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(dāng)前污染源自動(dòng)監(jiān)控方面的改進(jìn)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(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)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(dāng)前污染源自動(dòng)監(jiān)控為研究對象，對數(shù)采儀的采集傳輸標(biāo)準(zhǔn)展開了分析和研究。重點(diǎn)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(shí)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(jìn)行排污監(jiān)控，也利用污染物排放統(tǒng)計(jì)分析了解企業(yè)的生產(chǎn)模式和狀況，指導(dǎo)其合理化生產(chǎn)運(yùn)行，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，必將推動(dòng)環(huán)境監(jiān)管工作更加嚴(yán)密化、規(guī)范化，顯著提升環(huán)境監(jiān)管能力。

自動(dòng)監(jiān)控;工況監(jiān)控;技術(shù)

1 基本情況介紹

浙江省自2007年大規(guī)模建設(shè)污染源自動(dòng)監(jiān)控站點(diǎn)，相應(yīng)的建設(shè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)也在這時(shí)期逐步建立完善。到目前為止，全省共建設(shè)了現(xiàn)場端自動(dòng)監(jiān)控設(shè)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(fù)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(jīng)過運(yùn)算加工處理打包后按照《污染源在線自動(dòng)監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》（HJ/T212-2005）協(xié)議格式發(fā)送到環(huán)保管理平臺(tái)。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，傳統(tǒng)的對企業(yè)排污口監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)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(shè)施運(yùn)行情況、監(jiān)測分析儀狀態(tài)、數(shù)采儀參數(shù)等信息進(jìn)行新的監(jiān)測方式，可實(shí)時(shí)監(jiān)測污染源，準(zhǔn)確反應(yīng)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(hù)等業(yè)務(wù)職能提供更加高效可靠的信息技術(shù)支持。如何通過技術(shù)手段來預(yù)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(dòng)監(jiān)控設(shè)施現(xiàn)場監(jiān)督檢查辦法》（環(huán)境保護(hù)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(yán)格嚴(yán)厲起來，企業(yè)環(huán)保管理人員和運(yùn)行維護(hù)人員對企業(yè)的工況處理設(shè)施運(yùn)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(jìn)行管理，并且不容易被發(fā)現(xiàn)。通過修改工況處理設(shè)施的運(yùn)行參數(shù)減少環(huán)保投入；通過修改監(jiān)測分析儀的運(yùn)行參數(shù)，干擾監(jiān)測分析儀產(chǎn)生真實(shí)的分析數(shù)據(jù)；通過修改數(shù)據(jù)采集儀的采集量程、設(shè)置數(shù)據(jù)上下限、修改數(shù)采儀計(jì)算參數(shù)計(jì)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(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控的方式，實(shí)現(xiàn)從末端監(jiān)控向全過程監(jiān)控的轉(zhuǎn)變，提高數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，提高污染源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的科學(xué)性和公信性，對及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境違法問題，加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)督執(zhí)法的力度起到積極推動(dòng)作用。企業(yè)工況情況對判斷污染源自動(dòng)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(yùn)行的情況下，對污染源自動(dòng)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(shè)置的量程、折算系數(shù)、計(jì)算參數(shù)等信息進(jìn)行監(jiān)控管理，防止有關(guān)人員對數(shù)采儀軟件參數(shù)進(jìn)行隨意修改。

2.2.1 站房管理

自動(dòng)監(jiān)測站房已經(jīng)加裝門禁和視頻系統(tǒng)，但這些信號獨(dú)立在現(xiàn)有的自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)之外，門禁只是簡單的刷卡進(jìn)出，無法將人員進(jìn)出和站房內(nèi)活動(dòng)，和日常運(yùn)維管理要求相結(jié)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(tái)，選擇企業(yè)站點(diǎn)予以驗(yàn)證。

