输出通道口包括数据采集通道口和判别结果输出通道口，所述的数据采集通道口分别连接反映生产设备组运行状态的检测装置及反映治污设备组运行状态的检测装置。

根据上述技术方案，所述的一个或一个以上的输入/输出通道口为单片计算机自身带有的输入/输出通道口；或为由单片计算机自身的输入/输出通道口或总线连接外围电路构成的RS-232通信口、RS-485通信口或MODEM口；或由单片计算机自身的输入/输出通道口或总线连接串/并电路或调制解调器MODEM构成。

根据上述技术方案，所述的RS-485通信口由单片计算机电路的相应口线与RS-485收发器构成；所述的调制解调器MODEM口包括集成调制解调器电路和与集成调制解调器电路连接的调制解调器晶振电路、调制解调器复位电路和调制解调器接口电路；所述的单片计算机包括集成单片机电路和与集成单片机电路连接的单片计算机晶振电路、单片计算机复位电路、分频电路和可编程通信接口，分频电路输出连接可编程通信接口，可编程通信接口输出连接所述的集成调制解调器电路。

上述反映生产设备组运行状态的检测装置是电度、电压、电流、功率或电源开关闭、合状态的检测装置，反映治污设备组运行状态的检测装置也可是电度、电压、电流、功率或电源开关闭、合状态的检测装置。

上述反映生产设备组运行状态的检测装置还可是将振动量、流量、压力或温度转换为电量输出的检测装置，反映治污设备组运行状态的检测装置也可是将振动量、流量、压力或温度转换为电量输出的检测装置，或排污口排出污物化学分析结果的检测装置。

本实用新型的程序存储器中存放有自动判别治污设备组运行状态的工作程序，其操作步骤是：

a.通过输入/输出通道口将采集的反映生产设备组运行状态的参数数据送入单片机；

b.通过输入/输出通道口将采集的反映治污设备组运行状态的参数数据送入单片机；

c.根据反映生产设备组运行状态的参数数据确定的治污设备组正常运行时其参数数据应在的范围，判别所采集的反映治污设备组运行状态的参数数据是否在该指定的范围之内，若反映治污设备组运行状态的参数数据在该指定的范围之内，则判别治污设备组运行状态为正常，反之，则判别治污设备组运行状态为异常；

d.存储或通过输入/输出通道口输出异常判别结果。

其中，步骤c中的治污设备组正常运行时其参数数据应在的范围为与生产设备组运行状态有关的数值或公式，可以预先设定，也可以由步骤a所采集的反映生产设备组运行状态的参数数据来确定。

上述步骤a后还可以包含下列步骤：

e.判别所采集的反映生产设备组运行状态的参数数据是否在该生产设备组正常运行时应达到的数据范围之内，若在该数据范围之内则继续执行步骤a以后的步骤，否则判定生产设备组运行状态为异常，而直接执行步骤d。

本实用新型通过同时采集生产与治污两组设备与各自运行状态有关的运行参数数据来判别与生产设备组运行相关的治污设备组是否在指定的状态下运行，由单片计算机对被监测的治污设备组及与之相关的生产设备组的运行参数进行采集，并在程序控制下，通过与指定的与生产设备组运行状况相关的治污设备组的参数数据的比较，对治污设备组的运行状态进行判别，不仅可用于判别一组治污设备是否在指定的状态下运行，还可以用来判别其它用途的一组设备是否在指定状态下运行，而监测用电情况是比较方便且容易实施的。本实用新型优点是结构简单、实施方便、监测结果有效、便于安装维护、成本低、投资少、实用、易推广、有明显的社会效益及经济效益。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是治污设备组运行状态监测装置的原理框图。

图2是治污设备组运行状态监测装置的主程序流程框图。

图3是治污设备组运行状态监测装置的功能部件结构框图。

图4是本实用新型治污设备组运行状态监测装置的应用状况示意图。

图5是图3中单片计算机的实施电路图。

图6是图3中RS-485通信口的实施电路图。

图7是图3中调制解调器MODEM的实施电路图。

参见图1，治污设备运行状态监测装置主要包括单片计算机11、一至n个输入/输出通道口14₁…14_n，程序存储器12和数据存储器13(或寄存器)。单片计算机11用于控制监测装置的工作并进行信息处理，1至n个输入/输出通道口14₁…14_n分别用于采集反映生产设备组Φ及治污设备组Ψ用电状态的参数数据和输出对治污设备组Ψ用电状态的判别结果，程序存储器12用于存放单片计算机11的运行程序及一些固定信息，数据存储器13或寄存器用于存放数据。

