一种基于物联网的污染治理设施在线监控系统的制作方法

本实用新型涉及污染治理技术领域，具体涉及一种基于物联网的污染治理设施在线监控系统。

背景技术：

近年来，各地环保监管部门紧盯排放量和强度较大的重点污染企业，污染排放状况明显好转。但对“散乱污”小微企业的监管缺乏有效措施。“散乱污”企业一般是指各类审批手续不全，污染防治设施不完备、污染排放不达标的小微企业、小作坊等。其特点是位置分散，涉及的行业和工艺多样，对环境的污染危害程度大。2017年国家环保部门对京津冀及周边地区重点“2+26”城市展开“散乱污”企业综合治理，共处置涉及大气污染的“散乱污”企业6.2万家。据专家估算，此次“散乱污”企业整治对PM2.5浓度下降贡献率达30％。随着环保督查的不断深化,也发现一些小微企业及集群擅自停运治污设施甚至弄虚作假、超标排放、偷排漏排等问题屡禁不绝。另外，《中华人民共和国环境保护税法》于2018年1月1日起施行，2018年4月1日起进入首个征税期。

目前，各地环保执法监督类监测对小微企业污染物排放的监管有以下几种技术方案：

一是采用网格化人为巡查，将县区级行政区域从地理上分为若干网格，由网格员对所管辖区域小微企业的污染防治设施进行不定时监督，该方法耗费大量人力物力，且不能实时监控小微企业污染治理设施运行情况。巡查执法人员一到，企业临时打开污染治理设施，巡查执法人员一走，企业又会私自关停污染治理设施。部分企业治污设施长期不换药剂，治污设施形同虚设

二是小微企业的污染排放浓度由县区级环保执法机关进行抽测，进而估算排放总量，该方法无法实时掌握企业动态排污变化，无法精确计算企业排污总量；

三是由企业自行监测应税污染物，定时向环保部门提交，由各地环保执法机关根据各小微企业自行上报的数据，采样物料衡算法或排污系数法计算应税污染物数据，为税务部门计算税额提供依据，而根据企业工艺耗材情况和行业模型计算应税污染物排放量，从而计算得出税额，数据不精确，容易引起企业与环保税务部门的矛盾。

但如果像重点污染企业一样安装大型精确污染物在线系统，由于涉及行业多样，工艺多样，价格成本太高，小微企业又承受不起。

可见，现有技术对于小微企业污染治理设施的运行情况和运行效果缺少精确化和智能化的有效监控手段。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于物联网的污染治理设施在线监控系统，该系统基于物联网技术，以环境污染治理设施数据采集仪，简称“环保黑匣子”，为硬件核心，可实时获取小微企业污染治理设施的运行时间、现场工艺参数、治污前后的特征污染物浓度等，结合数据处理平台，为环保执法提供有效数据证据，为环境保护税的计算和征收提供有力的依据。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种基于物联网的污染治理设施在线监控系统，包括云服务器和多个环保黑匣子，每个所述环保黑匣子均包括一个黑匣子母机和多个黑匣子子机，所述黑匣子母机和黑匣子子机连接不同的数据采集传感器，分别用于采集污染治理设施的开关机时间、污染物流量、污染物浓度和厂界噪声，其中，所述黑匣子母机用于接收黑匣子子机所采集的数据，并结合自身采集的数据发送至云服务器，所述云服务器用于对污染物治理设施进行在线监控。

进一步的，所述黑匣子母机包括主控制器，所述主控制器分别与GPRS无线通信模块、无线射频模块、电源管理模块和数据采集传感器相连，所述黑匣子母机通过GPRS无线通信模块将数据实时传输至云服务器。

进一步的，所述黑匣子子机包括主控制器，所述主控制器分别与无线射频模块、电源管理模块和数据采集传感器相连，所述黑匣子子机将采集的数据通过无线射频模块发送至黑匣子母机。

进一步的，所述黑匣子子机的无线射频模块为低功耗模式，所述低功耗模式包括主动应答状态、被动应答状态和休眠状态。

当污染治理设施发生开关机状态转换、异常撬动或者所测参数超标时，黑匣子子机的无线射频模块处于主动应答状态；

当黑匣子母机主动查询黑匣子子机的数据时，黑匣子子机的无线射频模块处于被动应答状态；

其他时间黑匣子子机的无线射频模块处于休眠状态。

进一步的，所述主控制器通过标准RS232串口与各类数据采集传感器连接。

进一步的，所述数据采集传感器包括六轴姿态角度传感器、流量计、污染物浓度检测传感器和噪声测试仪；

其中，所述六轴姿态角度传感器用于监测污染治理设施核心电机的振动情况，根据振动情况判断污染治理设施的开关机时间。

进一步的，所述黑匣子母机和黑匣子子机上分别设有唯一标识的二维码，环保执法网格员可通过扫描二维码获取某一特定治污设施的详细运行参数。

进一步的，所述云服务器包括治污设施在线监控模块、污染物排放量计算对比模块和应税申报与计算模块。

进一步的，所述云服务器还与移动终端相连，环保执法网格员用户可通过移动终端实时查看片区所有小微企业治污设施运行数据，擅自停机或污染物参数异常时，移动终端会实时发出警报消息。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型的污染治理设施运行数据采集仪(环保黑匣子)，利用六轴姿态角度传感器有效获取污染治理设施的开关机状态和运行时间，实现了对小微企业污染治理设施的实时监控，有效杜绝了小微企业污染治理设施擅自停机的问题。环保黑匣子具有体积小、安装方便、自供电，不影响污染治理设施运行，防盗防撬的特点，节约了网格化“人治”带来的人力成本，实现了实时精确监控；

