一、煙氣（CEMS）在線監(jiān)測系統(tǒng)背景介紹

1、項目背景

  煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（Continuous Emission Monitoring System）簡稱CEMS。隨著環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，CEMS的技術(shù)日趨成熟和規(guī)范。目前國內(nèi)煙氣CEMS大多采用“大件系統(tǒng)集成”，即主要分析部件采用進口設(shè)備，這樣對測量的準(zhǔn)確性提供了保證，但國內(nèi)的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)備廠商所在國或地區(qū)相差較大，多數(shù)排放企業(yè)沒有對被測得污染物成分充分地凈化處理，在高塵、高濕、流場不穩(wěn)等客觀惡劣監(jiān)測環(huán)境下，使得沒有改進的采樣探頭和分析儀器不太適合這樣的監(jiān)測場所。
煙氣CEMS的實施需要對每個監(jiān)測場所實行嚴(yán)格的現(xiàn)場勘查，熟悉被測試對象，單獨的進行合理設(shè)計與配置、選材和施工，而不是用統(tǒng)一規(guī)格的產(chǎn)品讓每一個現(xiàn)場去適應(yīng)它。另外煙氣CEMS的運行是連續(xù)的，國內(nèi)的市場環(huán)境造成銷售價格偏低和維護的備品備件跟不上，售后服務(wù)自然紙上談兵。
  隨著國家“十二五”規(guī)劃中節(jié)能減排的政策出臺，以及行業(yè)內(nèi)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的改版升級，特別是2007年后，濕法脫硫技術(shù)的廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致許多顆粒物濃度低于150mg／m3，因而顆粒物CEMS將主要以適合測量低濃度的散射法為主。同時氣態(tài)污染物CEMS將向全譜分析和線狀光譜技術(shù)方向發(fā)展，測量范圍則逐漸向低濃度發(fā)展，追求更高的準(zhǔn)確度和精密度。
  對于固定污染源廢氣自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)而言，另外一個重要的組成部分是數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)將重點發(fā)展數(shù)據(jù)加標(biāo)技術(shù)，過程監(jiān)控技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
天津智易時代科技發(fā)展有限公司根據(jù)國家環(huán)保部對煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)要求及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，我們運用了*進的煙氣成分分析技術(shù)、自動控制技術(shù)以及計算機數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，集成了一套煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)。
  智易時代CEMS采用*進的紅外分析儀與煙塵、溫度、壓力、流量、濕度及相關(guān)的輔助設(shè)備，結(jié)合多年的行業(yè)經(jīng)驗，設(shè)計了一套功能齊全完善的CEMS。這套系統(tǒng)很集中的體現(xiàn)了我公司CEMS系統(tǒng)集成的優(yōu)勢，更加符合實際用戶所需。

2、建設(shè)依據(jù)

  HJ/T76-2007《固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及監(jiān)測方法》
  HJ/T75-2007《火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》
  GB/T16157-1996《固體污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》
  國家環(huán)境保護總局《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》（第四版）
  GB16297-1996大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)
  GB13223-2007 火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)
  HJ/T 212-2005  污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)
  ZBY120-83  工業(yè)自動化儀表工作條件
  GB50093—2002 自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范
  SDJ9-87 電測量儀表裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程
  NEMA-ICS6  工業(yè)控制設(shè)備及系統(tǒng)的外殼
  GB 50054-1995 低壓配電設(shè)計規(guī)范
  GB50057-1994 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范

二、建設(shè)方案

 1、系統(tǒng)概況

 煙氣（CEMS）在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由煙氣參數(shù)測量子系統(tǒng)、顆粒物CEMS、氣態(tài)污染物CEMS、數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)葐卧啥桑纬梢粋€集數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、通訊、遠程監(jiān)控的一體化系統(tǒng)。 

