环保在线监测系统解决专项方案.doc

环保在线监测系统解决方案

上海领萃环保科技公司

一、 方案概况
污染物在线监测系统是环保监测与环境预警信息平台。系统采用先进无线网络，涵盖水质监测、环境空气质量监测、固定污染源监测（CEMS）、以及视频监测等各种环境在线监测应用。系统以污染物在线监测为基本，充分贯彻总量管理、总量控制原则，包括了环境管理信息系统许多重要功能，充分满足各级环保部门环境信息网络建设规定，支持各级环保部门环境监理与环境监测工作，适应不同层级顾客管理需求。
二、 方案架构
污染物在线监测系统设计构成：
1、 持续、及时、精确地监测排污口（环境空气）各监测参数及其变化状况；
2、 中心站可随时获得各子站实时监测数据，记录、解决监测数据，编制报告与图表，并可输入中心数据库或上网查询；
3、 收集并可长期储存指定监测数据及各种运营资料、环境资料备案检索；
4、 系统具备监测项目超标及子站状态信号显示、报警功能；
5、 具备自动运营、停电保护、来电自动恢复功能；
6、 运维状态测试，例行维修和应急故障解决；
三、 污染物在线监测系统解决方案
1、 环境空气质量在线监测解决方案
空气质量监测系统可实现区域空气质量在线自动监测，能全天候、持续、自动地监测环境空气中二氧化硫、二氧化氮、臭氧和可吸入颗粒物实时变化状况，迅速、精确收集、解决监测数据，能及时、精确地反映区域环境空气质量状况及变化规律，为环保部门环境决策、环境管理、污染防治提供详实数据资料和科学根据。
1.1系统构成
    环境空气质量在线监测系统涉及监测子站、中心站、质量保证明验室和系统支持实验室。子站重要任务是对环境空气质量和气象状况进行持续自动监测，由采样装置、监测分析仪、校准设备、气象仪器、数据传播设备、子站计算机或数据采集仪以及站房环境条件保证设施等构成，如下图所示：

环境空气质量监测参数重要涉及SO2、NOX、O3、CO、PM10(2.5)、气象参数。
1.2系统特点
1.2.1系统集成优势
核心仪表采用该领域内国际先进水平厂商产品，具备多项认证，如USEPA，TUV，CE，CPA等；
可提供不同类型空气站解决方案，如四类常规空气质量监测站、路边空气质量监测站、移动空气质量监测站等；
拥有世界最先进环境空气质量痕量级分析仪，最低检测限达到50ppt，广泛应用于空气质量背景站和农村监测站；
在系统集成上完美发挥各仪表特点，充分显示产品技术先进性，并具备专用数据采集系统，与API或HORIBA仪器采用数据式通讯，中心数据管系统AQMS-EGRP，可以真正实现对API或HORIBA分析仪数据采集、运营控制和远程管理；
1.2.2仪表级优势
仪表采用模块化设计，便于维修，能耗小，具备极小温度漂移，并有双开关电源，抗干扰能力强，可靠性高；
仪器内置数据采集器，可存储一百万个数据，并具备以太网接口，可直接连接公司局堿网；
各仪表具备独特预诊断功能，极大减少仪器故障对数据捕获率影响；
仪器具备内置自动校准功能，只要按自动校准功能键就可以实现老式啰嗦校准工作，顾客可以在自动周期校准界面菜单中设立自动校准开始时间、间隔时间和量程；
可依照被测气体浓度瞬时值和平均值自动地选取最适当量程，作为可选项，虽然随意设定任何量程（最大量程比在10%以内），量程自动选取功能仍可使用；
环境压力自动补偿功能保证了检测成果稳定可靠，避免当时大气压力和所处位置影响；
2、 环境空气重金属在线监测系统解决方案
 大气颗粒物是一种重要空气污染物，对环境影响很大。引起人们普遍关注有总悬浮颗粒物(TSP)、可吸入颗粒物(PM10)、可入肺颗粒物(PM2．5)。随着人们环保结识不断加深，对PM2.5中所具有各类有毒物质有进一步理解。重金属污染物（也涉及As等类重金属）作为人们耳熟能详有毒污染物，PM2.5重金属危害性有目共睹。因而，加强PM2.5中重金属元素监测是环保部门迫切需求。
2.1系统构成
动态加热采样装置、抽取系统、X荧光光谱仪、数据分析软件构成（如下图所示：）
 仪器以恒定工况流量将空气吸入颗粒物切割器中，以PM2.5为例，动力学直径在2.5um附近及如下颗粒污染物进入到仪器富集系统中。通过一段时间富集后，富集系统自动切换成β射线分析系统，运用β射线衰减与颗粒物质量浓度成指数关系，对颗粒物质量浓度进行分析。然后卷膜系统精准地将富集有空气颗粒物滤纸移动到X射线荧光分析系统，分别运用X射线荧光能量和强度对颗粒物中元素成分进行定性和定量分析，分析后数据通过通讯接口至管理平台。

