环保数采仪的应用方案 污染源数据自动采集传输监控

摘要：随着环境监测技术的不断发展和进步，传统的监测技术已经无法满足现代环境监测与管理的需求。本文以数采的采集传输在当前污染源自动监控为研究对象，对数采仪的采集传输标准展开了分析和研究。 重点研究了新的监测方法，对工况信息及分析仪参数的监控。同时采用门禁及视频系统的研究 通过在线监控对污染源企业进行排污监控．也if,4用污染物排放统计分析了解企业的生产模式和状况。指导其合理化生产运行。产生良好的经济效益和社会效益．必将推动环境监管工作更加严密化、规范化，显著提升环境监管能力。

关键词：自动监控；工况监控；技术

1、基本情况介绍

浙江省白2007年大规模建设污染源自动监控站点，相应的建设规范和标准也在这时期逐步建立完善。到目前为止，全省共建设了现场端自动监控设施3000多套，数量居全国2，被监控污染源的四大主要污染物负荷占所有工业企业的90％以上。目前浙江省的数据采集仪软件基本上采用通过模拟量或数字量信号采集现场端分析仪的测量数据后，数据经过运算加T处理打包后按照《污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准))(HJ／T212—2005)协议格式发送到环保管理平台。随着社会和经济的不断发展和进步，传统的对企业排污口监测数据进行采集的监测技术已经无法满足现代环境监测与监管的需求。采用对企业的工况处理设施运行情况、监控分析仪状态、数采仪参数等信息进行新的监测方式，可实时监测污染源，准确反应企业的排污状况，提高环境执法工作效率，为污染防治、环境监管、生态保护等业务职能提供更加高效可靠的信息技术支持。如何通过技术手段来预防和规避这些问题需要我们深入研究探讨下。

2、存在问题

2．1弄虚作假

随着环保部《污染源自动监控设施现场监督检查办法》(环境保护部令19号)颁布，环保管理部门对环保的检查也越来越严格严厉起来，企业环保管理人员和运行维护人员对企业的T况处理设施运行、监测分析仪、数采仪参数修改等弄虚作假的行为越来越多、越来越隐蔽，针对这种环境违法行为查处起来越来越困难，很难进行管理，并且不容易被发现。通过修改工况处理设施的运行参数减少环保投入；通过修改监测分析仪的运行参数，干扰监测分析仪产生真实的分析数据；通过修改数据采集仪的采集量程、设置数据上下限、修改数采仪计算参数计等行为是常用弄虚作假手段。

2．2监控管理需求

工况在线监控系统可以改变只对污染物排放浓度、排放量进行自动监控的方式，实现从末端监控向全过程监控的转变，提高数据的真实性和准确性，提高污染源监控数据的科学性和公信性，对及时发现环境违法问题，加强环境监督执法的力度起到积推动作用。企业工况情况对判断污染源自动监测数据有着直接的联系，特别是在企业不正常运行的情况下，对污染源自动监测数据影响很大。针对这一现象，管理部门需对数采仪上设置的量程、折算系数、计算参数等信息进行监控管理，防止有关人员对数采仪软件参数进行随意修改。

2．2．1站房管理

自动监测站房已经加装门禁和视频系统，但这些信号独立在现有的自动监测系统之外，门禁只是简单的刷卡进出，无法将人员进出和站房内活动，和日常运维管理要求相结合。研究门禁系统、站房环境参数等站房管理要素的信号、信息接人到数采仪的方法，编制传输协议，通过数采仪上传到平台，选择企业站点予以验证。

2．2．2远程控制

远程控制是数采仪与分析仪之间的数据通信控制，目前国内使用较多的是Modbus协议，该协议是一种在T业领域广为应用，真正开放的、标准的网络通信协议，通过该协议，数采仪和分析仪及污染物处理设施系统之间可以实现通信及控制。在污染源监控中目前国家规范仅对数采仪做了初步的要求，随着自动监测基础上的监控要求越来越高，系统发挥应用能力的需求也越来越多，不仅需要对数采仪进行远程控制，更要通过数采仪对分析仪表进行控制，以满足监控管理的需要。

2．2．3数据比较分析

污染物处理设施系统是一个稳定的系统，数据具有可重复性，系统之问的数据和参数具有关联性，同时通过处理设施工况的监控和排放口污染物监测数据的比较分析，可以反映出处理设施的运行情况是否正常。通过排放口污染物监测数据数据变化情况能够反映出处理设施某个时段的运行情况，也能够反映出污染物的处理效果，同时对调节处理设施的运行有指导意义。通过相同站点的不同时问的T况数据和污染物排放数据进行比较，可以反映该站点的运行效率，通过不同站点的工况数据和污染物排放数据进行比较，可以反映整个区域内污染物处理设施的运行效率。

