专利名称：一种污染物及净化过程实时监测和分层控制执行系统的制作方法
技术领域：
本发明种污染物及净化过程实时监测和分层控制执行系统，具体涉及一种对污染物排 放及净化过程实时监测并分层控制执行系统。
技术背景传统的制造业只重视产量和单纯的效益，而很大程度上忽略了环境保护这一历史使命， 很多企业盲目的追求利益，为了降低成本污染物净化设备只有在检査人员检查的时候才开， 人一走就关，有的甚至还没有净化设备，在90年代后期出现了污染源在线监测设备，这些仪 器只能片面地对取样的污染物进行监测，不能很好的反映该企业的排污排放现状和污染物治 理情况，企业还是存在严重的偷排现象，管理部门也没有有效的管理手段及措施，这更加剧 了环境的恶化；另外，现有的污染源在线监测行业只监不控，无法使监测和控制同歩进行， 事后控制不能有效减少污染物的排放，事后整顿使单位净化设施设而不用，造成设备严重浪 费。发明内容本发明一种污染物及净化过程实时监测和分层控制执行系统，所要解决的技术问题是提 供一种对污染物排放及净化过程实时监测并分层控制执行系统，从而使污染物排放及净化过 程既监又控，根据不同的排放及净化程度采用不同的控制执行方式。为了解决上述问题，本发明釆用的方案为 一种污染物及净化过程实时监测和分层控制执行系统，主要包括核心层l、传输层2、集控层3，它自上而下由核心层l、传输层2和集 控层3组成，其中，核心层1包括总控服务器11、采集服务器12、数据库服务器13、中央 交换机14、应用工作站15和地理信息系统服务器16,传输层2包括传输设备和网络运营商 的网络平台，集控层3包括智能实时监测箱31和智能分层控制箱32;核心层l的中央交换 机14和集控层3的智能实时监测箱31通过传输层2进行通讯，实现数据的实时采集和存储， 核心层1的中央交换机14和集控层3的智能分层控制箱32进行通讯，实现控制命令的传输 和执行。上述核心层1中的总控服务器11、采集服务器]2、数据库服务器13、中央交换机14、 应用工作站15和地理信息系统服务器16组成以太网形式连接。上述集控层3中的智能实时监测箱31包括监箱中央处理系统33、仪表信号接口单元34、净化过程数据采集单元35、监箱存储单元36、监箱通讯单元37、监箱显示单元38、监 箱编程器接口单元39、监箱本地操作单元40、监箱电源系统及后备电源系统41、污染物排 放指标检测仪器42，其结构为监箱中央处理系统33分别与仪表信号接口单元34、净化过 程数据采集单元35、监箱存储单元36、监箱通讯单元37、监箱显示单元38、监箱编程器接 口单元39和监箱本地操作单元40相连，仪表信号接口单元34与污染物排放指标检测仪器 42相连，监箱电源系统及后备电源系统41分别与监箱中央处理系统33、仪表信号接口单元 34、净化过程数据采集单元35、监箱存储单元36、监箱通讯单元37、监箱显示单元38、监 箱编程器接口单元39和监箱本地操作单元40相连。上述集控层3中的智能分层控制箱32包括中央处理系统43、通讯单元44、显示单元 45、编程器单元46、本地操作单元47、存储器单元48、执行信号接口单元49、执行系统50 和电源系统及后备电源系统51，其结构为中央处理系统43分别与通讯单元44、显示单元 45、编程器单元46、本地操作单元47、存储器单元48和执行信号接口单元49相连，电源系 统及后备电源系统51分别与中央处理系统43、通讯单元44、显示单元45、编程器单元46、 本地操作单元47、存储器单元48和执行信号接口单元49相连，执行信号接口单元49和执 行系统50相连。上述分层控制执行方法是首先集控层3中的智能实时监测箱31采集到的污染物的实时 数据，通过传输层2传送到核心层1，接着核心层1对数据进行分析，得出执行命令，根据 污染物超标含量和超标时间制定出执行命令分为声光报警、初级断电和紧急断电；然后核 心层1将执行命令通过传输层2传送到集控层3的智能分层控制箱32,智能分层控制箱32 将执行命令，执行声光报警、初级断电或紧急断电动作。