 2、功能特點

  ⑴ 直接分析原樣，盡可能地保持煙氣物理和化學(xué)特性，樣氣具有代表性；
  ⑵ 反吹功能：CEMS的SO2/NOx/O2采樣探頭、煙塵儀發(fā)射端和接受端具有吹掃功能；能對探頭外表面和內(nèi)部進行反吹，減少顆粒物附著。設(shè)計：螺旋氣流吹掃探頭內(nèi)腔，消除探頭維護和已經(jīng)被吸入探頭內(nèi)腔的顆粒物：
  ⑶ 指示功能：數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)除了可以指示上述提到的自診斷和報警內(nèi)容，還可以顯示分析儀在校正循環(huán)中、校正氣瓶低壓、過量的校正誤差等內(nèi)容。
  ⑷ CEMS可長期無人值守；
  ⑸ 其它功能：主要分析儀器自診斷、自動控制、自動校準(zhǔn)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、錯誤代碼指示等功能。
  ⑹ 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：我公司自主研發(fā)的CEMS系統(tǒng)符合國家環(huán)保要求以及《火電廠煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》的數(shù)據(jù)采集、控制和處理系統(tǒng)。詳細情況參見數(shù)據(jù)采集、傳輸系統(tǒng)介紹。
  ⑺ CEMS具有高可靠性、安全性、可維修性和可擴展性。監(jiān)測設(shè)備滿足兩套煙氣成分采樣探頭系統(tǒng)的運行要求，同時設(shè)計方案預(yù)留了一定的接口和容量。CEMS可與電廠、電力局、環(huán)保局的局域網(wǎng)，可以遠程通訊。
  ⑻ 配置的軟件與系統(tǒng)的硬件資源相適應(yīng)，除系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件外，還配置了在線故障診斷和殺毒軟件等。
  ⑼ CEMS設(shè)計的分析儀器和監(jiān)測儀表包含了為日常維護人員檢修提供的電信號接口，極大地方便了技術(shù)人員檢修。
  ⑽ 取樣探頭及過濾器可以自動反吹掃和遠程控制反吹掃，防止堵塞；分析系統(tǒng)具有自動和遠程標(biāo)氣校核功能；分析儀器、采樣器、加熱器、伴熱管加熱器具有故障自動報警功能 。
  ⑾ 智能化：自動調(diào)零，量程超限報警，濕度報警，采樣頭溫度異常報警、冷凝器溫度異常報警、加熱溫度異常報警，低流速報警，主維護報警。
  ⑿ 儀器和系統(tǒng)日志功能，記錄系統(tǒng)的各運行狀態(tài)參數(shù)，為系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性作為溯源的基礎(chǔ)。
  ⒀ 大屏幕觸摸屏工業(yè)控制計算機，頁面形象，操作簡單。
  ⒁ 采用電加熱控溫干法直接取樣方式，輔助環(huán)節(jié)少，可靠性高，能真實反映煙氣成分含量。
  ⒂ 系統(tǒng)具有自動標(biāo)氣測試功能，可以自動完成系統(tǒng)校核功能（遠程校準(zhǔn)或者半自動校準(zhǔn)），減少維護工作量。
  ⒃ 采用工控機和PLC控制，自動化程度高，可采集系統(tǒng)的詳細狀態(tài)信息，可作為數(shù)據(jù)有效性審核的zui有利資源。
  ⒄ 具有完善的維護提醒功能
  ⒅ 具備兩套數(shù)據(jù)庫，一套原始存儲原始的氣站數(shù)據(jù)，另一套存儲按照國家相關(guān)數(shù)據(jù)修正規(guī)范修正的數(shù)據(jù)。

3、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)

