數(shù)采儀采集傳輸在當前污染源自動監(jiān)控方面的改進研究

王智泉 王杭林

（浙江環(huán)茂自控科技有限公司浙江杭州311100）

數(shù)采儀采集傳輸在當前污染源自動監(jiān)控方面的改進研究

王智泉 王杭林

（浙江環(huán)茂自控科技有限公司浙江杭州311100）

隨著環(huán)境監(jiān)測技術的不斷發(fā)展和進步，傳統(tǒng)的監(jiān)測技術已經無法滿足現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測與管理的需求。本文以數(shù)采的采集傳輸在當前污染源自動監(jiān)控為研究對象，對數(shù)采儀的采集傳輸標準展開了分析和研究。重點研究了新的監(jiān)測方法，對工況信息及分析儀參數(shù)的監(jiān)控，同時采用門禁及視頻系統(tǒng)的研究。通過在線監(jiān)控對污染源企業(yè)進行排污監(jiān)控，也利用污染物排放統(tǒng)計分析了解企業(yè)的生產模式和狀況，指導其合理化生產運行，產生良好的經濟效益和社會效益，必將推動環(huán)境監(jiān)管工作更加嚴密化、規(guī)范化，顯著提升環(huán)境監(jiān)管能力。

自動監(jiān)控;工況監(jiān)控;技術

1 基本情況介紹

浙江省自2007年大規(guī)模建設污染源自動監(jiān)控站點，相應的建設規(guī)范和標準也在這時期逐步建立完善。到目前為止，全省共建設了現(xiàn)場端自動監(jiān)控設施3000多套，數(shù)量居全國第2，被監(jiān)控污染源的四大主要污染物負荷占所有工業(yè)企業(yè)的90%以上。目前浙江省的數(shù)據(jù)采集儀軟件基本上采用通過模擬量或數(shù)字量信號采集現(xiàn)場端分析儀的測量數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)經過運算加工處理打包后按照《污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準》（HJ/T212-2005）協(xié)議格式發(fā)送到環(huán)保管理平臺。隨著社會和經濟的不斷發(fā)展和進步，傳統(tǒng)的對企業(yè)排污口監(jiān)測數(shù)據(jù)進行采集的監(jiān)測技術已經無法滿足現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測與監(jiān)管的需求。采用對企業(yè)的工況處理設施運行情況、監(jiān)測分析儀狀態(tài)、數(shù)采儀參數(shù)等信息進行新的監(jiān)測方式，可實時監(jiān)測污染源，準確反應企業(yè)的排污狀況，提高環(huán)境執(zhí)法工作效率，為污染防治、環(huán)境監(jiān)管、生態(tài)保護等業(yè)務職能提供更加高效可靠的信息技術支持。如何通過技術手段來預防和規(guī)避這些問題需要我們深入研究探討下。

2 存在問題

2.1 弄虛作假

隨著環(huán)保部《污染源自動監(jiān)控設施現(xiàn)場監(jiān)督檢查辦法》（環(huán)境保護部令19號）頒布，環(huán)保管理部門對環(huán)保的檢查也越來越嚴格嚴厲起來，企業(yè)環(huán)保管理人員和運行維護人員對企業(yè)的工況處理設施運行、監(jiān)測分析儀、數(shù)采儀參數(shù)修改等弄虛作假的行為越來越多、越來越隱蔽，針對這種環(huán)境違法行為查處起來越來越困難，很難進行管理，并且不容易被發(fā)現(xiàn)。通過修改工況處理設施的運行參數(shù)減少環(huán)保投入；通過修改監(jiān)測分析儀的運行參數(shù)，干擾監(jiān)測分析儀產生真實的分析數(shù)據(jù)；通過修改數(shù)據(jù)采集儀的采集量程、設置數(shù)據(jù)上下限、修改數(shù)采儀計算參數(shù)計等行為是常用弄虛作假手段。

