賈強(qiáng)樂+暴偉杰

摘 要：遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)依靠PLC強(qiáng)大的信號處理和總線通訊能力，實現(xiàn)在線測量現(xiàn)場無組織粉塵濃度和氣象信息，實時通報上傳，可對現(xiàn)場反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和綜合分析處理，自動編制治理環(huán)境粉塵和抑制排放源排放的控制策略。監(jiān)控系統(tǒng)將現(xiàn)場監(jiān)測傳感器、粉塵治理設(shè)備和中央監(jiān)控數(shù)據(jù)平臺有機(jī)融合在一起，實現(xiàn)粉塵濃度監(jiān)測與治理自動控制。

關(guān)鍵詞：無組織粉塵；PLC；遠(yuǎn)程監(jiān)控；數(shù)據(jù)分析處理

中圖分類號：TD564 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）11-0034-02

0 引言

無組織粉塵排放存在于工業(yè)生產(chǎn)過程中很多環(huán)節(jié)，排放形式多種多樣，且隨機(jī)排放，所以很難準(zhǔn)確定位排放源并治理[1]。而本研究涉及的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)對一定范圍內(nèi)粉塵排放的在線實時監(jiān)控，通過數(shù)據(jù)分析處理可有效縮小排放源的排查范圍，為粉塵治理提供強(qiáng)有力的決策依據(jù)。

1 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

無組織粉塵遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備、遠(yuǎn)程信息傳輸網(wǎng)絡(luò)和中央監(jiān)控平臺等三部分組成。監(jiān)控系統(tǒng)以微處理器為基礎(chǔ)，融入分散控制和集中操作管理的基本思想，結(jié)合組態(tài)軟件，構(gòu)成分布式DCS控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

1.1 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備

現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備主要由供電模塊、粉塵濃度傳感器、氣象信息傳感器、顯示終端和數(shù)據(jù)傳輸單元等組成，集中設(shè)計，便于現(xiàn)場安裝使用維護(hù)。

粉塵濃度傳感器是其中最為核心的部件，可直接測量空氣中的粉塵顆粒物質(zhì)濃度，由采樣頭、檢測裝置及微處理器組成，利用激光散射原理對粉塵進(jìn)行檢測，具有測量準(zhǔn)確可靠、檢測靈敏度高和性能穩(wěn)定等特點。

氣象信息傳感器做為輔助設(shè)備，可自動監(jiān)測現(xiàn)場及周邊環(huán)境的風(fēng)向、風(fēng)速和溫濕度等信息，數(shù)據(jù)及時上傳到控制單元，供后續(xù)工藝流程控制策略編制使用[2]。

1.2 遠(yuǎn)程信息傳輸網(wǎng)絡(luò)

遠(yuǎn)程信息傳輸網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)把現(xiàn)場數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、快速、及時的傳輸?shù)街醒氡O(jiān)控中心，主要采用串口通訊和以太網(wǎng)相結(jié)合的通訊方式。

粉塵采集設(shè)備與控制單元之間采用串口通訊方式，總線標(biāo)準(zhǔn)是RS-485通訊協(xié)議，采用主從式結(jié)構(gòu)，通訊最大傳輸距離可達(dá)1000米以上，采用平衡發(fā)送和差分接收模式，抗干擾性好?，F(xiàn)場控制單元與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端是以太網(wǎng)通訊方式，采用以集線器和交換機(jī)為核心的星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，管理方便，易于擴(kuò)展，通過雙絞線將局域網(wǎng)中各臺主機(jī)連接到核心環(huán)節(jié)上，滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)信息傳輸?shù)囊蟆?/p>

現(xiàn)場控制單元配置可編程控制器（PLC）用于組建通訊網(wǎng)絡(luò)，是現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備與中央監(jiān)控平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的橋梁。選用西門子S7-200 Smart PLC，該CPU模塊本體集成1個以太網(wǎng)接口和1個RS-485接口。以太網(wǎng)通過交換機(jī)與多臺以太網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速交互，可滿足設(shè)備之間的通訊要求；串口通訊支持Modbus-RTU、PPI和自由口通訊等多種協(xié)議，便于現(xiàn)場設(shè)備組網(wǎng)使用。

1.3 中央監(jiān)控平臺

無組織粉塵呈動態(tài)時空分布，監(jiān)控平臺需要對場所內(nèi)的粉塵數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測、分類和匯總，形成大型數(shù)據(jù)庫，高效完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的歸檔和數(shù)據(jù)檢索與可視化服務(wù)。

