一种大气组分网监测数据实时采集仪的制作方法

本实用新型属于环境监测领域，特别涉及大气组分网监测数据实时采集仪。

背景技术：

近年来，随着我国环境工作的快速发展和研究的深入，基于颗粒物组分网和光化学组分网(简称组分网)相继在我国大气污染严重的区域内建成并运行，以便进一步推进我国环境空气质量的改善，为政府部门的环境决策提供技术支撑，以增强政府对重污染天气的应对能力、快速诊断能力、成因分析能力、污染溯源分析能力。科学有效的环境监测数据是开展大气污染成因分析和大气重污染天气预报预警的重要依据，利用大气组分网数据实时采集仪进行数据采集是环境信息化的必然要求。

组分网涉及多种监测数据，不仅包括常规污染物及气象数据，还包括颗粒物相关监测数据、光化学污染物监测数据、立体垂直监测数据等，目前尚未有针对大气组分网的数据实时采集仪。目前用于组分网站点的环境监测设备厂商品牌多，设备种类型号更是繁多，而现有环境监测数据的软硬件资源存在采集数据单一、多种品牌监测设备监测系统不兼容、无法监测仪器运行状态参数、系统兼容性低、多种仪器采集参数或运行参数不能统一管理或展示、不支持网络化远程质控、无法实现数据一点多发、断点续传或数据回补功能，部分监测数据还需要人工手动导出、整理输入、统计，效率低、易出错，已不能满足环境监测部门或单位对大气组分网环境监测数据多样化实时采集的需求和日益严格的监测业务要求。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种兼容扩展性更好、可网络化、可远程控制、可实现组分网多种仪器设备实时采集、可展示组分网多种仪器监测数据及运行状态、可实现监测数据一点多发的大气组分网监测数据实时采集仪。

采用如下的技术方案：

一种大气组分网监测数据实时采集仪，包括数据综合处理模块(1)、仪器状态采集模块(2)、监测数据采集模块(3)、数据文件解析模块(4)、数据缓存处理模块(5)、串口数据管理模块(6)、数据传输设置模块(7)、异常数据报警模块(8)、系统管理模块(9)、串口端(10)、网口端(11)；所述仪器状态采集模块(2)、监测数据采集模块(3)、数据文件解析模块(4)、数据缓存处理模块(5)、串口数据管理模块(6)、数据传输设置模块(7)、异常数据报警模块(8)、系统管理模块(9)、串口端(10)、网口端(11)与数据综合处理模块(1)相连接；所述数据缓存处理模块(5)、所述监测数据采集模块(3)均与所述数据文件解析模块(4)相连；所述采集模块(2)、监测数据采集模块(3)、串口数据管理模块(6)均通过所述串口端(10)与监测设备(15)进行连接；所述网口端(11)通过路由器(12)与所述服务器(13)连接，所述服务器(13)设有数据实时采集系统(14)；所述异常数据报警模块(8)对于所述数据综合处理模块(1)所分析出的监测数据异常(包括断数、超上下限、离群、异常波动等)、仪器运行状态异常(包括采样流量、采样温度、PMT背景值等)时推送报警信息，并将报警信息通过网口端(11)上传至数据实时采集系统(14)；所述系统管理模块(9)连接所述网口端(11)，并将系统设置信息同步到数据实时采集系统(14)。

所述数据文件解析模块(4)对所述监测数据采集模块(3)所获得的数据文件或数据库文件解析。所述数据综合处理模块(1)能够对仪器状态采集模块(2)采集的仪器状态数据、监测数据采集模块(3)采集的环境监测数据、数据文件解析模块(4)解析的环境监测数据等，进行统计分析、仪器运行状态异常分析、监测数据异常分析。所述串口数据管理模块(6)连接有串口端(10)用于环境监测设备串口数据解析，对环境监测设备的串口进行管理。对串口类型进行匹配管理和升级，确保监测数据输入。不同监测设备的串口端可能不一样，因此信息传输的方式也可能不同，数据接入采集仪时，在平台端或数采仪端设定对应串口模块，以确保数据正常接入。