2.2 監(jiān)控管理需求

工況在線監(jiān)控系統(tǒng)可以改變只對污染物排放濃度、排放量進行自動監(jiān)控的方式，實現(xiàn)從末端監(jiān)控向全過程監(jiān)控的轉變，提高數(shù)據(jù)的真實性和準確性，提高污染源監(jiān)控數(shù)據(jù)的科學性和公信性，對及時發(fā)現(xiàn)環(huán)境違法問題，加強環(huán)境監(jiān)督執(zhí)法的力度起到積極推動作用。企業(yè)工況情況對判斷污染源自動監(jiān)測數(shù)據(jù)有著直接的聯(lián)系，特別是在企業(yè)不正常運行的情況下，對污染源自動監(jiān)測數(shù)據(jù)影響很大。針對這一現(xiàn)象，管理部門需對數(shù)采儀上設置的量程、折算系數(shù)、計算參數(shù)等信息進行監(jiān)控管理，防止有關人員對數(shù)采儀軟件參數(shù)進行隨意修改。

2.2.1 站房管理

自動監(jiān)測站房已經加裝門禁和視頻系統(tǒng)，但這些信號獨立在現(xiàn)有的自動監(jiān)測系統(tǒng)之外，門禁只是簡單的刷卡進出，無法將人員進出和站房內活動，和日常運維管理要求相結合。研究門禁系統(tǒng)、站房環(huán)境參數(shù)等站房管理要素的信號、信息接入到數(shù)采儀的方法，編制傳輸協(xié)議，通過數(shù)采儀上傳到平臺，選擇企業(yè)站點予以驗證。

2.2.2 遠程控制

遠程控制是數(shù)采儀與分析儀之間的數(shù)據(jù)通信控制，目前國內使用較多的是Mod3us協(xié)議，該協(xié)議是一種在工業(yè)領域廣為應用，真正開放的、標準的網(wǎng)絡通信協(xié)議，通過該協(xié)議，數(shù)采儀和分析儀及污染物處理設施系統(tǒng)之間可以實現(xiàn)通信及控制。

在污染源監(jiān)控中目前國家規(guī)范僅對數(shù)采儀做了初步的要求，隨著自動監(jiān)測基礎上的監(jiān)控要求越來越高，系統(tǒng)發(fā)揮應用能力的需求也越來越多，不僅需要對數(shù)采儀進行遠程控制，更要通過數(shù)采儀對分析儀表進行控制，以滿足監(jiān)控管理的需要。

2.2.3 數(shù)據(jù)比較分析

污染物處理設施系統(tǒng)是一個穩(wěn)定的系統(tǒng)，數(shù)據(jù)具有可重復性，系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和參數(shù)具有關聯(lián)性，同時通過處理設施工況的監(jiān)控和排放口污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)的比較分析，可以反映出處理設施的運行情況是否正常。通過排放口污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)變化情況能夠反映出處理設施某個時段的運行情況，也能夠反映出污染物的處理效果，同時對調節(jié)處理設施的運行有指導意義。通過相同站點的不同時間的工況數(shù)據(jù)和污染物排放數(shù)據(jù)進行比較，可以反映該站點的運行效率，通過不同站點的工況數(shù)據(jù)和污染物排放數(shù)據(jù)進行比較，可以反映整個區(qū)域內污染物處理設施的運行效率。