監(jiān)控平臺主要有硬件和軟件兩部分組成，硬件系統(tǒng)配置專業(yè)服務(wù)器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和液晶顯示終端，軟件系統(tǒng)主要是用于數(shù)據(jù)終端界面設(shè)計開發(fā)的組態(tài)軟件。

2 監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 可視化控制軟件

監(jiān)控終端屬于人機(jī)交互平臺，操作人員不僅可以實時監(jiān)控現(xiàn)場粉塵排放情況，以及設(shè)備運(yùn)行狀況，還可以對現(xiàn)場抑塵設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作[3]。

可視化組態(tài)控制軟件選用組態(tài)王KingView7.5版本的開發(fā)軟件，深度融合信息化和工業(yè)化，支持多種協(xié)議數(shù)據(jù)采集，內(nèi)置腳本，便于設(shè)計者開發(fā)使用。監(jiān)控軟件具有運(yùn)行高效、內(nèi)容豐富的圖形系統(tǒng)，可以繪制實時和歷史趨勢分析圖表和報表，內(nèi)置功能豐富的報警系統(tǒng)，能夠按要求及時發(fā)送預(yù)警和報警信息。

2.2 數(shù)據(jù)分析與處理

中央監(jiān)控平臺基于現(xiàn)場監(jiān)測點反饋的實時數(shù)據(jù)和自身存儲的海量歷史數(shù)據(jù)，挖掘監(jiān)測指標(biāo)的時變規(guī)律和關(guān)聯(lián)協(xié)同趨勢，研究監(jiān)測數(shù)據(jù)智能化異常判定準(zhǔn)則，結(jié)合現(xiàn)場無組織粉塵污染特色，對于潛在的環(huán)境風(fēng)險進(jìn)行早期預(yù)警。

組態(tài)軟件應(yīng)用數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計分析、模型計算、規(guī)劃管理等功能模塊。在存儲海量歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過編制程序，可以在監(jiān)控中心計算機(jī)上根據(jù)查詢條件調(diào)出所需的數(shù)據(jù)，將所搜集的數(shù)據(jù)利用非線性回歸、多元回歸分析、時間序列分析等統(tǒng)計學(xué)方法進(jìn)行處理，以曲線、直方圖或者趨勢圖等形式將數(shù)據(jù)可視化，還可利用支持向量機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能算法，通過對大量實時數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，建立粉塵無組織排放預(yù)測模型，對現(xiàn)場粉塵污染程度及擴(kuò)散進(jìn)行及時預(yù)測，實現(xiàn)粉塵污染程度的預(yù)測、抽樣與動態(tài)模擬等功能，為工業(yè)園區(qū)的粉塵污染防控提供參考。

3 監(jiān)控系統(tǒng)工程應(yīng)用

無組織粉塵排放存在于散料生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸和裝卸等各個環(huán)節(jié)，對此抑制無組織粉塵的關(guān)鍵技術(shù)之一是干霧抑塵技術(shù)，該技術(shù)是通過高壓離子霧化和超聲波霧化，可產(chǎn)生1μm～100μm的超細(xì)干霧，當(dāng)干霧顆粒和粉塵顆粒大小相近時，粉塵經(jīng)過霧池，水霧與粉塵碰撞、粘合聚焦變大，形成粉塵團(tuán)，團(tuán)聚物不斷變大變重，直至自然沉降，從而達(dá)到消除粉塵的效果[4，5]。

公司秉承從污染源頭治理無組織粉塵排放的治理理念，憑借監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)優(yōu)勢，結(jié)和公司自主研制的微米級干霧抑塵裝置和遠(yuǎn)程射霧器等抑塵設(shè)備，針對各種煤場、露天堆料場等開放環(huán)境和物料粉碎、篩分、輸送、裝卸等無組織源封閉及半封閉場所粉塵污染治理效果顯著，綜合抑塵效果可達(dá)到95%以上。產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于堆場、電廠、港口、煤礦、鋼鐵、化工、城市環(huán)衛(wèi)等行業(yè)，并與神華集團(tuán)、大唐集團(tuán)、首鋼集團(tuán)和中國黃金等大型企業(yè)建立了長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。

4 結(jié)語

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)使現(xiàn)場粉塵治理措施做到有的放矢，達(dá)到對無組織粉塵源頭準(zhǔn)確定位、快速治理的效果，對無組織粉塵排放的治理具有重要的工程實踐意義。

參考文獻(xiàn)

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