专利名称：多功能污染治理设施运行记录仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种俗称“环保黑匣子”的“多功能污染治理设施运行记录仪”，是集数据采集、数据储存、数据传送、远程控制、强制采样输出等功能于一体的新型环保远程终端设备。
背景技术：
随着经济的高速发展，排放到大气、水源、土壤中的废气、废水、废物迅速增多，严重影响人的身体健康和动植物的生存环境。因此，加强环境意识，控制废气、废水、废物的排放；加强环境保护监测仪表的研究和开发，将有利于促进环境保护工作的发展。污水的排放管理已成为环保监测工作的当务之急。总量控制的关键是排污监控。随着计算机技术及网络技术的飞速发展，特别是现代电信网络技术的发展，通过城市电信网络，建立完备的机构网络，实现城市污水排放总量的集中监控，便于当地环保部门的决策与治理，已经成为世界上各城市的环保部门进一步迫切希望解决的课题。实现城市污水排放总量的网络集中监控，就要求“环保黑匣子”具有功能强大的数据采集，包括离散量和连续量，以及联网、通信功能。然而，现有的用于城市污染治理设施运行的记录仪不能满足随着经济的高速发展。目前，在国内的同类产品中，以西安的“智能环境监理适配器”较具代表性。该适配器将污处设施运行记录仪采集到的数据转换为统一的标准数据格式后，以主动方式每30ms向上位机传送数据。该适配器可以接入多种设备，如COD检测仪、黑匣子、水质分析仪。但在功能上的明显不足就在于将记录仪功能分离为所谓“适配器”和“黑匣子”两部分。这就大大地增加了系统的成本，也使系统的整体可靠性下降。另外，它的实时性也较低。在国内的同类产品中，还有来自江苏、广东、北京等地的产品。广东的产品包含了4个RS232串行接口、4个4-20mA电流输入口和8个监控输入点。北京的产品可与在线监测设备如电流传感器、流量计、在线COD测试仪等连接。可接入的设备监测通道，即开关量信号仅为4个，而浓度量，包括流量在内也只有4个，这有时会与实际需要相差较大。以上两种产品，对污水处理设备的运行状况监测均唯一采用电流传感器方法，故安装不方便，且成本高。国外的专利大多涉及的是污染设备的监控设备和污水处理厂的设备运行监控装置，而非用于对企业污染物排放进行远程监控、报警的记录装置。综上所述，现有技术的缺点是记录仪功能分离为“适配器”和“黑匣子”两部分，系统成本增加，可靠性下降；数据采集功能弱，实时性差；对污水处理设备的运行状况监测唯一采用电流传感器方法，安装不便，成本高；储存容量小；不能远程设置参数；无分时段报警功能；只有一个与环保局的通信接口，无企业用通信接口；不能对现场设备进行控制。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种具有强大数据采集功能、大容量数据储存功能，以及具有环保局及企业通信两个接口，并能对现场设备进行控制的多功能污染治理设施运行记录仪。
本发明的技术方案是它包括存储单元、A/D转换单元、时钟电路、LCD显示电路、键盘电路、继电器输出电路、用于和环保局通信的RS-232接口电路，以及CPU微处理器单元电路。其特点是1、置有8路开关量I/O扩展单元通过光电隔离和CPU连接；2、置有用于和企业计算机通信的RS-232接口电路；3、用于和环保局通信的RS-232接口电路，通过MODEM、公共电话网(PSTN)及再经另一MODEM与环保局计算机连接；4、置有用于控制现场设备，实现反控的4路继电器输出电路；5、仪器的通信方式采用问答方式，按通信协议进行。通信协议中的十条命令分别是(1)读实时数据通信命令(′R′eal命令)；(2)读历史数据通信命令(′H′istory命令)；(3)时钟校正通信命令(′T′imer命令)；(4)记录仪参数配置通信命令(′C′onfiguration命令)；(5)读记录仪配置参数通信命令(′P′arameter命令)；(6)强制采样(继电器输出)通信命令(′F′orce命令)；(7)密码登录及记录仪密码设置通信命令(′S′ecretary)；