2.2系统特点
空气颗粒物浓度、大气重金属浓度一体式协同测量，为污染溯源及源解析提供更精准数据；
TSP、PM10、PM2.5三种切割器可供顾客选取，应用于不同环境评价场合；
铅、镉、砷等30各种重金属含量精准测量，最低检出限在pg/m3量级；
从光管、探测器、数字多道分析器（DCMA）到整机，数十项XRF核心技术创造专利；
具备国家级技术证书和测试报告，仪器可靠性、精确性得到充分验证；
3、 水质在线监测系统解决方案
水质在线监测系统是一套以在线自动分析仪器为核心，运用当代传感器技术、自动检测技术、自动控制技术、计算机应用技术以及配套软件和通讯网络构成一种综合性在线自动监测体系。方案技术平台基于微定量分析技术及系统智能集成技术，系统通过对水样取样及预解决系统进行控制，从而实现了水样环境参数进行测量控制预警等功能。
3.1系统构成
本系统是由污水排放监测点、监测中心站构成污水监测系统。该系统可实现对公司废水和都市污水自动采样、流量在线监测和重要污染因子在线监测；实时掌握公司及都市污水排放状况及污染物排放总量，实现监测数据自动传播；由监测点对水质参数自动采集、解决、保存和远程通讯传播，监测中心站计算机控制中心进行数据汇总、整顿和综合分析；监测信息传至环保局，由环保局对公司进行监督管理。系统图如下：