2.2.2 遠(yuǎn)程控制

遠(yuǎn)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(nèi)使用較多的是Mod3us協(xié)議，該協(xié)議是一種在工業(yè)領(lǐng)域廣為應(yīng)用，真正開放的、標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)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(shè)施系統(tǒng)之間可以實(shí)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(dòng)監(jiān)測基礎(chǔ)上的監(jiān)控要求越來越高，系統(tǒng)發(fā)揮應(yīng)用能力的需求也越來越多，不僅需要對數(shù)采儀進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，更要通過數(shù)采儀對分析儀表進(jìn)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(shè)施系統(tǒng)是一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)，數(shù)據(jù)具有可重復(fù)性，系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和參數(shù)具有關(guān)聯(lián)性，同時(shí)通過處理設(shè)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(shè)施的運(yùn)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(shè)施某個(gè)時(shí)段的運(yùn)行情況，也能夠反映出污染物的處理效果，同時(shí)對調(diào)節(jié)處理設(shè)施的運(yùn)行有指導(dǎo)意義。通過相同站點(diǎn)的不同時(shí)間的工況數(shù)據(jù)和污染物排放數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可以反映該站點(diǎn)的運(yùn)行效率，通過不同站點(diǎn)的工況數(shù)據(jù)和污染物排放數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可以反映整個(gè)區(qū)域內(nèi)污染物處理設(shè)施的運(yùn)行效率。

3 改進(jìn)方法

3.1 對監(jiān)測分析儀主要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控

數(shù)采儀每整點(diǎn)自動(dòng)采集1次分析儀器的有關(guān)工作參數(shù)及狀態(tài)信息，不須計(jì)算上傳到管理平臺(tái)。數(shù)采儀通MODBUS協(xié)議與分析儀進(jìn)行通訊，通過RS485或232接口每整點(diǎn)自動(dòng)采集1次分析儀器的有關(guān)工作參數(shù)及狀態(tài)。讀取分析儀寄存器地址里設(shè)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(luò)傳輸?shù)江h(huán)保管理平臺(tái)上，當(dāng)參數(shù)信息改變時(shí)管理人員就能及時(shí)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(dòng)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約V2.0》為基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)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(jī)、正在測量、校準(zhǔn)、維護(hù)、故障等這幾個(gè)方面狀態(tài)信息的采集，并對這些因子進(jìn)行編碼上傳至環(huán)保中心平臺(tái)。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(tái)，當(dāng)分析儀的狀態(tài)信息發(fā)生變化時(shí)能夠及時(shí)的反應(yīng)出來。同時(shí)環(huán)保監(jiān)控中心平臺(tái)如果需要臨時(shí)查詢某站點(diǎn)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(diào)取命令，數(shù)采儀接收到調(diào)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(tái)。

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(shí)間、校準(zhǔn)曲線K值、校準(zhǔn)曲線3值、質(zhì)控樣時(shí)間、質(zhì)控樣濃度值、質(zhì)控樣測量值）、氨氮儀的（量程、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、校準(zhǔn)曲線K值、校準(zhǔn)曲線3值、校準(zhǔn)時(shí)間、質(zhì)控濃度值、質(zhì)控樣測量值）、總磷儀的（量程、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、校準(zhǔn)曲線K值、校準(zhǔn)曲線3值、做樣時(shí)間、質(zhì)控濃度、質(zhì)控樣測量值）、總氮儀的（量程、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、校準(zhǔn)曲線K值、校準(zhǔn)曲線3值、做樣時(shí)間、質(zhì)控濃度、質(zhì)控樣測量值）等參數(shù)的采集，同時(shí)給分析儀其他參數(shù)預(yù)留擴(kuò)充位置，并對這些因子進(jìn)行編碼上傳至環(huán)保平臺(tái)。數(shù)采儀將采集到的運(yùn)行參數(shù)按照協(xié)議發(fā)送到環(huán)保監(jiān)控平臺(tái)，當(dāng)分析儀運(yùn)行參數(shù)發(fā)生變化時(shí)能夠及時(shí)的反應(yīng)出來。同時(shí)環(huán)保監(jiān)控平臺(tái)如果需要臨時(shí)查詢某站點(diǎn)分析儀運(yùn)行參數(shù)信息，可以按照協(xié)議向數(shù)采儀發(fā)送調(diào)取命令，數(shù)采儀接收到調(diào)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(yùn)行參數(shù)反饋給環(huán)保監(jiān)控平臺(tái)。