(8)查询报警信息通信命令(′AL′arm命令)；(9)修改企业编码通信命令(N′U′mber命令)；(10)修改报警时段通信命令(′I′nterval命令)6、记录仪检测到报警事件后，向远程计算机发送报警信息，同时向指定BB机或手机报警，格式如下
其中，数据意义如表1所示表1
说明1、当COD、PH、流量计关闭时，数据为FFH；2、可以使用‘AL’命令，随时查询以上报警信息。
按上述方案的多功能污染治理设施运行记录仪具有以下的功能和特点1、可同时通过MODEM连接远程计算机和通过RS232通信电缆或专线MODEM连接现场计算机。这使得企业可以像上级环保部门一样管理企业自己的的污水排放数据库和污处设备运行数据库；2、通信数据量大，仪器的通信方式采用问答方式，按通信协议进行，通信效率高，通信流畅；3、具有8路10位精度的模拟输入接口、4路RS232串行通信接口、8路开关量输入接口、4路继电器输出接口等，接口丰富；4、采用“无源触点”方式采集开关量数据，从而大大降低了数据采集成本，可靠性也大大提高；5、数据储存时间长，可以记录一天24组监测数据，储存时间半年，掉电保持10年以上；6、可以远程设置量程、报警值、报警电话、报警时段、企业代码、登录密码等30余项参数；7、监测数据大于报警值时，则在设定的三个时间段内，向固定电话与BB机或手机电话滚动报警，并及时传送报警企业编号和报警数据，同时保存最新报警数据；8、具有4路继电器定时输出、立即输出、“反控”输出、报警输出功能，以及通过RS232串行接口实现对COD的“反控”。
图1为多功能污染治理设施运行记录仪的结构框图；图2为继电器输出接口电路；图3为开关量输入接口电路；图4为液晶显示电路。
具体实施例方式
由图1所示，多功能污染治理设施运行记录仪包括存储单元6、A/D转换单元5、时钟电路2、显示键盘电路7、用于和环保局通信的RS-232接口电路8及CPU1，记录仪以PHILIPS高性能工业级单片微处理器为核心，并且采用μP监控单元15，使记录仪工作更加稳定、可靠，抗干扰能力也大大增强。存储单元6采用256K大容量E2PROM数据储存芯片，可以将每1小时采集的流量数据、CODcr数据、PH等(8路模拟量)数据，和污水处理设备运行状况(8路开关量)数据保存在储存芯片中。储存单元可以在掉电情况下，保存数据10年以上。记录仪的模拟量数据采集单元的核心元件采用TI公司的10位串行A/D转换器，其特点是A/D转换分辨率高、采样速率和A/D转换速度快。能很好地满足记录仪对污水排放数据的采集、记录要求。记录仪置有8路开关量I/O扩展单元4通过光电隔离3和CPU1连接；置有用于和企业计算机13通信的RS-232接口电路17；用于和环保局通信的RS-232接口电路8，通过MODEM9、公共电话网(PSTN)10及再经另一MODEM11与环保局计算机12连接；置有用于控制现场设备实现反控的4路继电器输出电路14通过光电隔离单元16与CPU1连接。
记录仪设置的8路开关量I/O扩展接口4，采用2种可选择方式接入，这是本发明的一个特点。其一种是直接接入被监测设备(如暴气池空气压缩机)接触器的辅助触点上。采用这种方式的特点是可靠性高、连接方便、成本低；另一种方式是采用电流互感传感器，将监控设备在主回路中的交流电流转换成直流4-20mA后，再接入记录仪。通过这种方式可以延长信号的传送距离，但需另购传感器，成本较高。其具体电路由图3所示。