重要监测参数：pH、电导率、溶解氧、悬浮物、COD、NH3-N、总磷、总磷、总氮、氟化物、氯离子、氰化物、酚、TOC、重金属、流速流量等。
 3.1.1污水解决监测点运用各种传感器或专用仪表，采集与污水解决关于物理、化学参数。如污水解决设备运营状况，工业用水排放污水流量，污水PH值，污水相对浊度等。各种数据从监测仪通信口传送到GPRS DTU，由GPRS DTU把数据打成TCP/IP 包，发送到GPRS DTU中设定具备固定IP地址或者域名监控中心站数据中心服务器端口上。
3.1.2监控中心站计算机系统重要由数据通信子系统、数据解决子系统和报表系统构成，重要完毕功能有数据通信，数据解决，报表记录报表记录分析等。
3.1.3数据解决子系统、报表系统作为重要人机交互界面，收监测点传播来信息和其她污染源监测信息；负责对监测信息分类、筛选和综合分析；完毕对数据记录、运算、解决，能自动生成各种报表；具备存储、显示、记录、打印、记录等功能，并且还可以向监测点发送关于查询命令和控制信息。
3.1.4各监测点GPRS DTU上电后自动拨到GPRS网络，和预先设定IP地址或者域名建立TCP链路，这样监控中心和各个监测点间就实现了双向传播数据。
3.2系统特点
3.2.1建设周期短，成本低：
GPRS无线网络可为系统提供了简朴高效通信传播手段。中华人民共和国移动GPRS系统可提供广域无线IP连接。在移动通信公司GPRS业务平台上构建在线监测系统，无线数据传播具备可充分运用既有网络，缩短建设周期，减少建设成本长处，并且设备安装以便、维护简朴。 
3.2.2实时性强： 
由于GPRS具备实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接受、解决所有数据采集点数据。可较好满足系统对数据采集和传播实时性规定。
3.2.3可对环保设备进行远程控制： 
通过GPRS双向通讯方式还可实现对环保设备进行远程控制，进行参数调节、开关等控制作用。
3.2.4集抄范畴广：
GPRS覆盖范畴广，在无线GPRS网络覆盖范畴之内，都可以完毕对设备控制和管理。并且，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区接入需求。 
3.2.5系统传播容量大： 
环保数据中心要和每一种数据采集点保持实时连接。由于数据采集点数量众多，系统规定能满足突发性数据传播需要，而GPRS技术能较好地满足传播突发性数据需要。 
3.2.6数据传送速率高： 
每个数据采集点每次数据传播量在10Kbps之内。GPRS网络传送速率理论上可171.2kbit/s，当前GPRS实际数据传播速率在40Kbps左右，完全能满足本系统数据传播速率（≥10Kbps）需求。
3.2.7通信费用低：采用包月计费方式，运营成本低。
3.2.8系统易于扩展和维护：
由于GPRS通信是基于IP地址数据分组通信网络，因而监测中心计算机需要一种固定IP地址或固定域名，各个数据采集点采用GPRS模块通过IP地址或域名来访问该主机，从而进行数据通信。
4、固定污染源在线监测系统（CEMS）解决方案
污染源烟气在线监测系统，也称CEMS系统。系统通过在线持续监测烟气固定污染源排放，把采集各项排污数据通过Modem、GPRS、TCP、IP等传播给环保职能部门，为环保职能部门提供关于排污申报、总量控制、排污收费及时有效数据资料，对推动环保职能部门在控制大气污染、改进空气质量原则、政策、法规方面提供精确量化根据。
4.1系统构成
污染源烟气在线监测系统重要由采样子系统、预解决子系统、气态污染物监测子系统、颗粒物监测子系统、烟气参数监测子系统、数据采集控制子系统、辅助系统及站房构成。如下图所示：

采样子系统：
气体采样探头是插入烟道气体采集点，采集样品气体部件。采样探头装置具备电加热伴热功能，能自行加热并实行温控。该装置合用于燃烧过程后气样持续采集。
预解决子系统：
烟气预解决系统用于完毕样气净化、除尘、除湿、排水，提高了系统可靠性、稳定性及检测成果重复性，减少了运营维护成本。
气态污染物监测子系统
气态污染物监测子系统采用紫外光谱法进行分析，该分析仪可以测量SO2、NOx、O2、CO、CO2等气体浓度，具备测量精度高、可靠性高、响应时间快、合用范畴广等特点，各项指标达到或超过国内外同类产品，可广泛应用于环保在线监测、工业控制、安全监测等场合。
颗粒物监测子系统：
颗粒物监测系统采用激光背向散射法测定烟尘浓度：
烟气参数监测子系统：
采用皮托管测流速，压力传感器测压力，温度传感器测温度，烟气湿度采用高温电容湿度传感器测量：
数据采集传播及控制子系统：
由数据采集仪、工控机、显示屏和系统软件等构成。数据采集仪重要工作是将各个分析仪分析成果最后采集储存并可以在工控机屏幕上进行实时显示，生成图表，并接受数据采集传播仪访问，提供现场数据：
辅助系统：
辅助系统由供电系统、防雷系统等构成。
自动监测系统采用双供电系统，并配备UPS稳压电源。防雷系统采用专用工业防雷器，两级防雷办法。
4.2系统特点
4.2.1系统可自动持续测定分析混合气体中SO2、NOx、CO、CO2、O2、C2H4等气态污染物浓度，同步还能检测排放烟气中烟尘以及检测过程参数；
4.2.2系统数据采集和解决系统具备数据存储、解决、辨认无效数据等功能，可以控制CEMS寻常工作，涉及：自动校正循环，自动反吹采样系统过滤器和探头，提供认证测试和检测所需资料；
4.2.3兼容各种传播方式，可实现多级联网；实现现场数据实时传送，远程故障诊断；
4.2.4原则模块化设计，具备高可靠性、安全性、可维修性和可扩展性。预留了一定接口和容量。CEMS可与电厂、电力局、环保局局域网连接，可以远程通讯；
4.2.5系统分析仪器具备自我诊断功能。这些诊断功能涉及检测源和探头失效、超过量程报警，并具备重要仪器部件故障警报功能；
4.2.6仪器和系统日记功能，记录系统各运营状态参数，为系统数据精确性和可靠性作为溯源基本；
4.2.7采用电加热控温直接抽取取样方式，辅助环节少，可靠性高，能真实反映烟气成分含量；
4.2.8系统具备自动标气测试功能，可以自动完毕系统校核功能，减少维护工作量；
4.2.9采用工控机控制，自动化限度高，可采集系统详细状态信息，可作为数据有效性审核最有利资源；
5、VOSs在线监测系统解决方案
挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，如下简称VOCs）是指沸点在50-260℃之间，常温常压下蒸气压不不大于13.332pa，分子量范畴约在16amu～250amu（amu为原子量单位）有机化合物总称，其成分涉及烃类、含氧烃、卤代烃、低沸点多环芳烃等各种类型，是环境空气重要污染物之一。VOCs排放总量和防治难度大，易引起光化学污染、大气雾霾，严重危害人体健康。
VOCs重要来源于固定污染源排放，涉及行业较多，以有机溶剂、石油化工、表面涂装等行业为主。《DB12/524-工业企挥发性有机物排放控制原则》，对石油化工、医药制造、橡胶制造、涂料制造、电子工业等各种行业VOCs排放限值及在线监测办法进行了详细规定，监测因子重要涉及非甲烷总烃、苯、甲苯和二甲苯等。
5.1系统构成
污染源VOCs在线监测系统重要由采样系统、预解决系统、气态污染物监测系统、烟气参数监测系统、数据采集控制系统、辅助系统构成。如下图所示：