实施时，1至n个输入/输出通道口14₁…14_n，可以是单片计算机自身所带的输入/输出通道口，由这些通道口直接采集数据或输出判别结果；也可以通过单片计算机的输入/输出通道口或总线，与其它电路组成新的通道口，如RS-232、RS-485等等，再由这些通道口采集数据或输出判别结果；还可以是单片计算机的输入/输出通道口或总线，通过其它通道口，如串/并通道口、调制解调器MODEM口等，采集数据或输出判别结果。程序存储器12及数据存储器13(或寄存器)可以是独立于单片计算机外的集成电路，也可以是单片计算机11内部带有的程序及数据存储器或寄存器。

结合参见图2，图中示出存放在程序存储器中的程序，由步骤201至207构成。步骤201-分别通过1至n个输入/输出通道口14₁…14_n中的一个或若干个通道口，采集反映生产设备组Φ运行状态的参数数据φ1、φ2…φj及治污设备组Ψ运行状态的参数数据Ψ 1、Ψ2…Ψk；步骤202-判别所采集的反映生产设备组Φ运行状态的参数数据φ1、φ2…φj是否在正常运行时应达到的数据范围之内，若在则判定生产设备组Φ开动，继续执行以下步骤，否则则判定生产设备组Φ未开动或运行异常，因而无需开动治污设备组，直接执行步骤207；步骤203-在判别生产设备组φ已正常运行的条件下，将Ψ1、Ψ2…Ψk分别与ΔΨ1、ΔΨ2…ΔΨk比较；步骤204-判别所采集的治污设备组Ψ的运行状态参数数据Ψ1、Ψ2…Ψk，是否在指定的范围ΔΨ1、ΔΨ2…ΔΨk内，即判别治污设备组Ψ是否在指定状态下运行；步骤205-若治污设备组Ψ的运行状态参数数据Ψ1、Ψ2…Ψk在指定的范围ΔΨ1、ΔΨ2…ΔΨk内，说明治污设备组Ψ在指定的状态下运行；步骤206-若治污设备组Ψ的运行状态参数数据Ψ1、Ψ2…Ψk不在指定的范围ΔΨ1、ΔΨ2…ΔΨk内，说明治污设备组Ψ不在指定的状态下运行；步骤207-将在或不在指定状态下运行的判别结果存入数据存储器或寄存器中，或通过输入/输出通道口14₁…14_n中的一个或若干个通道口输出。

指定的用电范围ΔΨ1、ΔΨ2…ΔΨk可以是数值，也可以是计算公式。这些数值或公式通常与生产设备组Φ的用电状态参数数据φ1、φ2…φj有关，存放在程序存储器或数据存储器中。如，制鞋厂生产设备由若干条相同的制鞋生产线构成，按环保要求，每条制鞋生产线都应配置一套治污设备(三苯有机废气治理装置)，每条生产线开动时，相应的治污设备应随即投入运行。若生产设备、治污设备以各自的单位时间用电量(电度数)Φ、Ψ作为反映各自运行状态的参数。设每条生产线投入运行时，其单位时间用电量Φ(度)为A(度)，每套治污设备投入运行时，其单位时间用电量为B(度)。在正常运行状态下，治污设备单位时间用电量的正常范围值ΔΨ(度)可按下表确定：

未开动生产线	Φ＝0	0≤ΔΨ
			开动1条生产线	0＜Φ≤A	B≤ΔΨ
开动2条生产线	A＜Φ≤2A	2B≤ΔΨ
			...	...	...
开动n条生产线	(n-1)A＜Φ≤nA	nB≤ΔΨ

