專利名稱：一種污染物及凈化過程實時監測和分層控制執行系統的制作方法
技術領域：
本發明種污染物及凈化過程實時監測和分層控制執行系統，具體涉及一種對污染物排 放及凈化過程實時監測并分層控制執行系統。
技術背景傳統的制造業只重視產量和單純的效益，而很大程度上忽略了環境保護這一歷史使命， 很多企業盲目的追求利益，為了降低成本污染物凈化設備只有在檢査人員檢查的時候才開， 人一走就關，有的甚至還沒有凈化設備，在90年代后期出現了污染源在線監測設備，這些儀 器只能片面地對取樣的污染物進行監測，不能很好的反映該企業的排污排放現狀和污染物治 理情況，企業還是存在嚴重的偷排現象，管理部門也沒有有效的管理手段及措施，這更加劇 了環境的惡化；另外，現有的污染源在線監測行業只監不控，無法使監測和控制同歩進行， 事后控制不能有效減少污染物的排放，事后整頓使單位凈化設施設而不用，造成設備嚴重浪 費。發明內容本發明一種污染物及凈化過程實時監測和分層控制執行系統，所要解決的技術問題是提 供一種對污染物排放及凈化過程實時監測并分層控制執行系統，從而使污染物排放及凈化過 程既監又控，根據不同的排放及凈化程度采用不同的控制執行方式。為了解決上述問題，本發明釆用的方案為 一種污染物及凈化過程實時監測和分層控制執行系統，主要包括核心層l、傳輸層2、集控層3，它自上而下由核心層l、傳輸層2和集 控層3組成，其中，核心層1包括總控服務器11、采集服務器12、數據庫服務器13、中央 交換機14、應用工作站15和地理信息系統服務器16,傳輸層2包括傳輸設備和網絡運營商 的網絡平臺，集控層3包括智能實時監測箱31和智能分層控制箱32;核心層l的中央交換 機14和集控層3的智能實時監測箱31通過傳輸層2進行通訊，實現數據的實時采集和存儲， 核心層1的中央交換機14和集控層3的智能分層控制箱32進行通訊，實現控制命令的傳輸 和執行。上述核心層1中的總控服務器11、采集服務器]2、數據庫服務器13、中央交換機14、 應用工作站15和地理信息系統服務器16組成以太網形式連接。上述集控層3中的智能實時監測箱31包括監箱中央處理系統33、儀表信號接口單元34、凈化過程數據采集單元35、監箱存儲單元36、監箱通訊單元37、監箱顯示單元38、監 箱編程器接口單元39、監箱本地操作單元40、監箱電源系統及后備電源系統41、污染物排 放指標檢測儀器42，其結構為監箱中央處理系統33分別與儀表信號接口單元34、凈化過 程數據采集單元35、監箱存儲單元36、監箱通訊單元37、監箱顯示單元38、監箱編程器接 口單元39和監箱本地操作單元40相連，儀表信號接口單元34與污染物排放指標檢測儀器 42相連，監箱電源系統及后備電源系統41分別與監箱中央處理系統33、儀表信號接口單元 34、凈化過程數據采集單元35、監箱存儲單元36、監箱通訊單元37、監箱顯示單元38、監 箱編程器接口單元39和監箱本地操作單元40相連。上述集控層3中的智能分層控制箱32包括中央處理系統43、通訊單元44、顯示單元 45、編程器單元46、本地操作單元47、存儲器單元48、執行信號接口單元49、執行系統50 和電源系統及后備電源系統51，其結構為中央處理系統43分別與通訊單元44、顯示單元 45、編程器單元46、本地操作單元47、存儲器單元48和執行信號接口單元49相連，電源系 統及后備電源系統51分別與中央處理系統43、通訊單元44、顯示單元45、編程器單元46、 本地操作單元47、存儲器單元48和執行信號接口單元49相連，執行信號接口單元49和執 行系統50相連。上述分層控制執行方法是首先集控層3中的智能實時監測箱31采集到的污染物的實時 數據，通過傳輸層2傳送到核心層1，接著核心層1對數據進行分析，得出執行命令，根據 污染物超標含量和超標時間制定出執行命令分為聲光報警、初級斷電和緊急斷電；然后核 心層1將執行命令通過傳輸層2傳送到集控層3的智能分層控制箱32,智能分層控制箱32 將執行命令，執行聲光報警、初級斷電或緊急斷電動作。