5.2系统特点
5.2.1预解决模块采用120度以上全热法采样技术，样品流路采用特氟隆惰性材料，有效避免高沸点物质吸附，保证了测量精确性；
5.2.2VOCs分析模块采用GC-FID技术，可同步检测甲烷/非甲烷总烃、苯系物（苯、甲苯、乙苯、邻间对-二甲苯），也可依照客户需求分析其他成分（环氧乙烷、环氧丙烷、酮类、酯类等）；
5.2.3采样系统具备自动吹扫功能，可自动去除滤芯表面粉尘，延长滤芯使用寿命；系统具备自动校准功能，无需值守，最大限度减少维护量；5.2.4系统具备断电保护功能，现场意外停电时可自动置换主流路内残留气体，保护流路器件和分析元件；
5.2.5具备正压防爆设计，可应用于石化行业等防爆区域，安全可靠。设备稳定可靠、监测成果精确。
6、污染源信息综合管理系统
污染源信息综合管理系统是环境监测和环境监理重要构成某些，通过污染源监测系统平台，对全面监控辖区内重点污染源污染物排放总量，制止环境违法等方面发挥着不可代替作用。提高监察效能，必要采用自动化、信息化、科学化技术手段，建设污染源在线监控系统平台，为节能减排、环境记录、排污申报、排污收费等提供根据。
　　运用物联网技术构建污染源自动监测管理体系，在重点污染公司废水、废气排放口设立在线监测设备，并对既有监测设备进行升级改造，实现对监测点位污染信息自动获取;通过智能感知和获取污染因子排放数据，实现中心管理控制平台对污染源全覆盖、全自动、全天候监控，提高污染源监督管理水平和效率。
6.1系统构成

6.2系统特点
6.2.1各种数据连接方式，可实当前线分析仪器/仪表迅速联网；
6.2.2通过“断点续传”、“平台补遗”等技术可保证数据上线率达99%以上；
6.2.3通过“说清在线仪器数据与运营状态”、“说清数采仪数据与运营状态”，来提高系统数据有效性建设；
6.2.4产品模块化构造设计和人性化界面设计，以便设备运营维护；
6.2.5提供公司级软件平台，以便公司与局方同步进行数据查看与比对。
6.2.6数据与视频统一建设，可有效提高系统兼容性，并可为应急指挥、执法检查，提供直观排污口图像