3.2 對污染物處理設(shè)施主要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控

數(shù)采儀每整點(diǎn)采集1次中控或DCS系統(tǒng)中的污染物處理設(shè)施運(yùn)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(shè)施主要運(yùn)行參數(shù)有如鍋爐負(fù)荷、石灰石給料機(jī)運(yùn)行頻率、脫硫塔壓差、脫硫塔進(jìn)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(qiáng)度、液位、生物曝氣池的曝氣設(shè)備電流強(qiáng)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(shí)對其他參數(shù)因子預(yù)留了擴(kuò)充位置。數(shù)采儀將采集到的運(yùn)行參數(shù)按照協(xié)議發(fā)送到環(huán)保監(jiān)控平臺(tái)，當(dāng)污染物處理設(shè)施主要運(yùn)行參數(shù)發(fā)生變化時(shí)能夠及時(shí)的反應(yīng)出來。同時(shí)環(huán)保監(jiān)控平臺(tái)如果需要臨時(shí)查詢某站點(diǎn)污染物處理設(shè)施主要運(yùn)行參數(shù)信息，可以按照協(xié)議向數(shù)采發(fā)送調(diào)取命令，數(shù)采儀接收到調(diào)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(shè)施主要運(yùn)行參數(shù)反饋給環(huán)保監(jiān)控平臺(tái)。

3.3 對數(shù)采儀軟件的計(jì)算參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控

數(shù)采儀每個(gè)整點(diǎn)采集一次數(shù)采儀設(shè)置的計(jì)算參數(shù)，對數(shù)采軟件的參數(shù)量程、運(yùn)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(jìn)行采集，當(dāng)其發(fā)生變化時(shí)能夠及時(shí)的反應(yīng)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(shí)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(quán)限進(jìn)入站房的人員才能進(jìn)入，防止無權(quán)限人員對分析儀器進(jìn)行破壞和變更參數(shù)等行為發(fā)生，同時(shí)對非法侵入、門禁超時(shí)未關(guān)進(jìn)行報(bào)警處理。

視頻監(jiān)控設(shè)備的安裝，環(huán)保督查部門可以從監(jiān)控平臺(tái)清晰的看到站房內(nèi)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行情況，可以清晰的看到運(yùn)維人員的維護(hù)情況。通過視頻監(jiān)控的實(shí)時(shí)圖像，及時(shí)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(shè)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(shí)視頻系統(tǒng)對企業(yè)人員、運(yùn)行維護(hù)人員起了一個(gè)全過程的監(jiān)督及威懾作用，使其操作更規(guī)范。通過平臺(tái)控制功能可以調(diào)出站房運(yùn)行的實(shí)時(shí)情況，結(jié)合自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對企業(yè)站房全方位的監(jiān)督管理。

結(jié)語

對分析儀狀態(tài)及參數(shù)、污染物處理設(shè)施的工況運(yùn)行參數(shù)、數(shù)采儀的計(jì)算參數(shù)、對站房進(jìn)行門禁和視頻系統(tǒng)安裝，能夠建立科學(xué)的傳輸與控制體系，減少數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)，利用現(xiàn)有條件豐富監(jiān)控手段，為自動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實(shí)性以及可應(yīng)用性打好基礎(chǔ)。對現(xiàn)行《浙江省環(huán)境自動(dòng)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(nèi)容進(jìn)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(dòng)監(jiān)控站房管理要素的采集傳輸協(xié)議，對分析儀器的遠(yuǎn)程控制研究，提出當(dāng)前已發(fā)現(xiàn)的自動(dòng)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(bǔ)上位平臺(tái)控制現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的空白，為工況監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)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(shù)支撐。提升自動(dòng)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(yuǎn)程控制對排放監(jiān)控作用，提升監(jiān)控平臺(tái)智能化管理水平，才能保障污染源自動(dòng)監(jiān)控工作的有效推進(jìn)，保障系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)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(dòng)監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》（HJ/T212）

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

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

[4]《污染源自動(dòng)監(jiān)控設(shè)施現(xiàn)場監(jiān)督管理辦法》（環(huán)境保護(hù)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(dòng)監(jiān)控采集傳輸標(biāo)準(zhǔn)方面研究。