  數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)的配置主要包括工控機，顯示器，CEMS監(jiān)控軟件，數(shù)模輸出模塊。
1）系統(tǒng)功能：
  數(shù)據(jù)采集采用PLC，包括模擬信號采集和狀態(tài)信號收集。在工控機內(nèi)，根據(jù)溫度、壓力和流速等參數(shù)，將煙氣濃度換算成標(biāo)態(tài)，并計算出各煙氣污染物的總排放量，生成符合客戶要求的報表；
所提供的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)硬件能存儲不低于10年（取決于硬盤容量）的監(jiān)測小時平均值、監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)，并能檢索、打印和在屏幕上顯示出來；
2）數(shù)據(jù)的存儲和檢索功能：
  所提供的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)硬件能存儲不低于10年的監(jiān)測小時平均值、監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)；
能檢索任意時間點的監(jiān)測數(shù)據(jù)和任意時間段的報表，并打印和在屏幕上顯示出來；
3）數(shù)據(jù)輸出設(shè)備功能：
圖形、表格、曲線等方式顯示各參數(shù)和設(shè)備運行狀態(tài)；
能定時或人工請求制表并打印；
具有多級安全認證功能（設(shè)置密碼進入）；
具有排污超標(biāo)報警和事故報警信號功能；
4）數(shù)據(jù)遠程聯(lián)網(wǎng)功能：
多種通訊方法的選用使系統(tǒng)運行更為方便、靈活；
系統(tǒng)中可和環(huán)保局實現(xiàn)遠程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測；
現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時傳送，兼容各種傳輸方式，可實現(xiàn)多級聯(lián)網(wǎng)，支持環(huán)保部門對系統(tǒng)進行遠程反控操作；
系統(tǒng)提供95%以上的數(shù)據(jù)可利用率。系統(tǒng)數(shù)據(jù)可用率的計算基于系統(tǒng)運行并收集數(shù)據(jù)的時間，扣除CEMS任何部件不能投運的時間；
系統(tǒng)具有自我診斷功能及廠家遠程故障診斷功能；
能夠控制系統(tǒng)的日常運行，包括：自動校正，自動反吹采樣系統(tǒng)過濾器；
系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)能全部打印出測量的污染物成分，其數(shù)據(jù)處理方法（數(shù)據(jù)單位及計算條件）和生成的各種日、月、年報表符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
智易時代能為當(dāng)?shù)丨h(huán)保局安裝設(shè)備的遠程監(jiān)控軟件，并能根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保局發(fā)布的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議修改我公司的遠程數(shù)據(jù)傳輸格式。