2)本实用新型的“环保黑匣子”可配接多种应税污染物浓度传感器，结合水、气等流量传感器，能精确计算企业污染治理设施应用前后的污染物排量变化，能有效监控污染治理设施运行效果，杜绝了企业偷排漏排、对污染治理设施长期不更新药剂的问题，实现了对污染治理设施的精准监控；

3)本实用新型通过应税污染物申报与计算模块，为税务部门提供了多种税收依据，提高了税务部门的工作效率，增加了应税污染物计算的准确性，减少了企业与环境执法部门的矛盾。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型污染治理设施在线监控系统结构示意图；

图2为本实用新型黑匣子母机组成框图；

图3为本实用新型黑匣子子机组成框图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在对“散乱污”小微企业污染治理设施的运行和治污效果监管手段缺乏有效的监控手段的问题，为了解决如上的技术问题，本申请提供了一种基于物联网的污染治理设施在线监控系统，该系统基于物联网技术，以环境污染治理设施数据采集仪，简称“环保黑匣子”，为硬件核心，可实时获取小微企业污染治理设施的运行时间、现场工艺参数、治污前后的特征污染物浓度等，结合数据处理平台，为环保执法提供有效数据证据，为环境保护税的计算和征收提供有力的依据。

如图1所示，一种基于物联网的污染治理设施在线监控系统，包括云服务器和多个环保黑匣子，每个所述环保黑匣子均包括一个黑匣子母机和多个黑匣子子机，所述黑匣子母机和黑匣子子机连接不同的数据采集传感器，分别用于采集污染治理设施的开关机时间、污染物流量、污染物浓度和厂界噪声，其中，所述黑匣子母机用于接收黑匣子子机所采集的数据，并结合自身采集的数据发送至云服务器，所述云服务器用于对污染物排放量、应税污染物进行计算，并对污染物治理设施进行在线监控。

如图2所示，所述黑匣子母机包括主控制器，所述主控制器分别与GPRS无线通信模块、无线射频模块、电源管理模块和数据采集传感器相连，所述黑匣子母机通过GPRS无线通信模块将数据实时传输至云服务器。

如图3所示，所述黑匣子子机包括主控制器，所述主控制器分别与无线射频模块、电源管理模块和数据采集传感器相连，所述黑匣子子机将采集的数据通过无线射频模块发送至黑匣子母机。

所述无线射频模块用于子母机组成企业内部数据采集网络。

所述黑匣子母机和黑匣子子机均采用锂电池供电，故配备电源管理模块。为降低整机功耗，延长锂电池的工作时间，黑匣子子机的无线射频模块为低功耗模式，所述低功耗模式包括主动应答状态、被动应答状态和休眠状态；

当污染治理设施发生开关机状态转换、异常撬动或者所测参数超标时，黑匣子子机的无线射频模块处于主动应答状态；

当黑匣子母机主动查询黑匣子子机的数据时，黑匣子子机的无线射频模块处于被动应答状态；

其他时间黑匣子子机的无线射频模块处于休眠状态。

所述主控制器通过标准RS232串口与各类数据采集传感器连接。

所述数据采集传感器包括六轴姿态角度传感器、流量计、污染物浓度检测传感器和噪声测试仪；

其中，所述六轴姿态角度传感器用于监测污染治理设施核心电机的振动情况，根据振动情况判断污染治理设施的开关机时间。

将振动情况作为小微企业治污设施开关机的监测参数，可以防止采用监测电量等参数方案受外部影响较大，测量不准确的影响，比如企业可以私改供电线路造成开关机时间参数的误报。

所述黑匣子母机和黑匣子子机上分别设有唯一标识的二维码，环保执法网格员可通过扫描二维码获取某一特定治污设施的详细运行参数。

所述环保黑匣子具有低功耗、自供电、安装简易方便、传感器配置灵活的特点，配合GPRS无线传输功能，可适应不同工况环境下的小微企业，有效解决了小微企业位置分散，涉及行业、工艺多样的问题。

所述云服务器包括治污设施在线监控模块、污染物排放量计算对比模块和应税申报与计算模块。

环保执法机关可通过互联网访问云服务器上的监控数据以及相关的计算和统计数据；税务机关也可通过互联网访问云服务器上的应税污染物计算比对数据。

所述云服务器还与移动终端相连，环保执法网格员用户可通过移动终端实时查看片区所有小微企业治污设施运行数据，擅自停机或污染物参数异常时，移动终端会实时发出警报消息。

本实用新型实现了对位置分散的“散乱污”小微企业污染治理设施开关机时间数据的实时监控；实现了对“散乱污”小微企业多种主要应税污染物排放量的精确监控；实现了对小微企业应税污染物物料衡算法、排污系数法和实测法的有效比对。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。