进一步的，所述仪器状态采集模块(2)、监测数据采集模块(3)、数据文件解析模块(4)、数据缓存处理模块(5)、串口数据管理模块(6)、数据传输设置模块(7)、异常数据报警模块(8)、系统管理模块(9)均可通过所述网口端(11)、路由器(12)、服务器(13)与所述数据实时采集系统(14)进行数据上传和配置参数同步。

进一步的，所述数据传输设置模块(7)与所述网口端(11)连接，所述数据传输设置模块(7)具备“一点多发”和“断点续传”功能。

进一步的，所述异常数据报警模块(8)内置报警信息推送装置。包括运行环境报警、系统资源报警、运行状态报警、系统安全报警。

进一步的，还包括监测设备软件客户端(16)，所述监测数据采集模块(3)通过网口端(11)、路由器(12)与所述监测设备软件客户端(16)进行网络连接。用于从监测设备软件客户端或读取监测数据文件。监测设备软件客户端是指部分监测设备配备对应监测软件和计算机，用于处理监测数据，本模块是指从数据储存文件夹或解析设备软件直接获取监测数据。

进一步的，还包括监测设备数据库(17)，所述监测数据采集模块(3)通过网口端(11)、路由器(12)与所述监测设备数据库(17)进行网络连接。监测设备数据库(17)可以使部分监测设备直接将监测数据直接上传到中心服务器的数据库中，用户通过读取数据库表信息获取监测数据，从而达到数据采集的目的。

进一步的，所述串口端(10)包括RS232接口、RS485接口、RS422接口或RJ45接口中的任意一种或多种。

进一步的，所述网口端(11)为GPRS网口端或3G网口端或4G网口端或WIFI模块或光纤网口端或ADSL模块或以太网有线网口端。

进一步的，所述监测数据采集模块(3)能够对常规六项污染物进行环境监测数据的标况采集与实况采集。

进一步的，所述系统管理模块(9)包括仪器接受端设置、仪器分类设置、采集参数设置、在线升级设置，监测设备上下限设置和质控参数编辑；所述仪器接受端设置与所述串口数据管理模块(6)相结合，确保仪器监测数据的正常采集；所述监测设备上下限设置与所述异常数据报警模块(8)关联，用于界定异常报警的值域。

与现有技术相比，本实用新型主要具有以下优势：

(1)本实用新型是一种由多个模块协调工作的、带有数据采集功能的环境监测数据实时采集仪，兼容连接扩展国内外不同品牌、类型的环境监测设备，并具备扩展升级功能；

(2)本实用新型支持采集数据一点多发、断点续传、数据回补，大大提高了环境监测数据采集、传输、处理执行效率，确保采集数据的一致性、完整性和有效性，确保监测数据的采集与质控更及时、更准确；可实现网络远程控制；

(3)本实用新型支持数据异常报警，确保工作人员及时发现异常，处理故障。

附图说明

图1是本实用新型的结构框架图；

图2是本实用新型实施例的结构框架图；

图中：1、数据综合处理模块；2、仪器状态采集模块；3、监测数据采集模块；4、数据文件解析模块；5、数据缓存处理模块；6、串口数据管理模块；7、数据传输设置模块；8、异常数据报警模块；9、系统管理模块；10、串口端；11、网口端；12、路由器；13、服务器；14、数据实时采集系统；15、监测设备；16、监测设备软件客户端；17、监测设备数据库。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

本实用新型的大气组分网监测数据实时采集仪如图2所示，包括数据综合处理模块1、仪器状态采集模块2、监测数据采集模块3、数据文件解析模块4、数据缓存处理模块5、串口数据管理模块6、数据传输设置模块7、异常数据报警模块8、系统管理模块9。所述仪器状态采集模块2、监测数据采集模块3、数据文件解析模块4、数据缓存处理模块5、串口数据管理模块6、数据传输设置模块7、异常数据报警模块8、系统管理模块9分别与数据综合处理模块1相连接，所述数据综合处理模块1能够对仪器状态采集模块2采集的仪器状态数据、监测数据采集模块3采集的环境监测数据、数据文件解析模块4解析的环境监测数据等，进行统计分析、仪器运行状态异常分析、监测数据异常分析。以上模块部署于同一台工业计算机主机或嵌入式微型主机中，不单独部署。以上所有模块均可通过网口端11、路由器12、服务器13与数据实时采集系统14进行配置参数及数据同步更新。