本發明一種污染物及凈化過程實時監測和分層控制執行系統與現有技術相比具有以下有益效果1、實時監測、分層控制由于本發明的集控層3包括智能實時監測箱31和智能分層控制箱32，由監箱中央處理系統33、儀表信號接口單元34、凈化過程數據采集單元35、監箱 存儲單元36、監箱通訊單元37、監箱顯示單元38、監箱編程器接口單元39、監箱本地操作 單元40、監箱電源系統及后備電源系統41和污染物排放指標檢測儀器42組成的智能實時監 測箱31對污染物及其凈化過程實行實時監測，存儲數據后，通過監箱通訊單元37經過傳輸 層2向核心層發送數據，接著核心層1對數據進行分析，得出執行命令，根據污染物超標含 量和超標時間制定出執行命令分為聲光報警、初級斷電和緊急斷電；然后核心層l將執行 命令通過傳輸層2傳送到集控層3的智能分層控制箱32，智能分層控制箱32將執行命令， 執行聲光報警、初級斷電或緊急斷電動作，完成三級分層、逐級增加控制過程，既能避免因 瞬時超標就進行中斷生產，又可以隨著超標量的增加不斷提高中斷執行力度，最終到達不取 有效地措施堅決停止亂排亂放和達不到標準的凈化物不能從生產線上出來。2、 網絡架構，數據傳輸實時、準確和安全由于本發明采用的實時監測和控制分為三層，包括核心層l、傳輸層2和集控層3，各層之間采用特定的通訊協議通訊，核心層l采用以太 網結構組成，集控層3中的智能實時監測箱31采用實時監測，存儲數據并實時發送給核心層 1，核心層1再將命令傳送給集控層3的智能分層控制箱32，各層之間采用特定的通訊協議， 保證采集的數據和執行的命令傳輸實時、準確和安全。3、 穩定可靠、監管得力由于本發明中集控層3的智能實時監測箱31和智能分層控制 箱32都包括電源系統及后備電源系統，保證了外接電源掉點后，本系統可以繼續進行數據采 集、處理、存儲和傳輸的功能，保證系統永遠處在工作狀況，真正實行排放物的數據實時采 集，使得執行命令能夠及時執行，真正起到既監又管的作用。
下面結合附圖對本發明一種污染物及凈化過程實時監測和分層控制執行系統作進一步描述圖1為本發明的硬件系統結構示意圖；圖2為圖1所示集控層3中智能實時監測箱31結構示意圖； 圖3為圖1所示集控層3中智能分層控制箱32機構示意圖； 圖4為本發明的軟件流程圖。
具體實施方式
圖1為本發明的硬件系統結構示意圖；圖中主要包括核心層l、傳輸層2、集控層3，它 自上而下由核心層I、傳輸層2和集控層3組成，其中，核心層l包括總控服務器ll、采集 服務器12、數據庫服務器13、中央交換機14、應用工作站15和地理信息系統服務器16，傳 輸層2包括傳輸設備和網絡運營商的網絡平臺，集控層3包括智能實時監測箱31和智能分層 控制箱32;核心層1的中央交換機14和集控層3的智能實時監測箱31通過傳輸層2進行通 訊，實現數據的采集和存儲，核心層1的中央交換機14和集控層3的智能分層控制箱32進 行通訊，實現控制命令的傳輸和執行。其中，核心層1的以太網結構形式為總控服務器11分別與采集服務器12、數據庫服 務器13、應用工作站15和地理信息系統服務器16，采集服務器12可以是多個并聯，每個采 集服務器12都與中央交換機14并聯，中央交換機14再與傳輸層2進行通訊，應用工作站 15包括監控工作站和數據錄入工作站，監控工作站可以對全過程進行視頻或數據的監視和發 出控制命令，數據錄入工作站主要執行數據輸入、整個網絡升級和更新。其中，傳輸層2采用透明、靈活的通訊協議，與核心層1通訊是可以采用符合國家環保 總局HJ/T212 — 2005《污染源在線監測系統數據傳輸標準》，也可以選擇標準Modbus協議或 者其他私有協議，與集控層3通訊時采用標準Modbus協議，現場監控點通過數據采集模塊自 動采集污染源信息，通過RS232接口與GPRS透明數據傳輸終端相連，通過GPRS透明數據傳 輸終端內置嵌入式處理器對數據進行處理、協議封裝后發送到GSM網絡；圖2為圖1所示集控層3的智能實時監測箱31結構示意圖，集控層3實質為環保智能監 測控制中心，簡稱環保智能MCC，集控層3中集控層3中的智能實時監測箱31包括監箱中 央處理系統33、儀表信號接口單元34、凈化過程數據采集單元35、監箱存儲單元36、監箱 通訊單元37、監箱顯示單元38、監箱編程器接口單元39、監箱本地操作單元40、監箱電源 系統及后備電源系統41、污染物排放指標檢測儀器42，其結構為監箱中央處理系統33分 別與儀表信號接口單元34、凈化過程數據采集單元35、監箱存儲單元36、監箱通訊單元37、 監箱顯示單元38、監箱編程器接口單元39和監箱本地操作單元40相連，進行內部數據通訊， 智能實時監測箱31通過其中的監箱通訊單元37與外部進行數據通訊，儀表信號接口單元34 與污染物排放指標檢測儀器42相連，并進行數據通訊；監箱電源系統及后備電源系統41分 別與監箱中央處理系統33、儀表信號接口單元34、凈化過程數據采集單元35、監箱存儲單 元36、監箱通訊單元37、監箱顯示單元38、監箱編程器接口單元39和監箱本地操作單元40 相連，給其供電，若整個智能實時監測箱31掉電后，后備電源仍能給智能實時監測箱31供 電。