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垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)環(huán)境監測系統

描述:生產(chǎn)數據的真實(shí)性和傳輸可靠性

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垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)環(huán)境監測系統


       針對垃圾焚燒電廠(chǎng)環(huán)境指標監測的需要,設計了垃圾焚燒電廠(chǎng)的環(huán)境監測系統。該系統充分考慮了生產(chǎn)數據的真實(shí)性和傳輸可靠性,將modbus技術(shù)、通用分組無(wú)線(xiàn)服務(wù)技術(shù)(GPRS)、大屏幕顯示技術(shù)、數據庫技術(shù)等有機地結合起來(lái)構成模塊化結構系統。采用modbus總線(xiàn)采集機組運行數據,并利用GPRS模塊將環(huán)境指標數據發(fā)送到環(huán)境監測中心進(jìn)行監視。實(shí)際應用表明,該監視系統達到了預期目標。

     為了實(shí)現城市生活垃圾減量化和資源化處理的目標,普遍采用垃圾焚燒電廠(chǎng)處理城市生活垃圾。垃圾焚燒電廠(chǎng)通常位于城市邊緣或市區,距離人口稠密地區較近,在垃圾集中焚燒過(guò)程中不可避免地對周邊環(huán)境造成污染,其環(huán)境指標十分引人關(guān)注。對此,利用現代化的環(huán)境監測手段,加強對垃圾焚燒電廠(chǎng)的環(huán)境監管,防止產(chǎn)生新的環(huán)境污染十分必要。
      以某垃圾焚燒電廠(chǎng)為例,介紹其環(huán)境監測系統的設計與實(shí)現。該系統采用模塊化結構,軟硬件協(xié)作高效,操作管理簡(jiǎn)便易行。系統最大限度地滿(mǎn)足了環(huán)境監測數據傳輸和顯示的需要,充分考慮了監測數據的真實(shí)性和對決策支持等管理需求。


1、系統硬件結構

      環(huán)境監測系統主要監測垃圾焚燒電廠(chǎng)的排放指標和部分運行參數,并將這些數據發(fā)送到環(huán)境監測中心,實(shí)現環(huán)境數據顯示、歷史數據查詢(xún)、報表顯示等功能。為了保證監測數據的真實(shí)性,采樣信號通過(guò)現場(chǎng)變送器進(jìn)行數據采集。環(huán)境監測系統由排放物監測設備、中心電腦、GPRS數據傳輸模塊和戶(hù)外大屏幕顯示屏組成,其結構如圖1所示。
系統硬件結構

                                      圖1 環(huán)境監測系統結構

      為了確保采集數據的真實(shí)性,系統使用獨立的監測設備采集現場(chǎng)數據,如熱電偶等;從DCS采集部分難以直接測量的數據,如煙氣流量等;DCS通過(guò)標準的Modbus通訊接口將數據發(fā)送到環(huán)境監測系統中心電腦;二惡英采樣系統自動(dòng)采集煙氣樣本,該系統由環(huán)境監測中心遠程監控。
        由于垃圾焚燒電廠(chǎng)位于較偏僻地區,采用中國移動(dòng)公司的GPRS網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據傳輸較方便,且成本不高。戶(hù)外大屏幕顯示屏的顯示信息來(lái)自環(huán)境監測中電腦。中心電腦采用雙輸出顯卡,一路信號輸出至腦顯示器,另一路信號輸出至屏控板卡,屏控板卡將到的視頻信號通過(guò)以太網(wǎng)送至戶(hù)外大屏幕顯示屏。

2、系統軟件結構
     環(huán)境監測系統中心電腦是環(huán)境監測系統的核心,其采用IPC610H型研華工控機,主要完成數據的采集、發(fā)送和管理。數據采集接口程序實(shí)現以太網(wǎng)與modbus通信接口的通訊,將采集數據存入環(huán)境監測系統數據庫。數據庫采用MySQL為各個(gè)模塊提供數據服務(wù),其為數據核心。后臺數據庫主要包括實(shí)時(shí)數據表、歷史數據表、報表顯示數據表。環(huán)境監測系統軟件結構如圖2所示。
環(huán)境監測系統軟件結構


圖2 環(huán)境監測系統軟件結構


2.1 modbus通信
     環(huán)境監測系統數據采集提供Modbus(RS485)和以太網(wǎng)(UDP)2種接口方式,采用modbus通訊協(xié)議與DCS和模擬量輸入模塊通信,其通信結構如圖3所示。

圖3 環(huán)境檢測系統 modbus通信結構
     2條Modbus總線(xiàn)分別連接DCS和模擬量輸入模塊。模擬量輸入模塊完成現場(chǎng)溫度的數字化轉換,并提供了Modbus接口,可以作為Modbus從站,環(huán)境監測中心電腦作為Modbus主站。由于DCS通常需要連接許多從站,所以將DCS作為Modbus主站,環(huán)境監測中心電腦做為從站。DCS主站使用Modbus功能碼3將流量等信息發(fā)送到環(huán)境監測中心電腦。在環(huán)境監測系統中,環(huán)境監測中心電腦既作為從站又作為主站,該電腦的2個(gè)串行口分別與2條Modbus總線(xiàn)連接。