3.1數(shù)據(jù)存儲
  系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集控制器能保證存儲原始數(shù)據(jù)，可提供實時監(jiān)測數(shù)據(jù)（7天以上），日均值數(shù)據(jù)、月均值數(shù)據(jù)和年均值數(shù)據(jù)，且所有均值數(shù)據(jù)存儲年限均在10年以上。
系統(tǒng)可瞬時采集各子系統(tǒng)的輸入，所有數(shù)據(jù)實現(xiàn)每秒刷新一次，考慮系統(tǒng)標(biāo)校、反吹等維護時間，系統(tǒng)有效數(shù)據(jù)捕集率每季度及每年仍可保證達到95%以上。
3.2數(shù)據(jù)查詢和檢索
  系統(tǒng)可設(shè)置條件查詢和顯示歷史數(shù)據(jù)，內(nèi)容包括數(shù)據(jù)庫內(nèi)記錄的所有污染物排放相關(guān)數(shù)據(jù)、相關(guān)煙氣參數(shù)以及所有狀態(tài)及告警信息。系統(tǒng)能生成和打印小時（至少45min的有效數(shù)據(jù)）、日（至少18h的有效數(shù)據(jù)）、月（至少22d的有效數(shù)據(jù)）、年報表，報表中包含zui大值、zui小值、平均值、參加統(tǒng)計的樣本數(shù)等。
  系統(tǒng)各報表格式能在各企業(yè)在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)報告中列出。(企業(yè)內(nèi)部監(jiān)控中心可通過內(nèi)部局域網(wǎng)或內(nèi)部交換網(wǎng)對各監(jiān)測點進行監(jiān)視、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)下載等)
3.3數(shù)據(jù)顯示
  工控處理模塊主界面上顯示各測量值的干基值、濕基值和折算值，各過程變量的實時數(shù)據(jù)和設(shè)備運行狀態(tài)，也根據(jù)用戶選擇以圖形、表格或曲線方式顯示數(shù)據(jù)。
3.4文檔管理
  系統(tǒng)能對數(shù)據(jù)文檔進行文檔保存和備份，能自動生成運行參數(shù)報告，數(shù)據(jù)報告，掉電記錄報告和操作記錄報告。數(shù)據(jù)報表中有各監(jiān)測項目的標(biāo)干濃度、折算濃度、排放率，煙氣靜壓、溫度、流速、標(biāo)干流量等。所有顯示量和打印表格和報表均符合HJ/T76-2001《固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)條件及檢測方法》的要求。
3.5自診斷及報警
  系統(tǒng)提供報警干接點輸出功能，這些報警中包括：
  SO2分析儀器異常報警
  NOX分析儀器異常報警
  O2分析儀器異常報警
  分析儀器工作高、低溫度報警
  供氣系統(tǒng)異常報警
  探頭失效報警
  加熱管溫度過高和過低報警
  采樣流量不足報警
  溫度測試儀失效報警
  壓力傳感器失效報警
  過濾器濕度報警
  煙氣預(yù)處理系統(tǒng)異常報警
  電壓異常報警
  當(dāng)1h監(jiān)測數(shù)據(jù)滑動平均值（每15min滑動一次）超過排放標(biāo)準(zhǔn)時報警
3.6異常情況自動恢復(fù)
  系統(tǒng)當(dāng)受外界強干擾、偶然意外或掉電后又上電等情況發(fā)生時，造成程序中斷，系統(tǒng)能實現(xiàn)自動啟動，自動恢復(fù)運行狀態(tài)并記錄出現(xiàn)故障的時間和恢復(fù)運行的時間，啟動后系統(tǒng)能通過自動標(biāo)校操作確定校準(zhǔn)偏移量。
3.7數(shù)據(jù)通訊
  系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)通訊功能，周期地采集各個現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集器發(fā)來的各種信息，進行處理、存儲、顯示及上傳。系統(tǒng)能提供模擬信號和RS232、RS422、RS485等數(shù)字信號的接入及輸出功能，可按照環(huán)保部門要求通過GPRS、撥號、電纜線、有線局域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、GSM、微波等多種傳輸方式，向有關(guān)部門定時傳輸數(shù)據(jù)和圖表，并隨時接受數(shù)據(jù)查詢。
  系統(tǒng)中預(yù)置了多種通信協(xié)議(國家、省、地、市的通訊協(xié)議)，用戶只需選擇通信端口和通信協(xié)議，借助GPRS就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程上傳。
  支持群發(fā)手機短信的方式發(fā)送排放數(shù)據(jù)和報警信息?？蛻敉ㄟ^手機就可隨時隨地掌控系統(tǒng)運行情況。
3.8模塊化設(shè)計和擴展升級接口
  系統(tǒng)為模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有擴展功能，可根據(jù)使用要求，實現(xiàn)單路、雙路或多路配置，并可根據(jù)要求加裝其他測量參數(shù)。
3.9安全管理（密碼權(quán)限）
  系統(tǒng)具有安全管理功能，設(shè)有三級操作管理權(quán)限，操作人員需登錄工號和密碼后，才能進入控制界面，且系統(tǒng)對所有的控制操作均自動記錄并入庫保存。系統(tǒng)管理員可以進行所有的系統(tǒng)設(shè)置工作，一般操作人員只能進行日常例行維護和操作，不能更改系統(tǒng)設(shè)置。
3.10缺失數(shù)據(jù)的處理
  系統(tǒng)具有對缺失數(shù)據(jù)進行處理的功能。*正常運行達到或未達到720h，缺失數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)能自動處理缺失數(shù)據(jù)，對缺失數(shù)據(jù)的處理符合國家標(biāo)準(zhǔn)HJ/T76－2007的技術(shù)規(guī)定。
3.11煙氣參數(shù)測定及污染物濃度換算和排放率計算要求
  系統(tǒng)有計算污染物濃度和排放率功能。煙氣各參數(shù)測定計算方法及技術(shù)指標(biāo)滿足國標(biāo)HJ/T 76-2001的標(biāo)準(zhǔn)要求。在數(shù)據(jù)報表中，污染物濃度都換算到標(biāo)干濃度和折算濃度，計算方法按相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)要求計算。
3.12顆粒物監(jiān)測
  數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)將顆粒物監(jiān)測儀做為系統(tǒng)的一部分進行整體設(shè)計，顆粒物監(jiān)測采用濁度法，系通內(nèi)可通過上位計算機對顆粒物監(jiān)測儀進行遠程控制和實時數(shù)據(jù)、狀態(tài)顯示，并可通過上位機軟件對顆粒物進行多點曲線校準(zhǔn)操作以及消光度與顆粒物濃度關(guān)系曲線的標(biāo)校操作。
3.13軟硬件配置
  系統(tǒng)提供配套正版的操作系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)采集管理軟件，采集系統(tǒng)為多任務(wù)系統(tǒng)，可同時運行監(jiān)控程序和維護程序，在完成其他工作的同時可靈活可靠的進行不間斷數(shù)據(jù)采集。所有特定程序均為綜合程序，中文界面，操作簡捷，易于使用人員快速掌握。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具備軟件編制和下載功能。
3.14遠程控制
  可通過中心平臺進行標(biāo)氣測試、遠程校準(zhǔn)、零氣校準(zhǔn)等命令，
所測數(shù)據(jù)與正常測試數(shù)據(jù)分不同查詢索引。
3.15數(shù)據(jù)標(biāo)識
  系統(tǒng)采集SO2、NOx、O2、采樣頭溫度、冷凝器溫度、加溫度、過濾器濕度、煙氣采樣時流量，以判斷數(shù)據(jù)是否有效，每條數(shù)據(jù)均帶有有效或無效標(biāo)識。
3.16校準(zhǔn)子系統(tǒng)
  我公司提供的CEMS系統(tǒng)（煙塵檢測系統(tǒng)、氣態(tài)污染物監(jiān)測系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)）具有自動和手動在線校正/標(biāo)定（零點校正、滿量程校正）的功能。
  我公司提供的校正氣滿足下列要求：
校正氣符合國家標(biāo)準(zhǔn)；
校正氣的量能滿足系統(tǒng)啟動后一年內(nèi)正常校準(zhǔn)的需要；
所有校正氣按環(huán)保局相關(guān)要求存儲，一般存儲在鋼瓶中。