本实用新型由单片计算机11执行上述程序步骤，即可判别出与生产设备组Φ相关的治污设备组Ψ是否在指定的状态下运行。

参见图3，图中示出治污设备组运行状态监测装置的功能性部件结构，由RS-485通信口31、单片计算机32和调制解调器MODEM 33三大功能部件构成。其中，RS-485通信口31主要包括集成单片计算机电路321的相应通道口与RS-485收发器电路311，若被监测量是设备电源开关的合断状态，则可省去RS-485接口，由单片计算机32的通道口直接采集电源开关信号接点给出的信号，如图5中所示。单片计算机32包括集成单片机电路321和与集成单片机电路321连接的单片计算机晶振电路322、分频电路323、可编程通信接口电路324及单片计算机复位电路325，调制解调器MODEM 33包括集成调制解调器电路331和与集成调制解调器电路331连接的调制解调器接口电路332、调制解调器晶振电路333和调制解调器复位电路334。

集成单片机电路321中具有存放程序的程序存储器及存放数据的数据存储器，在程序存储器中还同时存放有反映生产设备组开动时的参数数据范围Δφ及反映治污设备组正常运行时参数数据范围ΔΨ。集成单片机电路321通过RXD、TXD及其相应口线与RS-485收发器电路311连接，从而构成一个RS-485通信口31。这个通信口用作为监测生产设备组及治污设备组用电情况的通道口。可编程通信接口电路324的时钟信号由单片机321输出的相应信号经分频电路323分频而得，集成单片机电路321通过可编程通信接口电路324与集成调制解调器电路331连接，单片机电路321通过其数据总线及地址总线与可编程通信接口电路324连接，组成串行通道口，该串行通道口再通过集成调制解调器电路331输出判别结果，即调制解调器MODEM 33用作监测装置的输出通道，输出对治污设备是否在正常状态下运行的判别结果。

实施时，在监测装置与被监测对象距离较远的工作环境中，也可以将一个MODEM同时用作采集数据及输出判别结果的通道，此时，被监测参数的测量装置应带有MODEM。此外，判别结果也可以通过RS-485口输出。

参见图4，图中示出以监测生产设备及治污设备用电量(电度数)来判断治污设备是否投入正常运行的装置工作原理及工作方法。治污设备运行状态的监测装置40的RS-485通信口通过双绞线L1与监测生产设备组Φ用电量的电度表MΦ及监测治污设备组Ψ用电量的电度表MΨ的RS-485通信口连接。治污设备组运行状态的监测装置40的调制解调器通过电话线L2连接公用电话交换网PSTN。监测中心的计算机P也通过其调制解调器与公用电话交换网PSTN连接。

结合参见图3、图4，单片计算机32定时通过RS-485通信口31采集生产设备电度表MΦ的电度数φ和治污设备组电度表MΨ的电度数Ψ，存入数据存储器中；随即分别对电度表MΦ的电度数φ和电度表MΨ的电度数Ψ进行比较判别，即分别与存放在程序存储器中的生产设备开动时的用电量范围Δφ及治污设备正常运行时应达到的用电量范围ΔΨ进行比较。将产生如下几种结果：

1.电度表MΦ的读数在数值Δφ内，则表示生产设备组Φ已开动投入运行，此时若电度表MΨ的读数在数值范围ΔΨ内，则表示治污设备Ψ也投入正常运行；若电度表MΨ的读数不在数值范围ΔΨ内，则表示治污设备组Ψ没有投入正常运行，监测装置40随即将表示治污设备组Ψ未投入正常运行的报警信息存入数据存储器中，并通过调制解调器33拨号、经公用电话交换网PSTN拨通监测中心计算机P，向其发出报警信息；

2.电度表MΦ的读数不在数值范围Δφ内，则表示生产设备组Φ未投入运行，此时将不要求治污设备组Ψ也投入运行，因而对其用电量不作要求，表示治污设备组运行正常。

本监测装置40可自动定时地将其所采集并保存的电度表MΦ及电度表MΨ的电度数向监测中心计算机P发送，监测中心计算机P也可以随时查询保存在本监测装置40中的电度表MΦ及电度表MΨ的电度数。