本发明一种污染物及净化过程实时监测和分层控制执行系统与现有技术相比具有以下有益效果1、实时监测、分层控制由于本发明的集控层3包括智能实时监测箱31和智能分层控制箱32，由监箱中央处理系统33、仪表信号接口单元34、净化过程数据采集单元35、监箱 存储单元36、监箱通讯单元37、监箱显示单元38、监箱编程器接口单元39、监箱本地操作 单元40、监箱电源系统及后备电源系统41和污染物排放指标检测仪器42组成的智能实时监 测箱31对污染物及其净化过程实行实时监测，存储数据后，通过监箱通讯单元37经过传输 层2向核心层发送数据，接着核心层1对数据进行分析，得出执行命令，根据污染物超标含 量和超标时间制定出执行命令分为声光报警、初级断电和紧急断电；然后核心层l将执行 命令通过传输层2传送到集控层3的智能分层控制箱32，智能分层控制箱32将执行命令， 执行声光报警、初级断电或紧急断电动作，完成三级分层、逐级增加控制过程，既能避免因 瞬时超标就进行中断生产，又可以随着超标量的增加不断提高中断执行力度，最终到达不取 有效地措施坚决停止乱排乱放和达不到标准的净化物不能从生产线上出来。2、 网络架构，数据传输实时、准确和安全由于本发明采用的实时监测和控制分为三层，包括核心层l、传输层2和集控层3，各层之间采用特定的通讯协议通讯，核心层l采用以太 网结构组成，集控层3中的智能实时监测箱31采用实时监测，存储数据并实时发送给核心层 1，核心层1再将命令传送给集控层3的智能分层控制箱32，各层之间采用特定的通讯协议， 保证采集的数据和执行的命令传输实时、准确和安全。3、 稳定可靠、监管得力由于本发明中集控层3的智能实时监测箱31和智能分层控制 箱32都包括电源系统及后备电源系统，保证了外接电源掉点后，本系统可以继续进行数据采 集、处理、存储和传输的功能，保证系统永远处在工作状况，真正实行排放物的数据实时采 集，使得执行命令能够及时执行，真正起到既监又管的作用。
下面结合附图对本发明一种污染物及净化过程实时监测和分层控制执行系统作进一步描述图1为本发明的硬件系统结构示意图；图2为图1所示集控层3中智能实时监测箱31结构示意图； 图3为图1所示集控层3中智能分层控制箱32机构示意图； 图4为本发明的软件流程图。
具体实施方式
图1为本发明的硬件系统结构示意图；图中主要包括核心层l、传输层2、集控层3，它 自上而下由核心层I、传输层2和集控层3组成，其中，核心层l包括总控服务器ll、采集 服务器12、数据库服务器13、中央交换机14、应用工作站15和地理信息系统服务器16，传 输层2包括传输设备和网络运营商的网络平台，集控层3包括智能实时监测箱31和智能分层 控制箱32;核心层1的中央交换机14和集控层3的智能实时监测箱31通过传输层2进行通 讯，实现数据的采集和存储，核心层1的中央交换机14和集控层3的智能分层控制箱32进 行通讯，实现控制命令的传输和执行。其中，核心层1的以太网结构形式为总控服务器11分别与采集服务器12、数据库服 务器13、应用工作站15和地理信息系统服务器16，采集服务器12可以是多个并联，每个采 集服务器12都与中央交换机14并联，中央交换机14再与传输层2进行通讯，应用工作站 15包括监控工作站和数据录入工作站，监控工作站可以对全过程进行视频或数据的监视和发 出控制命令，数据录入工作站主要执行数据输入、整个网络升级和更新。其中，传输层2采用透明、灵活的通讯协议，与核心层1通讯是可以采用符合国家环保 总局HJ/T212 — 2005《污染源在线监测系统数据传输标准》，也可以选择标准Modbus协议或 者其他私有协议，与集控层3通讯时采用标准Modbus协议，现场监控点通过数据采集模块自 动采集污染源信息，通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连，通过GPRS透明数据传 输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络；图2为图1所示集控层3的智能实时监测箱31结构示意图，集控层3实质为环保智能监 测控制中心，简称环保智能MCC，集控层3中集控层3中的智能实时监测箱31包括监箱中 央处理系统33、仪表信号接口单元34、净化过程数据采集单元35、监箱存储单元36、监箱 通讯单元37、监箱显示单元38、监箱编程器接口单元39、监箱本地操作单元40、监箱电源 系统及后备电源系统41、污染物排放指标检测仪器42，其结构为监箱中央处理系统33分 别与仪表信号接口单元34、净化过程数据采集单元35、监箱存储单元36、监箱通讯单元37、 监箱显示单元38、监箱编程器接口单元39和监箱本地操作单元40相连，进行内部数据通讯， 智能实时监测箱31通过其中的监箱通讯单元37与外部进行数据通讯，仪表信号接口单元34 与污染物排放指标检测仪器42相连，并进行数据通讯；监箱电源系统及后备电源系统41分 别与监箱中央处理系统33、仪表信号接口单元34、净化过程数据采集单元35、监箱存储单 元36、监箱通讯单元37、监箱显示单元38、监箱编程器接口单元39和监箱本地操作单元40 相连，给其供电，若整个智能实时监测箱31掉电后，后备电源仍能给智能实时监测箱31供 电。