垃圾焚燒發(fā)電廠環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

 針對垃圾焚燒電廠環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測的需要，設(shè)計了垃圾焚燒電廠的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),。該系統(tǒng)充分考慮了數(shù)據(jù)的真實性和傳輸可靠性,，將modbus技術(shù)、通用分組無線服務(wù)技術(shù)（ＧＰＲＳ）,、大屏幕顯示技術(shù),、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等有機地結(jié)合起來構(gòu)成模塊化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。采用modbus總線采集機組運行數(shù)據(jù),，并利用ＧＰＲＳ模塊將環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送到環(huán)境監(jiān)測中心進(jìn)行監(jiān)視,。實際應(yīng)用表明，該監(jiān)視系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo),。

    為了實現(xiàn)城市生活垃圾減量化和資源化處理的目標(biāo),，普遍采用垃圾焚燒電廠處理城市生活垃圾。垃圾焚燒電廠通常位于城市邊緣或市區(qū),，距離人口稠密地區(qū)較近，在垃圾集中焚燒過程中不可避免地對周邊環(huán)境造成污染,，其環(huán)境指標(biāo)十分引人關(guān)注,。對此，利用現(xiàn)代化的環(huán)境監(jiān)測手段,，加強對垃圾焚燒電廠的環(huán)境監(jiān)管,，防止產(chǎn)生新的環(huán)境污染十分必要。

   以某垃圾焚燒電廠為例,，介紹其環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn),。該系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，軟硬件協(xié)作,，操作管理簡便易行,。系統(tǒng)zui大限度地滿足了環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸和顯示的需要，充分考慮了監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性和對決策支持等管理需求,。

１,、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

    環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)主要監(jiān)測垃圾焚燒電廠的排放指標(biāo)和部分運行參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到環(huán)境監(jiān)測中心,，實現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)顯示,、歷史數(shù)據(jù)查詢、報表顯示等功能,。為了保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性,，采樣信號通過現(xiàn)場變送器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)由排放物監(jiān)測設(shè)備、中心電腦,、GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊和戶外大屏幕顯示屏組成,，其結(jié)構(gòu)如圖１所示。

                                      圖１　環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
 

    為了確保采集數(shù)據(jù)的真實性,，系統(tǒng)使用獨立的監(jiān)測設(shè)備采集現(xiàn)場數(shù)據(jù),，如熱電偶等；從ＤＣＳ采集部分難以直接測量的數(shù)據(jù),，如煙氣流量等,；ＤＣＳ通過標(biāo)準(zhǔn)的Ｍｏｄｂｕｓ通訊接口將數(shù)據(jù)發(fā)送到環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中心電腦；二惡英采樣系統(tǒng)自動采集煙氣樣本,，該系統(tǒng)由環(huán)境監(jiān)測中心遠(yuǎn)程監(jiān)控,。
       由于垃圾焚燒電廠位于較偏僻地區(qū)，采用中國移動公司的ＧＰＲＳ網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸較方便,，且成本不高,。戶外大屏幕顯示屏的顯示信息來自環(huán)境監(jiān)測中電腦。中心電腦采用雙輸出顯卡,，一路信號輸出腦顯示器,，另一路信號輸出屏控板卡，屏控板卡將到的視頻信號通過以太網(wǎng)送戶外大屏幕顯示屏,。
 

2,、系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

    環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中心電腦是環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的核心，其采用ＩＰＣ６１０Ｈ型研華工控機,，主要完成數(shù)據(jù)的采集,、發(fā)送和管理。數(shù)據(jù)采集接口程序?qū)崿F(xiàn)以太網(wǎng)與modbus通信接口的通訊,，將采集數(shù)據(jù)存入環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,。數(shù)據(jù)庫采用ＭｙＳＱＬ為各個模塊提供數(shù)據(jù)服務(wù)，其為數(shù)據(jù)核心,。后臺數(shù)據(jù)庫主要包括實時數(shù)據(jù)表,、歷史數(shù)據(jù)表、報表顯示數(shù)據(jù)表,。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖２所示,。
 

圖２　環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
 

２．１　modbus通信

    環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)如圖３所示,。


圖３　環(huán)境檢測系統(tǒng) modbus通信結(jié)構(gòu)

    ２條Ｍｏｄｂｕｓ總線分別連接ＤＣＳ和模擬量輸入模塊。模擬量輸入模塊完成現(xiàn)場溫度的數(shù)字化轉(zhuǎn)換,，并提供了Ｍｏｄｂｕｓ接口,，可以作為Ｍｏｄｂｕｓ從站,，環(huán)境監(jiān)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(jiān)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(jiān)測中心電腦,。在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中,，環(huán)境監(jiān)測中心電腦既作為從站又作為主站，該電腦的２個串行口分別與２條Ｍｏｄｂｕｓ總線連接,。
 