3、改进方法

3．1对监测分析仪主要运行参数进行监控

数采仪每整点自动采集1次分析仪器的有关工作参数及状态信息，不须计算上传到管理平台。数采仪通MODBUS协议与分析仪进行通讯，通过RS485或232接口每整点自动采集1次分析仪器的有关工作参数及状态。读取分析仪寄存器地址里设置的参数信息，数采得到这些参数信息后，将各分析仪参数集中编码后通过网络传输到环保管理平台上，当参数信息改变时管理人员就能及时的发现并判断该行为是否有问题。编码规则以《浙江省环境自动监测监控系统数据传输规约V2．0》为基础进行扩充，增加对COD、氨氮、总氮、总磷、SO：气态污染物、NOx气态污染物、0：等分析仪状态信息里面的待机、正在测量、校准、维护、故障等这几个方面状态信息的采集，并对这些因子进行编码上传至环保中心平台。数采仪将分析仪的状态信息按照协议发送到环保监控中心平台，当分析仪的状态信息发生变化时能够及时的反应出来。同时环保监控中心平台如果需要临时查询某站点分析仪的状态信息，可以按照协议向数采仪发送调取命令，数采仪接收到调取命令后再向分析仪发送采集命令，并将分析仪提供的状态信息反馈给环保监控平台。

分析仪参数信息采集增加对COD仪的(量程、消解温度、消解时间、校准曲线K值、校准曲线b值、质控样时间、质控样浓度值、质控样测量值)、氨氮仪的(量程、反应温度、反应时间、校准曲线K值、校准曲线b值、校准时间、质控浓度值、质控样测量值)、总磷仪的(量程、反应温度、反应时间、校准曲线K值、校准曲线b值、做样时间、质控浓度、质控样测量值)、总氮仪的(量程、反应温度、反应时间、校准曲线K值、校准曲线b值、做样时间、质控浓度、质控样测量值)等参数的采集，同时给分析仪其他参数预留扩充位置，并对这些因子进行编码上传至环保平台。数采仪将采集到的运行参数按照协议发送到环保监控平台，当分析仪运行参数发生变化时能够及时的反应出来。同时环保监控平台如果需要临时查询某站点分析仪运行参数信息，可以按照协议向数采仪发送调取命令，数采仪接收到调取命令后再向分析仪发送采集命令，并将分析仪提供的主要运行参数反馈给环保监控平台。

3．2对污染物处理设施主要运行参数进行监控

数采仪每整点采集1次中控或DCS系统中的污染物处理设施运行参数及状态信息。数采仪采集中控或DCS系统污染物处理设施主要运行参数有如锅炉负荷、石灰石给料机运行频率、脱硫塔压差、脱硫塔进口温度、脱硫塔出口温度、喷氨流量、氨水输送泵冲程、氨逃逸数据、提升泵电流强度、液位、生物曝气池的曝气设备电流强度、溶解氧浓度、曝气池pH、污泥浓度、氧化还原电位等工作参数，同时对其他参数因子预留了扩充位置。数采仪将采集到的运行参数按照协议发送到环保监控平台，当污染物处理设施主要运行参数发生变化时能够及时的反应出来。同时环保监控平台如果需要临时查询某站点污染物处理设施主要运行参数信息，可以按照协议向数采发送调取命令，数采仪接收到调取命令后再向中控或DCS系统发送采集命令，并将中控或DCS系统提供的污染物处理设施主要运行参数反馈给环保监控平台。

3．3对数采仪软件的计算参数进行监控

数采仪每个整点采集一次数采仪设置的计算参数，对数采软件的参数量程、运算系数、烟道面积、空气过量系数、速度场系数、氮氧化物系数等因子进行采集，当其发生变化时能够及时的反应出来，如果该变化不是必要的变化，就存在弄虚作假的可能，从而能够及时的发现。

3．4对站房加装门禁和视频系统

对站房安装门禁系统，有权限进入站房的人员才能进入，防止无权限人员对分析仪器进行破坏和变更参数等行为发生，同时对非法侵入、门禁时未关进行报警处理。视频监控设备的安装，环保督查部门可以从监控平台清晰的看到站房内监控设备的运行情况，可以清晰的看到运维人员的维护情况。通过视频监控的实时图像，及时发现企业在监测数据上弄虚作假等违法行为，确保监测设备全过程处于受控状态，从而提高监管工作效率，降低监管成本。同时视频系统对企业人员、运行维护人员起了一个全过程的监督及威f聂作用，使其操作更规范。通过平台控制功能可以调出站房运行的实时隋况，结合自动监控数据，实现对企业站房*的监督管理。

4、安科瑞AF-HK100污染源在线自动监控（监测）数据采集传输仪

AF-HK100污染源在线自动监控（监测）数据采集传输仪是应环保领域各级国控、省控及市控污染源环境在线监控（监测）系统的需求而开发研制的产品，通过模拟通道、开关通道、数字通道（RS232/485/LoRa）与前端各类监测仪器/仪表实现无缝连接，进行本地数据