4、系統(tǒng)優(yōu)勢

  優(yōu)勢一：紅外吸收氣體分析儀適應(yīng)濕法脫硫高濕度低濃度的測量。
  優(yōu)勢二：螺旋氣流吹掃采樣探頭內(nèi)腔，消除探頭維護和已經(jīng)被吸入探頭內(nèi)腔的大顆粒物。
  優(yōu)勢三：實現(xiàn)采樣管線溫度實時監(jiān)測并傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺，可實現(xiàn)取樣管線低溫報警，有利遠程判斷故障。
  優(yōu)勢四：自動標(biāo)氣功能及遠程標(biāo)氣測試。
  優(yōu)勢五：數(shù)據(jù)標(biāo)識：校準(zhǔn)、維護、故障等狀態(tài)下數(shù)據(jù)加標(biāo)，含每條數(shù)據(jù)記錄關(guān)鍵點的溫度，具有故障日志記錄，出現(xiàn)故障后便于很快找到問題所在。 
  優(yōu)勢六：樣氣管路增加流量調(diào)節(jié)閥，流量可自動調(diào)節(jié)。通過485通訊遠程設(shè)定和調(diào)節(jié)通過該閥的氣量，并輸出4-20mA的電流信號，并可通過平臺遠程查看和調(diào)節(jié)，保證采樣流量保持在1L/min。
  優(yōu)勢七：樣氣從冷凝器出來后，增加帶濕度傳感器的過濾器，用于濕度到達設(shè)定值時報警，并起到二級過濾樣氣的作用。帶濕度傳感器可以通過檢測后段的濕度從而起到保護儀表的作用。