２．２　GRPS通信

    環(huán)境監(jiān)測中心電腦使用ＧＰＲＳＭｏｄｅｍ撥號接入gprs網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,。在環(huán)境監(jiān)測中心電腦上安裝有ＧＰＲＳ數(shù)據(jù)傳輸軟件，通過ＲＳ２３２與外置ＧＰＲＳ煙氣數(shù)據(jù)傳輸模塊通信,，將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到環(huán)境監(jiān)測中心,。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩捎茫裕茫蟹绞絺鬏敂?shù)據(jù),，采用Ｗｉｎｓｏｃｋ控件實現(xiàn)通信功能,。
 

２．３　大屏幕顯示

    ＭｙＳＱＬ的實時數(shù)據(jù)表主要用于大屏幕顯示。數(shù)據(jù)采集接口將的數(shù)據(jù)寫入實時數(shù)據(jù)表,，大屏幕顯示驅(qū)動程序定期讀取實時數(shù)據(jù)表里的數(shù)據(jù),，顯示數(shù)據(jù)包括燃燒室溫度、酸性氣體（ＨＣｌ,、ＳＯ２,、ＮＯ狓）含量和粉塵濃度，同時顯示數(shù)據(jù)的國家標(biāo)準(zhǔn)值和地方標(biāo)準(zhǔn)值,。戶外大屏幕顯示數(shù)據(jù)跟蹤焚燒爐實時數(shù)據(jù)，并與環(huán)境監(jiān)測中心電腦數(shù)據(jù)同步,。
 

２．４　查詢及管理功能

     數(shù)據(jù)采集接口將收到的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫,，數(shù)據(jù)庫維護(hù)程序?qū)崿F(xiàn)定期更新數(shù)據(jù)、用戶管理和數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)等功能,。數(shù)據(jù)查詢及報表系統(tǒng)將查詢數(shù)據(jù)存入顯示數(shù)據(jù)表中,，并依據(jù)用戶設(shè)定的查詢條件，生成環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的日報表,、月報表,。
 

３　系統(tǒng)運行

    環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)軟件采用ＶＣ６．０編程工具，由ＧＰＲＳ模塊實現(xiàn)無線通信,，修改ＤＣＳ的部分組態(tài)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送功能,。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)某時段監(jiān)測數(shù)據(jù)如圖４所示。

圖４　某時段部分環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)

     如果遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)可以采用JY-RTU6640,，針對功能,，

     提供設(shè)備狀態(tài)指示燈,，方便設(shè)備維護(hù)；

     寬電壓供電范圍：7V-30V,；

     帶RS232,、RS485(232也轉(zhuǎn)為485的情況下，可以有兩路485),；

     內(nèi)置大容量SPI-flash(容量可選1Mbit-64Mbit),，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的長時間本機保存（需定制）；

     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(shù)自選),；

     內(nèi)置RTC，掉電可自動計時,，定時定點喚醒,，需定制；

     的電源管理設(shè)計,，在對功耗要求嚴(yán)格的場合,，實現(xiàn)低功耗節(jié)能，延長工作時間,，需定制,；

     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)支持；

     Modbus從機工作模式：標(biāo)準(zhǔn)從機,、從機主動回傳,；

     數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸支持GPRS、以太網(wǎng)等,；

     數(shù)據(jù)傳輸采用GSM模塊可實現(xiàn)功能：

   GPRS斷線自動重連,；

   根據(jù)需要zui多可同時連接6個中心服務(wù)器；

   支持固定IP,、域名解析和APN專網(wǎng)的尋址方式,；

   支持TCP、UDP,、PPP,、ICMP、DNS,、FTP等協(xié)議,；

   支持的節(jié)點數(shù),，只要服務(wù)器資源允許，理論上為無數(shù)個,；

   減少布線的成本和施工的麻煩,；

   支持短信數(shù)據(jù)傳輸、短信參數(shù)配置功能,；

   支持和短信喚醒功能,；

數(shù)據(jù)傳輸采用以太網(wǎng)模塊可實現(xiàn)功能：

   支持10Mbps/100Mbps兩種方式接入Internet，數(shù)據(jù)傳輸速度加快,，適合大數(shù)據(jù)量傳輸,；

   支持TCP、UDP,、PPP,、ICMP、DNS,、FTP等協(xié)議,；

   支持的節(jié)點數(shù)，只要服務(wù)器資源允許,，理論上為無數(shù)個,；

   根據(jù)服務(wù)器的需要，協(xié)議可以支持更加豐富,；

   支持網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)喚醒功能,；

     支持軟件進(jìn)行本地和遠(yuǎn)程參數(shù)配置及維護(hù)；

     支持本地和遠(yuǎn)程固件升級,；