采集、存储、处理与展示，并通过4G/有线等网络将数据远传至监控中心。

4.1型号规格

4.2产品性能

工作电源：

电源：   220V AC±15%，≤10W；

后备电池：外部供电切断情况下保证连续工作6h；

通讯接口：

以太网：10M/100M，1路；

串口： RS485/RS232，6路，可配置；

无线： LoRa 470MHz，4G全网通，外置吸盘天线；

功能接口：

开关量输入：有源无源接点，8路，可配置；

开关量输出：无源干接点，4路，触点容量DC30V/5A、AC250V/5A；

模拟量输入：4-20mA/0-20mA/0-5V，8路，可配置；

USB：     USB2.0，支持U盘导出数据；

存储卡：支持大32G容量；

显示：       

TFT彩屏，电阻式触摸屏；

其他：       

通讯协议符合HJ212要求；

其余指标满足HJ477要求；

电磁兼容：       

GB/T 17626.2   静电放电抗扰性试验 优于3级；

GB/T 17626.4   电瞬变脉冲群抗扰性试验 优于3级；

GB/T 17626.5   冲击（浪涌）抗扰性试验4级；

5、结语

对分析仪状态及参数、污染物处理设施的工况运行参数、数采仪的计算参数、对站房进行门禁和视频系统安装，能够建立科学的传输与控制体系，减少数据传输环节的风险，利用现有条件丰富监控手段，为自动监测数据的真实性以及可应用性打好基础。对现行《浙江省环境自动监测监控系统数据传输规约》传输协议规范化的内容进行优化可行性建议和修改，增加工况监控信号的传输协议、自动监控站房管理要素的采集传输协议，对分析仪器的远程控制研究，提出当前已发现的自动监测数据传输环节存在隐患和不足的解决方案，填补上位平台控制现场设备进行实时监控的空白，为工况监控系统的建设传输提供规范化文件，为减少排污者利用监控系统漏洞逃避监管的可能性提供技术支撑。提升自动监控管理的信息化水平，通过建立有效的站房监控体系，发挥远程控制对排放监控作用，提升监控平台智能化管理水平，才能**污染源自动监控工作的有效推进，**系统建设运行的绩效发挥，提升环境管理的科技化水平。

参考文献

【1】  《污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准》(HJ／T212)

【2】  王智泉，王杭林 数采仪采集传输在当前污染源自动监控方面的改进研究

【3】  安科瑞企业微电网设计及应用手册.2020.6版

产品概述:

环保数采仪AF-HK100是新型生态环境监测、污染源监控**数据采集器，按照工业级标准设计，针对生态环境监测的各种要求做了专门的优化，支持有线以太网、无线4G（全网通）等，满足不同现场环境下对远程通信的要求。

环保数采仪AF-HK100采用高性能的工业级硬件，一体化设计，支持外接组态屏， 从硬件上保证了系统的稳定性和可靠性。配备丰富的采集控制接口，有RS232、RS485、以太网、模拟量输入、开关量输入、开关量输出和继电器 接口，实现生态环境监测、污染源监控等数据的采集、存储、显示、控制、报警及传输等综合功能。 

产品外观：

应用场景及拓扑图：

环保数采仪AF-HK100可广泛应用于各种生态环境监测信息化及江河湖海水库水污染建设项目，如工业园区、厂矿、企业、工程建设等单位的VOCs在线监测、 污染源在线监测、水质污染源在线监测、烟气排放连续监测、餐饮油烟在线监测、噪声扬尘在线监测、生态环境等进行实时测控领域。

产品特点：

 采用高性能工业级无线模块

采用高性能工业级32位通信处理器

 支持低功耗模式，包括休眠模式、定时上下线模式

采用金属外壳，保护等级IP30,金属外壳和系统安全隔离，特别适合于生态环境监测现场的应用

 宽电源输入（DC5~36V）,电源接口内置反相保护和过压保护

遵循标准：

声环境质量标准（GB  3096-2008）

环境污染源类别代码（GB/T 16706-1996）

 基于  Modbus 协议的工业自动化网络规范（GB/T19582-2008）

固定污染源烟气（SO2、NOx、颗粒物）排放连续监测技术规（HJ75-2017）

 固定污染源烟气（SO2、NOX、颗粒物）排放连续监测系统技术要求及检测方法（HJ 76-2017）

大气污染物名称代码（HJ  524—2009）

 水污染物名称代码（HJ  525—2009）
 

符合规约：
 HJ 477－2009污染源在线自动监控（监测）数据采集传输仪技术要求

 HJ 212－2017污染物在线监控（监测）系统数据传输标准DL/T634.5104-2009

产品功能：
定时数据采集、本地存储及上报平台 

 整点上报污染源实时数据、分钟数据、小时数据、日数据

 支持本地导出历史数据

 支持断电续传功能：自动和手动补传数据

大容量数据存储空间：提供32MB的内部Flash和外部TF卡数据存储空间，可存储10年以上的采集数据

WDT看门狗设计，保证系统稳定，采用完备的防掉线机制，保证数据终端永远在线

内置市场常见的各种环保仪器仪表和在线监测仪通信协议，用户通过简单配置即可正常使用

支持串口配置方式

远程管理功能：支持远程程序升级

提供功能强大的中心管理软件，方便设备管理（可选）

技术参数