参见图5，集成单片机电路321采用型号为87C51的集成片U3，其RXD、TXD通道口与图6中RS-485通信口电路的同名端连接，触发器U8：A、U8：B(74LS107)及计数器U6(74LS193)连接构成分频器，可编程通信接口采用型号为8251的集成电路U4，其TXD端、RXD端、DTR端及DSR端等分别与图7所示调制解调器电路的同名端连接。晶振器Y1的振荡频率为11.0592MHZ。图中与U3的P1.1、P1.2及+5V连接的接线端子Jc、Jd则可直接与生产设备、治污设备的电源开关接点连接，用于监测开关合断的接点信号。

参见图6，图中示出RS-485通信口的实施电路，以RS-485收发器集成片U5(75176)为核心部件，通过插接件JB连接生产设备组及治污设备组的电度表MΦ、MΨ，其RXD2、ENB1、TXD2端连接图5中相应端子。

参见图7，图中示出调制解调器的实施电路，集成调制解调器U2的产品型号为RC224ATF，晶振器Y2的振荡频率为16.000321MHZ，MODEM接口电路中的隔离变压器T1的变比为1∶1，当继电器接点K1闭合时，与电话线连接的插接件JA有输出信号，与JA连接的光电耦合器U1(4N35)输出信号控制U2的Ring端。

本实用新型的装置，是应用于环保领域的一种有效且投资不大的监测治污设备运行状态的装置，在用单片计算机采集数据以监测设备运行状态的公知技术基础上，又独创性地利用单片计算机采集两套相关设备的同类数据并进行处理，以判别其中一套设备的运行状态是否正常，除了可应用于判别与生产设备组运行相关的治污设备组的运行状况，还可推广应用于自动判别任何与另一组设备相关的一组设备，是否在指定的状态下运行。

本实用新型的装置在实施时，一般可监测设备的用电状况，但也可以监测任何可以采集到的、能够反映设备运行状况的其它参数或数据，但要将这些参数数据转换成电量。如振动量、流量、压力等，甚至排污口排出物的化学分析结果。

Claims (5)

1、一种治污设备组运行状态的监测装置，包括单片计算机和与单片计算机连接的一个或一个以上的输入/输出通道口及程序存储器、数据存储器或寄存器，其特征在于：所述的一个或一个以上的输入/输出通道口包括数据采集通道口和判别结果输出通道口，所述的数据采集通道口分别连接反映生产设备组运行状态的检测装置及反映治污设备组运行状态的检测装置。

2、根据权利要求1所述的治污设备组运行状态的监测装置，其特征在于：所述的一个或一个以上的输入/输出通道口为单片计算机自身带有的输入/输出通道口；或为由单片计算机自身的输入/输出通道口或总线连接外围电路构成的RS-232通信口、RS-485通信口或MODEM口；或由单片计算机自身的输入/输出通道口或总线连接串/并电路或调制解调器MODEM构成。

3、根据权利要求1或2所述的治污设备组运行状态的监测装置，其特征在于：所述的RS-485通信口由单片计算机电路的相应口线与RS-485收发器构成；所述的调制解调器MODEM口包括集成调制解调器电路和与集成调制解调器电路连接的调制解调器晶振电路、调制解调器复位电路和调制解调器接口电路；所述的单片计算机包括集成单片机电路和与集成单片机电路连接的单片计算机晶振电路、单片计算机复位电路、分频电路和可编程通信接口，分频电路输出连接可编程通信接口，可编程通信接口输出连接所述的集成调制解调器电路。

4、根据权利要求1所述的治污设备组运行状态的监测装置，其特征在于：所述的反映生产设备组运行状态的检测装置是电度、电压、电流、功率或电源开关闭、合状态的检测装置；所述的反映治污设备组运行状态的检测装置也是电度、电压、电流、功率或电源开关闭、合状态的检测装置。

5、根据权利要求1所述的治污设备组运行状态的监测装置，其特征在于：所述的反映生产设备组运行状态的检测装置是将振动量、流量、压力或温度转换为电量输出的检测装置；所述的反映治污设备组运行状态的检测装置是将振动量、流量、压力或温度转换为电量输出的检测装置，或排污口排出污物化学分析结果的检测装置。

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