所述仪器状态采集模块2连接有串口端10与监测设备15进行连接，用于采集监测设备15的在离线状态、运行状态、仪器所在位置、报警信息、运行日志、仪器状态数据，其中仪器状态信息包括以下的一项或几项：采样流量、采样压力、采样温度、量程、K值、反应室温度、PMT背景值、紫外灯效率、机箱温度、紫外灯光强、截距等。

所述监测数据采集模块3连接有串口端10，用于采集环境监测数据，对环境监测数据进行主动数据采集和被动数据采集。所述监测数据采集模块3可采集以下一项或多项数据，包括常规污染物监测数据：SO2、O3、CO、氮氧化物、PM10、PM2.5，常规气象监测数据：风速、风向、温度、湿度、气压、降雨量，颗粒物监测数据：PM2.5、PM1、OC/EC、水溶性离子(SO4^2-、NO3^2-、NO2^-、Cl^-、Na⁺、NH4⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺)、重金属离子(Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sn、Pb、Ca、Sb、Ba、Br、Se、Ag和Tl等)、不同波段BC、能见度、黑炭、不同粒径颗粒物数浓度、光散射系数，光化学监测数据：可挥发性有机物57或100多种组分、NO2光解速率、PAN。

所述监测数据采集模块3通过所述串口端10与监测设备15连接，所述监测设备15用于组分网监测站，包括在线EC/OC监测仪、在线离子监测仪、激光雷达、在线元素监测仪、在线单颗粒质谱仪、在线VOC监测仪、在线NOy监测仪、在线PAN监测仪、光解速率监测仪、太阳紫外辐射监测仪、常规六项污染物分析仪、氮氧化物分析仪、CO2监测仪、PM1颗粒物监测仪、气象六参数监测仪(风速、风向、温度、湿度、气压、降雨量)、能见度仪、离子色谱仪、EC/OC分析仪、重金属监测仪、七波段黑碳仪、三波长浊度仪、甲烷非甲烷监测仪、风廓线雷达、微波辐射计、颗粒物激光雷达、UV辐射计、臭氧雷达、自动跟踪太阳分光光度计、大气汞监测仪、粒径谱仪等，所述组分网环境监测设备10兼容的场所品牌可为Metone、Belfort、MARGA、热电、API、ESA、EC、OPSIS、Aurora、科玛特、聚光、大西比、先河、天虹、蓝盾、VAISALA、LUFFT、Synspec、Grimm、DAVIS、南京恩瑞特、赛玛、禾信、安普、中科光电等环境监测设备。

所述监测数据采集模块3连接有网口端11，通过所述路由器12与监测设备软件客户端16进行网络连接，用于从监测设备软件客户端或读取监测数据文件，文件格式包括GAC数据、TSI数据、文本类型数据、excel数据、csv数据、cpc文件、raw文件、图片等。

所述监测数据采集模块3还通过所述路由器12与监测设备数据库17进行网络连接，用于监测设备数据库直接读取监测数据文件，可读取数据库文件类型包括My SQL、Firebird、Access、SQL Server、Oracle等。

所述监测数据采集模块3可通过网口端11对监测设备软件客户端或监测设备服务端进行文件监控。能够常规六项污染物进行环境监测数据的标况采集与实况采集。

所述数据文件解析模块4对所述监测数据采集模块3所获得的数据文件或数据库文件解析，包括GAC数据解析、TSI数据解析、文本类型数据解析、excel数据解析、csv数据解析、cpc文件解析、raw文件解析、MySQL数据库文件解析、Firebird数据库文件解析、Access数据库文件解析、SQL Server数据库文件解析、Oracle数据库文件解析等。