3 改進方法

3.1 對監(jiān)測分析儀主要運行參數(shù)進行監(jiān)控

數(shù)采儀每整點自動采集1次分析儀器的有關工作參數(shù)及狀態(tài)信息，不須計算上傳到管理平臺。數(shù)采儀通MODBUS協(xié)議與分析儀進行通訊，通過RS485或232接口每整點自動采集1次分析儀器的有關工作參數(shù)及狀態(tài)。讀取分析儀寄存器地址里設置的參數(shù)信息，數(shù)采得到這些參數(shù)信息后，將各分析儀參數(shù)集中編碼后通過網(wǎng)絡傳輸?shù)江h(huán)保管理平臺上，當參數(shù)信息改變時管理人員就能及時的發(fā)現(xiàn)并判斷該行為是否有問題。編碼規(guī)則以《浙江省環(huán)境自動監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約V2.0》為基礎進行擴充，增加對COD、氨氮、總氮、總磷、SO2氣態(tài)污染物、NOx氣態(tài)污染物、O2等分析儀狀態(tài)信息里面的待機、正在測量、校準、維護、故障等這幾個方面狀態(tài)信息的采集，并對這些因子進行編碼上傳至環(huán)保中心平臺。數(shù)采儀將分析儀的狀態(tài)信息按照協(xié)議發(fā)送到環(huán)保監(jiān)控中心平臺，當分析儀的狀態(tài)信息發(fā)生變化時能夠及時的反應出來。同時環(huán)保監(jiān)控中心平臺如果需要臨時查詢某站點分析儀的狀態(tài)信息，可以按照協(xié)議向數(shù)采儀發(fā)送調取命令，數(shù)采儀接收到調取命令后再向分析儀發(fā)送采集命令，并將分析儀提供的狀態(tài)信息反饋給環(huán)保監(jiān)控平臺。

分析儀參數(shù)信息采集增加對COD儀的（量程、消解溫度、消解時間、校準曲線K值、校準曲線3值、質控樣時間、質控樣濃度值、質控樣測量值）、氨氮儀的（量程、反應溫度、反應時間、校準曲線K值、校準曲線3值、校準時間、質控濃度值、質控樣測量值）、總磷儀的（量程、反應溫度、反應時間、校準曲線K值、校準曲線3值、做樣時間、質控濃度、質控樣測量值）、總氮儀的（量程、反應溫度、反應時間、校準曲線K值、校準曲線3值、做樣時間、質控濃度、質控樣測量值）等參數(shù)的采集，同時給分析儀其他參數(shù)預留擴充位置，并對這些因子進行編碼上傳至環(huán)保平臺。數(shù)采儀將采集到的運行參數(shù)按照協(xié)議發(fā)送到環(huán)保監(jiān)控平臺，當分析儀運行參數(shù)發(fā)生變化時能夠及時的反應出來。同時環(huán)保監(jiān)控平臺如果需要臨時查詢某站點分析儀運行參數(shù)信息，可以按照協(xié)議向數(shù)采儀發(fā)送調取命令，數(shù)采儀接收到調取命令后再向分析儀發(fā)送采集命令，并將分析儀提供的主要運行參數(shù)反饋給環(huán)保監(jiān)控平臺。

3.2 對污染物處理設施主要運行參數(shù)進行監(jiān)控

數(shù)采儀每整點采集1次中控或DCS系統(tǒng)中的污染物處理設施運行參數(shù)及狀態(tài)信息。數(shù)采儀采集中控或DCS系統(tǒng)污染物處理設施主要運行參數(shù)有如鍋爐負荷、石灰石給料機運行頻率、脫硫塔壓差、脫硫塔進口溫度、脫硫塔出口溫度、噴氨流量、氨水輸送泵沖程、氨逃逸數(shù)據(jù)、提升泵電流強度、液位、生物曝氣池的曝氣設備電流強度、溶解氧濃度、曝氣池pH、污泥濃度、氧化還原電位等工作參數(shù)，同時對其他參數(shù)因子預留了擴充位置。數(shù)采儀將采集到的運行參數(shù)按照協(xié)議發(fā)送到環(huán)保監(jiān)控平臺，當污染物處理設施主要運行參數(shù)發(fā)生變化時能夠及時的反應出來。同時環(huán)保監(jiān)控平臺如果需要臨時查詢某站點污染物處理設施主要運行參數(shù)信息，可以按照協(xié)議向數(shù)采發(fā)送調取命令，數(shù)采儀接收到調取命令后再向中控或DCS系統(tǒng)發(fā)送采集命令，并將中控或DCS系統(tǒng)提供的污染物處理設施主要運行參數(shù)反饋給環(huán)保監(jiān)控平臺。