其中污染物排放指標檢測儀器42連接在污染物排放口或凈化物的出口出，其型號可以是 德國SICK公司的MW31型(0 — 6000mg/Nm3)在線式氣體成分分析儀或者為德國的Hartman & Braun的Urasl4 NDIR紅外分析儀，其他硬件設備為現有硬件設備。圖3為圖1所示集控層3的智能分層控制箱32機構示意圖，集控層3實質為環保智能監 測控制中心，簡稱環保智能MCC，其集控層3中的智能分層控制箱32包括中央處理系統43、 通訊單元44、顯示單元45、編程器單元46、本地操作單元47、存儲器單元48、執行信號接 口單元49、執行系統50和電源系統及后備電源系統51，其結構為中央處理系統43分別與 通訊單元44、顯示單元45、編程器單元46、本地操作單元47、存儲器單元48和執行信號接 口單元49相連，進行內部數據通訊，通訊單元44可以是智能分層控制箱32與核心層1進行 通訊，接收執行命令并反饋信息，電源系統及后備電源系統51分別與中央處理系統43、通 訊單元44、顯示單元45、編程器單元46、本地操作單元47、存儲器單元48和執行信號接口 單元49相連，給其供電，當智能分層控制箱32掉電后，電源系統及后備電源系統51保證其 繼續工作，執行信號接口單元49和執行系統50相連，執行系統50分別連接并控制排污和凈 化企業的相關電力設施的接通或斷開，例如辦公用電、備料系統用電、進料系統用電和污 水排放閥門等；其中所有硬件均為現有硬件。圖4為本發明的軟件流程圖，首先通過智能實時監測箱31進行實時的[排放物或凈化物 的數據采集51],通過傳輸層2傳送到核心層1完成[送入核心層處理52]，核心層1經過數 據儲存并進行處理，就進入[數據超標否？ 53]進行判斷，若沒有超標，就返回進入[排放物或 凈化物的數據采集51];若超標，就進入[發出并執行第一級命令54]，由核心層l通過傳輸 層2向智能分層控制箱32發出第一級執行命令，智能分層控制箱32就執行第一級命令，發 出聲光報警，提醒工作人員，然后進入[數據正常否？ 55]進行判斷，若排放物或凈化物的數 據正常，就進入[解除第一級命令56]，即解除聲光報警，然后返回[排放物或凈化物的數據 采集51]，重新繼續實時監測；若排放物或凈化物的數據繼續不正常，就進入[達到第二級命 令時間否？ 57]進行判斷，若沒有達到第二級命令時間，就返回迸入[發出并執行第一級命令 54]，繼續執行第一級命令；若達到第二級命令時間，就進入[發出并執行第二級命令58]， 第二級命令是初級斷電， 一般是給辦公區斷電，讓管理者認識到問題出現了，應該盡快解決， 然后就進入[數據正常否？ 59]進行判斷，若排放物或凈化物的數據正常，就進入[解除第二級 命令60]，即接通辦公區的用電，然后返回[排放物或凈化物的數據采集51];若排放物或凈 化物的數據繼續不正常，就進入[達到第三級命令時間否？ 61]進行判斷，若沒有達到第三級 命令時間，就返回進入[發出并執行第二級命令58]，繼續執行第二級命令；若達到第三級命 令時間，就進入[發出并執行第三級命令62]，第三級命令緊急斷電， 一般是給生產部門斷電， 但不能造成生產事故，可以是排污閥門關閉、進料系統關閉、備料系統關閉或凈化設施停止 工作等，然后進入[數據正常否？ 63]，若排放物或凈化物的數據沒有正常，就返回進入[發 出并執行第三級命令62]繼續執行該命令；若排放物或凈化物的數據正常了，就進入[解除第 二級命令64]，即接觸緊急斷電，恢復生產，然后返回進入[排放物或凈化物的數據采集51]， 繼續進行實時的數據采集工作。
權利要求