2.2 GRPS通信
     環(huán)境監測中心電腦使用GPRSModem?yè)芴柦尤雊prs網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據傳輸。在環(huán)境監測中心電腦上安裝有GPRS數據傳輸軟件,通過(guò)RS232與外置GPRS煙氣數據傳輸模塊通信,將采集的數據發(fā)送到環(huán)境監測中心。為了保證數據傳輸的安全,采用TCP方式傳輸數據,采用Winsock控件實(shí)現通信功能。

2.3 大屏幕顯示
     MySQL的實(shí)時(shí)數據表主要用于大屏幕顯示。數據采集接口將最新的數據寫(xiě)入實(shí)時(shí)數據表,大屏幕顯示驅動(dòng)程序定期讀取實(shí)時(shí)數據表里最新的數據,顯示數據包括燃燒室溫度、酸性氣體(HCl、SO2、NO狓)含量和粉塵濃度,同時(shí)顯示數據的國家標準值和地方標準值。戶(hù)外大屏幕顯示數據跟蹤焚燒爐實(shí)時(shí)數據,并與環(huán)境監測中心電腦數據同步。

2.4 查詢(xún)及管理功能
      數據采集接口將收到的數據寫(xiě)入數據庫,數據庫維護程序實(shí)現定期更新數據、用戶(hù)管理和數據庫備份與恢復等功能。數據查詢(xún)及報表系統將查詢(xún)數據存入顯示數據表中,并依據用戶(hù)設定的查詢(xún)條件,生成環(huán)境監測數據的日報表、月報表。

3 系統運行
     環(huán)境監測系統軟件采用VC6.0編程工具,由GPRS模塊實(shí)現無(wú)線(xiàn)通信,修改DCS的部分組態(tài)可實(shí)現數據發(fā)送功能。環(huán)境監測系統某時(shí)段監測數據如圖4所示。


圖4 某時(shí)段部分環(huán)境監測數據


     圖4 某時(shí)段部分環(huán)境監測數據

     如果遠程數據采集數據可以采用JY-RTU6640,針對功能,

     1、提供設備狀態(tài)指示燈,方便設備維護;
     2、寬電壓供電范圍:7V-30V;
     3、帶RS232、RS485(232也轉為485的情況下,可以有兩路485);
     4、內置大容量SPI-flash(容量可選1Mbit-64Mbit),實(shí)現數據的長(cháng)時(shí)間本機保存(需定制);
     5、6路AD仿真量輸入(12位),輸入電壓為0-30V,也可以測量4-20mA工業(yè)電流信號;
     6、6路繼電器輸出控制、4路光耦輸入輸出控制(輸入和輸出的位數自選);
     7、內置RTC,掉電可自動(dòng)計時(shí),定時(shí)定點(diǎn)喚醒,需定制;
     8、高效的電源管理設計,在對功耗要求嚴格的場(chǎng)合,實(shí)現低功耗節能,延長(cháng)工作時(shí)間,需定制;
     9、傳輸支持多種協(xié)議,我公司自定協(xié)議和Modbus協(xié)議(ASCII、RTU、Modbus TCP)完美支持;
     10、Modbus從機工作模式:標準從機、從機主動(dòng)回傳; 
     11、數據遠程傳輸支持GPRS、以太網(wǎng)等;
     12、數據傳輸采用GSM模塊可實(shí)現功能:
     13、GPRS斷線(xiàn)自動(dòng)重連;
     14、根據需要最多可同時(shí)連接6個(gè)中心服務(wù)器;
     15、支持固定IP、域名解析和APN專(zhuān)網(wǎng)的尋址方式;
     16、支持TCP、UDP、PPP、ICMP、DNS、FTP等協(xié)議;
     17、支持的節點(diǎn)數,只要服務(wù)器資源允許,理論上為無(wú)數個(gè);
     18、減少布線(xiàn)的成本和施工的麻煩;
     19、支持短信數據傳輸、短信參數配置功能;
     20、支持電話(huà)和短信喚醒功能;
     21、數據傳輸采用以太網(wǎng)模塊可實(shí)現功能:
     22、支持10Mbps/100Mbps兩種方式接入Internet,數據傳輸速度加快,適合大數據量傳輸;
     23、支持TCP、UDP、PPP、ICMP、DNS、FTP等協(xié)議;
     24、支持的節點(diǎn)數,只要服務(wù)器資源允許,理論上為無(wú)數個(gè);
     25、根據服務(wù)器的需要,協(xié)議可以支持更加豐富;
     26、支持網(wǎng)絡(luò )數據喚醒功能;
     27、支持專(zhuān)用軟件進(jìn)行本地和遠程參數配置及維護;
     28、支持本地和遠程固件升級;


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