3.3 對數(shù)采儀軟件的計算參數(shù)進行監(jiān)控

數(shù)采儀每個整點采集一次數(shù)采儀設置的計算參數(shù)，對數(shù)采軟件的參數(shù)量程、運算系數(shù)、煙道面積、空氣過量系數(shù)、速度場系數(shù)、氮氧化物系數(shù)等因子進行采集，當其發(fā)生變化時能夠及時的反應出來，如果該變化不是必要的變化，就存在弄虛作假的可能，從而能夠及時的發(fā)現(xiàn)。

3.4 對站房加裝門禁和視頻系統(tǒng)

對站房安裝門禁系統(tǒng)，有權限進入站房的人員才能進入，防止無權限人員對分析儀器進行破壞和變更參數(shù)等行為發(fā)生，同時對非法侵入、門禁超時未關進行報警處理。

視頻監(jiān)控設備的安裝，環(huán)保督查部門可以從監(jiān)控平臺清晰的看到站房內監(jiān)控設備的運行情況，可以清晰的看到運維人員的維護情況。通過視頻監(jiān)控的實時圖像，及時發(fā)現(xiàn)企業(yè)在監(jiān)測數(shù)據(jù)上弄虛作假等違法行為，確保監(jiān)測設備全過程處于受控狀態(tài)，從而提高監(jiān)管工作效率，降低監(jiān)管成本。同時視頻系統(tǒng)對企業(yè)人員、運行維護人員起了一個全過程的監(jiān)督及威懾作用，使其操作更規(guī)范。通過平臺控制功能可以調出站房運行的實時情況，結合自動監(jiān)控數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對企業(yè)站房全方位的監(jiān)督管理。

結語

對分析儀狀態(tài)及參數(shù)、污染物處理設施的工況運行參數(shù)、數(shù)采儀的計算參數(shù)、對站房進行門禁和視頻系統(tǒng)安裝，能夠建立科學的傳輸與控制體系，減少數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)的風險，利用現(xiàn)有條件豐富監(jiān)控手段，為自動監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性以及可應用性打好基礎。對現(xiàn)行《浙江省環(huán)境自動監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約》傳輸協(xié)議規(guī)范化的內容進行優(yōu)化可行性建議和修改，增加工況監(jiān)控信號的傳輸協(xié)議、自動監(jiān)控站房管理要素的采集傳輸協(xié)議，對分析儀器的遠程控制研究，提出當前已發(fā)現(xiàn)的自動監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)存在隱患和不足的解決方案，填補上位平臺控制現(xiàn)場設備進行實時監(jiān)控的空白，為工況監(jiān)控系統(tǒng)的建設傳輸提供規(guī)范化文件，為減少排污者利用監(jiān)控系統(tǒng)漏洞逃避監(jiān)管的可能性提供技術支撐。提升自動監(jiān)控管理的信息化水平，通過建立有效的站房監(jiān)控體系，發(fā)揮遠程控制對排放監(jiān)控作用，提升監(jiān)控平臺智能化管理水平，才能保障污染源自動監(jiān)控工作的有效推進，保障系統(tǒng)建設運行的績效發(fā)揮，提升環(huán)境管理的科技化水平。

[1]《污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準》（HJ/T212）

[2]《浙江省環(huán)境自動監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約》

[3]《污染源自動監(jiān)控設施現(xiàn)場監(jiān)督檢查辦法》

[4]《污染源自動監(jiān)控設施現(xiàn)場監(jiān)督管理辦法》（環(huán)境保護部令19號）

王智泉（1982-），男，漢族，江西吉安人，本科，助理工程師，研究方向：數(shù)采儀在環(huán)保污染源自動監(jiān)控采集傳輸標準方面研究。