其中污染物排放指标检测仪器42连接在污染物排放口或净化物的出口出，其型号可以是 德国SICK公司的MW31型(0 — 6000mg/Nm3)在线式气体成分分析仪或者为德国的Hartman & Braun的Urasl4 NDIR红外分析仪，其他硬件设备为现有硬件设备。图3为图1所示集控层3的智能分层控制箱32机构示意图，集控层3实质为环保智能监 测控制中心，简称环保智能MCC，其集控层3中的智能分层控制箱32包括中央处理系统43、 通讯单元44、显示单元45、编程器单元46、本地操作单元47、存储器单元48、执行信号接 口单元49、执行系统50和电源系统及后备电源系统51，其结构为中央处理系统43分别与 通讯单元44、显示单元45、编程器单元46、本地操作单元47、存储器单元48和执行信号接 口单元49相连，进行内部数据通讯，通讯单元44可以是智能分层控制箱32与核心层1进行 通讯，接收执行命令并反馈信息，电源系统及后备电源系统51分别与中央处理系统43、通 讯单元44、显示单元45、编程器单元46、本地操作单元47、存储器单元48和执行信号接口 单元49相连，给其供电，当智能分层控制箱32掉电后，电源系统及后备电源系统51保证其 继续工作，执行信号接口单元49和执行系统50相连，执行系统50分别连接并控制排污和净 化企业的相关电力设施的接通或断开，例如办公用电、备料系统用电、进料系统用电和污 水排放阀门等；其中所有硬件均为现有硬件。图4为本发明的软件流程图，首先通过智能实时监测箱31进行实时的[排放物或净化物 的数据采集51],通过传输层2传送到核心层1完成[送入核心层处理52]，核心层1经过数 据储存并进行处理，就进入[数据超标否？ 53]进行判断，若没有超标，就返回进入[排放物或 净化物的数据采集51];若超标，就进入[发出并执行第一级命令54]，由核心层l通过传输 层2向智能分层控制箱32发出第一级执行命令，智能分层控制箱32就执行第一级命令，发 出声光报警，提醒工作人员，然后进入[数据正常否？ 55]进行判断，若排放物或净化物的数 据正常，就进入[解除第一级命令56]，即解除声光报警，然后返回[排放物或净化物的数据 采集51]，重新继续实时监测；若排放物或净化物的数据继续不正常，就进入[达到第二级命 令时间否？ 57]进行判断，若没有达到第二级命令时间，就返回迸入[发出并执行第一级命令 54]，继续执行第一级命令；若达到第二级命令时间，就进入[发出并执行第二级命令58]， 第二级命令是初级断电， 一般是给办公区断电，让管理者认识到问题出现了，应该尽快解决， 然后就进入[数据正常否？ 59]进行判断，若排放物或净化物的数据正常，就进入[解除第二级 命令60]，即接通办公区的用电，然后返回[排放物或净化物的数据采集51];若排放物或净 化物的数据继续不正常，就进入[达到第三级命令时间否？ 61]进行判断，若没有达到第三级 命令时间，就返回进入[发出并执行第二级命令58]，继续执行第二级命令；若达到第三级命 令时间，就进入[发出并执行第三级命令62]，第三级命令紧急断电， 一般是给生产部门断电， 但不能造成生产事故，可以是排污阀门关闭、进料系统关闭、备料系统关闭或净化设施停止 工作等，然后进入[数据正常否？ 63]，若排放物或净化物的数据没有正常，就返回进入[发 出并执行第三级命令62]继续执行该命令；若排放物或净化物的数据正常了，就进入[解除第 二级命令64]，即接触紧急断电，恢复生产，然后返回进入[排放物或净化物的数据采集51]， 继续进行实时的数据采集工作。
权利要求