所述数据缓存处理模块5与所述监测数据采集模块3和所述数据文件解析模块4相连，用于网络通讯故障或工控机断电时，对所述监测数据采集模块3所采集的数据和所述数据文件解析模块4所解析文件的存储，待链路恢复后，对缺失数据及时进行回补并上传至数据监控管理平台，保证网络异常时数据不丢失。

所述串口数据管理模块6连接有串口端10，用于环境监测设备串口数据解析，对环境监测设备15的串口进行管理。

所述数据传输设置模块7连接有网口端11，具备“一点多发”功能，可设置多个服务器地址并依次传输；具备“断点续传”功能：数据完整性保障机制，在网络恢复时自动回补缺失的数据。所述数据传输设置模块7支持同时接入多种包格式和传输方式组合的传输协议，如国家网协议、WCF数据合约协议、HJ212协议等；可实现WCF模式、SOCKET长连接或短连接模式、及WebAPI等HTTP类型的通讯模式，并支持扩展。所述数据传输设置模块7能够定时检查是否有缺失或有效个数不足的数据，支持通过手动回补、定时回补、周期回补方式从仪器回补数据。

所述异常数据报警模块8内置报警信息推送装置，对于所述数据综合处理模块1所分析出的监测数据异常(包括断数、超上下限、离群、异常波动等)、仪器运行状态异常(包括采样流量、采样温度、PMT背景值等)时推送报警信息，并将报警信息通过网口端11上传至数据实时采集系统14。

所述系统管理模块9连接有所述网口端11，用于仪器接受端设置、仪器分类设置、采集参数设置、在线升级设置，监测设备上下限设置和质控参数编辑等，并同步到所述数据实时采集系统14。其中监测设备上下限设置与所述异常数据报警模块8关联，用于界定异常报警的值域。仪器接收端设置与串口数据管理模块相结合，确保仪器监测数据的正常采集；仪器分类设置是用于仪器设备分类，比如用于颗粒监测类设备包括颗粒物、水溶性离子、EC/OC监测仪，激光雷达监测类设备分为臭氧激光雷达、二维MAXDOAS、颗粒物激光雷达、风廓线激光雷达等，便于平台端仪器状态的展示；采集参数设置对仪器状态采集模块、监测设备采集模块的采集参数进行设置；在线升级设置是指对系统各个功能模块进行升级。

针对部分仪器设备，可进行质控参数编辑，设定质控任务、质控计划及本地制定质控任务计划，按照设定的时间、质控任务类型自动对质控仪进行指令下发，实现网络化、自动化远程质控的功能，支持的质控任务类型包括精度检查、跨度检查、跨度校准、零点检查、零点校准等，制定质控任务计划包括设定任务启动时间、定时执行周期、安排质控任务具体指令、任务优先级等相关内容。若安排执行的任务之间有时间或流程上的冲突，可按照优先级顺序合理安排，选择性执行计划。

所述串口端10包括RS232接口、RS485接口、RS422接口或RJ45接口中的任意一种或多种。

所述网口端11为GPRS网口端或3G网口端或4G网口端或WIFI模块或光纤网口端或ADSL模块或以太网有线网口端。所述网口端11通过所述路由器12与所述服务器13、所述监测设备软件客户端16、所述监测设备数据库17相连。

所述服务器13设有数据实时采集系统或数据采集与分析应用平台14，用于监测设备的远程控制，实现所述仪器状态采集模块2、监测数据采集模块3、数据文件解析模块4、数据缓存处理模块5、串口数据管理模块6、数据传输设置模块7、异常数据报警模块8、系统管理模块9的远程控制与参数同步，所述数据实时采集系统或数据采集与分析应用平台14可与中国环境监测总站空气质量监测网、中国环境监测总站大气室、中国环境监测总站综合室以及各省市的空气质量监测网与数据分析平台进行无缝兼容。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型的权利要求范围所做的等同变换，均为本实用新型权利要求范围所覆盖。