由图1所示，本发明采用RS-232串行接口，其中一路接远程通信用MODEM，和环保局的计算机连接，另一路接企业计算机，便于企业内部联网。为了实现远程通信，就必须建立一套完整的、功能强大的通信协议系统。远程计算机只有遵循通信协议中规定的通信格式，才可以与记录仪之间进行数据交换。由方案中所述，本发明按通信协议，用十条命令使通信效率提高，通信流畅。
记录仪设置的4路继电器输出接口，具体电路见图2，它由CPU输出经反相放大、光电隔离后与输出继点器相连接。这一接口，使记录仪具备了“定时强制采样或立即强制采样”的功能。记录仪中4路继电器输出接口的每一路都可以接收、记忆远程计算机的定时采样命令，即“C”命令，以达到定时采样的目的；同时，记录仪也可以接收远程计算机的立即强制采样命令，即“F”命令，以达到立即强制采样的目的。
在记录仪的面板上共设置了1个16位液晶显示器和21个LED发光二级管，3个操作键盘，使记录仪的运行状况一目了然，也使操作、调试更加方便。面板上8路模拟量指示灯显示模拟量数据的监测结果。其中，指示灯灭，表示该路模拟量未接或处于关闭状态；指示灯常亮，表示该路模拟量信号正常；指示灯闪亮，表示该路模拟量数据超过报警值而报警。8路开关量指示灯则指示开关量状态，指示灯灭，表示该路开关量未接或处于关闭状态；指示灯亮，表示该路开关量处于接通状态。另还有4路强制采样继电器输出指示灯。当强制采样输出时，指示灯亮。另还有1个运行指示灯、1个联网指示灯、1个报警指示灯，具体线路如图4所示。
权利要求
1.一种多功能污染治理设施运行记录仪，它包括存储单元、A/D转换单元、时钟电路、显示、键盘电路、用于与环保局和企业通信的RS-232接口电路及CPU，其特征在于a)置有8路开关量I/O扩展单元通过光电隔离和CPU连接；b)置有RS-232接口电路和企业计算机通信；c)置有用于和环保局通信的RS-232接口电路通过MODEM、公共电话网(PSTN)及再经另一MODEM与环保局计算机通信；d)置有用于控制现场设备实现反控的4路继电器输出电路；
2.根据权利要求1所述的多功能污染治理设施运行记录仪，其特征在于，所述的仪器与环保局和企业计算机的通信方式采用问答方式，按通信协议进行。其中与环保局通信的通信协议中的十条命令分别是(1)读实时数据通信命令(′R′eal命令)；(2)读历史数据通信命令(′H′istory命令)；(3)时钟校正通信命令(′T′imer命令)；(4)记录仪参数配置通信命令(′C′onfiguration命令)；(5)读记录仪配置参数通信命令(′P′arameter命令)；(6)强制采样(继电器输出)通信命令(′F′orce命令)；(7)密码登录及记录仪密码设置通信命令(′S′ecretary)；(8)查询报警信息通信命令(′AL′arm命令)；(9)修改企业编码通信命令(N′U′mber命令)；(10)修改报警时段通信命令(′I′nterval命令)
3.一种多功能污染治理设施运行记录仪，其特征在于，记录仪检测到报警事件后，向远程计算机发送报警信息，可同时向指定BB机或手机报警，其格式为
全文摘要
本发明涉及一种俗称“环保黑匣子”的多功能污染治理设施运行记录仪，它包括存储单元、A/D转换单元、时钟电路、显示、键盘电路、用于与环保局和企业通信的RS－232接口电路及CPU。其特点是置有8路开关量I/O扩展单元、4路继电器输出电路及与企业计算机通信的RS－232，接口；和环保局通信的RS－232接口是通过MODEM、公共电话网通信；通信方式采用问答方式，按通信协议进行。本发明优点是通信数据量大，通信效率高，数据储存时间长，可远程设置参数，具有“反控”输出、报警等功能。
文档编号G06F15/16GK1519758SQ0311509
公开日2004年8月11日 申请日期2003年1月23日 优先权日2003年1月23日
发明者沈昱明, 管晓春, 杨伟祥 申请人:上海理工大学