1、 一種污染物及凈化過程實時監測和分層控制執行系統，主要包括核心層(1)、傳輸層 (2)、集控層(3)，其特征是它自上而下由核心層(1)、傳輸層(2)和集控層(3)組成，其中，核心層(1)包括總控服務器(11)、采集服務器(12)、數據庫服務器(13)、中央交 換機(14)、應用工作站(15)和地理信息系統服務器(16)，傳輸層(2)包括傳輸設備和網 絡運營商的網絡平臺，集控層(3)包括智能實時監測箱(31)和智能分層控制箱(32);核 心層(1)的中央交換機(14)和集控層(3)的智能實時監測箱(31)通過傳輸層(2)進行 通訊，實現數據的實時采集和存儲，核心層l的中央交換機(14)和集控層(3)的智能分層 控制箱(32)進行通訊，實現控制命令的傳輸和執行。
2、 根據權利要求l所述的一種污染物及凈化過程實時監測和分層控制執行系統，其特征 是核心層(1)中的總控服務器(11)、采集服務器(12)、數據庫服務器(13)、中央交換 機(14)、應用工作站(15)和地理信息系統服務器(16)組成以太網形式連接。
3、 根據權利要求1所述的一種污染物及凈化過程實時監測和分層控制執行系統，其特征 是集控層(3)中的智能實時監測箱(31)包括監箱中央處理系統(33)、儀表信號接口 單元(34)、凈化過程數據采集單元(35)、監箱存儲單元(36)、監箱通訊單元(37)、監箱 顯示單元(38)、監箱編程器接口單元(39)、監箱本地操作單元(40)、監箱電源系統及后備 電源系統(41)、污染物排放指標檢測儀器(42)，其結構為監箱中央處理系統(33)分別 與儀表信號接口單元(34)、凈化過程數據采集單元(35)、監箱存儲單元(36)、監箱通訊單 元(37)、監箱顯示單元(38)、監箱編程器接口單元(39)和監箱本地操作單元(40)相連， 儀表信號接口單元(34)與污染物排放指標檢測儀器(42)相連，監箱電源系統及后備電源 系統(41)分別與監箱中央處理系統(33)、儀表信號接口單元(34)、凈化過程數據采集單 元(35)、監箱存儲單元(36)、監箱通訊單元(37)、監箱顯示單元(38)、監箱編程器接口 單元(39)和監箱本地操作單元(40)相連。
4、 根據權利要求1所述的一種污染物及凈化過程實時監測和分層控制執行系統，其特征 是集控層(3)中的智能分層控制箱(32)包括中央處理系統(43)、通訊單元(44)、顯 示單元(45)、編程器單元(46)、本地操作單元(47)、存儲器單元(48)、執行信號接口單 元(49)、執行系統(50)和電源系統及后備電源系統(51)，其結構為中央處理系統(43) 分別與通訊單元(44)、顯示單元(45)、編程器單元(46)、本地操作單元(47)、存儲器單 元(48)和執行信號接口單元(49)相連，電源系統及后備電源系統(51)分別與中央處理 系統(43)、通訊單元(44)、顯示單元(45)、編程器單元(46)、本地操作單元(47)、存儲 器單元(48)和執行信號接口單元(49)相連，執行信號接口單元(49)和執行系統(50) 相連。
5、根據權利要求1所述的一種污染物及凈化過程實時監測和分層控制執行系統，其特征 是分層控制執行方法是首先集控層(3)中的智能實時監測箱(31)采集到的污染物的實 時數據，通過傳輸層(2)傳送到核心層(1)，接著核心層(1)對數據進行分析，得出執行 命令，根據污染物超標含量和超標時間制定出執行命令分為聲光報警、初級斷電和緊急斷 電；然后核心層(1)將執行命令通過傳輸層(2)傳送到集控層(3)的智能分層控制箱(32)， 智能分層控制箱(32)將執行命令，執行聲光報警、初級斷電或緊急斷電動作。
全文摘要
本發明公開了一種污染物及凈化過程實時監測和分層控制執行系統，具體涉及一種對污染物排放及凈化過程實時監測并分層控制執行系統，所要解決的技術問題是提供一種對污染物排放及凈化過程實時監測并分層控制執行系統，從而使污染物排放及凈化過程既監又控，根據不同的排放及凈化程度采用不同的控制執行方式，采用的方案為主要包括核心層、傳輸層、集控層，它自上而下由核心層、傳輸層和集控層組成，其中，核心層由各種相關服務器組成以太網，傳輸層包括傳輸設備和網絡運營商的網絡平臺，集控層包括智能實時監測箱和智能分層控制箱；本發明可廣泛應用到各種污染物排放工廠和凈化工廠，具有廣闊的應用前景。
文檔編號G05B19/418GK101122796SQ200710139330
公開日2008年2月13日 申請日期2007年9月1日 優先權日2007年9月1日
發明者瑋 李 申請人:太原羅克佳華工業有限公司