1、 一种污染物及净化过程实时监测和分层控制执行系统，主要包括核心层(1)、传输层 (2)、集控层(3)，其特征是它自上而下由核心层(1)、传输层(2)和集控层(3)组成，其中，核心层(1)包括总控服务器(11)、采集服务器(12)、数据库服务器(13)、中央交 换机(14)、应用工作站(15)和地理信息系统服务器(16)，传输层(2)包括传输设备和网 络运营商的网络平台，集控层(3)包括智能实时监测箱(31)和智能分层控制箱(32);核 心层(1)的中央交换机(14)和集控层(3)的智能实时监测箱(31)通过传输层(2)进行 通讯，实现数据的实时采集和存储，核心层l的中央交换机(14)和集控层(3)的智能分层 控制箱(32)进行通讯，实现控制命令的传输和执行。
2、 根据权利要求l所述的一种污染物及净化过程实时监测和分层控制执行系统，其特征 是核心层(1)中的总控服务器(11)、采集服务器(12)、数据库服务器(13)、中央交换 机(14)、应用工作站(15)和地理信息系统服务器(16)组成以太网形式连接。
3、 根据权利要求1所述的一种污染物及净化过程实时监测和分层控制执行系统，其特征 是集控层(3)中的智能实时监测箱(31)包括监箱中央处理系统(33)、仪表信号接口 单元(34)、净化过程数据采集单元(35)、监箱存储单元(36)、监箱通讯单元(37)、监箱 显示单元(38)、监箱编程器接口单元(39)、监箱本地操作单元(40)、监箱电源系统及后备 电源系统(41)、污染物排放指标检测仪器(42)，其结构为监箱中央处理系统(33)分别 与仪表信号接口单元(34)、净化过程数据采集单元(35)、监箱存储单元(36)、监箱通讯单 元(37)、监箱显示单元(38)、监箱编程器接口单元(39)和监箱本地操作单元(40)相连， 仪表信号接口单元(34)与污染物排放指标检测仪器(42)相连，监箱电源系统及后备电源 系统(41)分别与监箱中央处理系统(33)、仪表信号接口单元(34)、净化过程数据采集单 元(35)、监箱存储单元(36)、监箱通讯单元(37)、监箱显示单元(38)、监箱编程器接口 单元(39)和监箱本地操作单元(40)相连。
4、 根据权利要求1所述的一种污染物及净化过程实时监测和分层控制执行系统，其特征 是集控层(3)中的智能分层控制箱(32)包括中央处理系统(43)、通讯单元(44)、显 示单元(45)、编程器单元(46)、本地操作单元(47)、存储器单元(48)、执行信号接口单 元(49)、执行系统(50)和电源系统及后备电源系统(51)，其结构为中央处理系统(43) 分别与通讯单元(44)、显示单元(45)、编程器单元(46)、本地操作单元(47)、存储器单 元(48)和执行信号接口单元(49)相连，电源系统及后备电源系统(51)分别与中央处理 系统(43)、通讯单元(44)、显示单元(45)、编程器单元(46)、本地操作单元(47)、存储 器单元(48)和执行信号接口单元(49)相连，执行信号接口单元(49)和执行系统(50) 相连。
5、根据权利要求1所述的一种污染物及净化过程实时监测和分层控制执行系统，其特征 是分层控制执行方法是首先集控层(3)中的智能实时监测箱(31)采集到的污染物的实 时数据，通过传输层(2)传送到核心层(1)，接着核心层(1)对数据进行分析，得出执行 命令，根据污染物超标含量和超标时间制定出执行命令分为声光报警、初级断电和紧急断 电；然后核心层(1)将执行命令通过传输层(2)传送到集控层(3)的智能分层控制箱(32)， 智能分层控制箱(32)将执行命令，执行声光报警、初级断电或紧急断电动作。
全文摘要
本发明公开了一种污染物及净化过程实时监测和分层控制执行系统，具体涉及一种对污染物排放及净化过程实时监测并分层控制执行系统，所要解决的技术问题是提供一种对污染物排放及净化过程实时监测并分层控制执行系统，从而使污染物排放及净化过程既监又控，根据不同的排放及净化程度采用不同的控制执行方式，采用的方案为主要包括核心层、传输层、集控层，它自上而下由核心层、传输层和集控层组成，其中，核心层由各种相关服务器组成以太网，传输层包括传输设备和网络运营商的网络平台，集控层包括智能实时监测箱和智能分层控制箱；本发明可广泛应用到各种污染物排放工厂和净化工厂，具有广阔的应用前景。
文档编号G05B19/418GK101122796SQ200710139330
公开日2008年2月13日 申请日期2007年9月1日 优先权日2007年9月1日
发明者玮 李 申请人:太原罗克佳华工业有限公司