專利名稱：多功能污染治理設(shè)施運(yùn)行記錄儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種俗稱“環(huán)保黑匣子”的“多功能污染治理設(shè)施運(yùn)行記錄儀”，是集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)傳送、遠(yuǎn)程控制、強(qiáng)制采樣輸出等功能于一體的新型環(huán)保遠(yuǎn)程終端設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，排放到大氣、水源、土壤中的廢氣、廢水、廢物迅速增多，嚴(yán)重影響人的身體健康和動(dòng)植物的生存環(huán)境。因此，加強(qiáng)環(huán)境意識(shí)，控制廢氣、廢水、廢物的排放；加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)儀表的研究和開發(fā)，將有利于促進(jìn)環(huán)境保護(hù)工作的發(fā)展。污水的排放管理已成為環(huán)保監(jiān)測(cè)工作的當(dāng)務(wù)之急。總量控制的關(guān)鍵是排污監(jiān)控。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，通過城市電信網(wǎng)絡(luò)，建立完備的機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)城市污水排放總量的集中監(jiān)控，便于當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的決策與治理，已經(jīng)成為世界上各城市的環(huán)保部門進(jìn)一步迫切希望解決的課題。實(shí)現(xiàn)城市污水排放總量的網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控，就要求“環(huán)保黑匣子”具有功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集，包括離散量和連續(xù)量，以及聯(lián)網(wǎng)、通信功能。然而，現(xiàn)有的用于城市污染治理設(shè)施運(yùn)行的記錄儀不能滿足隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。目前，在國(guó)內(nèi)的同類產(chǎn)品中，以西安的“智能環(huán)境監(jiān)理適配器”較具代表性。該適配器將污處設(shè)施運(yùn)行記錄儀采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式后，以主動(dòng)方式每30ms向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)。該適配器可以接入多種設(shè)備，如COD檢測(cè)儀、黑匣子、水質(zhì)分析儀。但在功能上的明顯不足就在于將記錄儀功能分離為所謂“適配器”和“黑匣子”兩部分。這就大大地增加了系統(tǒng)的成本，也使系統(tǒng)的整體可靠性下降。另外，它的實(shí)時(shí)性也較低。在國(guó)內(nèi)的同類產(chǎn)品中，還有來自江蘇、廣東、北京等地的產(chǎn)品。廣東的產(chǎn)品包含了4個(gè)RS232串行接口、4個(gè)4-20mA電流輸入口和8個(gè)監(jiān)控輸入點(diǎn)。北京的產(chǎn)品可與在線監(jiān)測(cè)設(shè)備如電流傳感器、流量計(jì)、在線COD測(cè)試儀等連接?？山尤氲脑O(shè)備監(jiān)測(cè)通道，即開關(guān)量信號(hào)僅為4個(gè)，而濃度量，包括流量在內(nèi)也只有4個(gè)，這有時(shí)會(huì)與實(shí)際需要相差較大。以上兩種產(chǎn)品，對(duì)污水處理設(shè)備的運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)均唯一采用電流傳感器方法，故安裝不方便，且成本高。國(guó)外的專利大多涉及的是污染設(shè)備的監(jiān)控設(shè)備和污水處理廠的設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控裝置，而非用于對(duì)企業(yè)污染物排放進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、報(bào)警的記錄裝置。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是記錄儀功能分離為“適配器”和“黑匣子”兩部分，系統(tǒng)成本增加，可靠性下降；數(shù)據(jù)采集功能弱，實(shí)時(shí)性差；對(duì)污水處理設(shè)備的運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)唯一采用電流傳感器方法，安裝不便，成本高；儲(chǔ)存容量??；不能遠(yuǎn)程設(shè)置參數(shù)；無分時(shí)段報(bào)警功能；只有一個(gè)與環(huán)保局的通信接口，無企業(yè)用通信接口；不能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)采集功能、大容量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能，以及具有環(huán)保局及企業(yè)通信兩個(gè)接口，并能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制的多功能污染治理設(shè)施運(yùn)行記錄儀。
本發(fā)明的技術(shù)方案是它包括存儲(chǔ)單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、時(shí)鐘電路、LCD顯示電路、鍵盤電路、繼電器輸出電路、用于和環(huán)保局通信的RS-232接口電路，以及CPU微處理器單元電路。其特點(diǎn)是1、置有8路開關(guān)量I/O擴(kuò)展單元通過光電隔離和CPU連接；2、置有用于和企業(yè)計(jì)算機(jī)通信的RS-232接口電路；3、用于和環(huán)保局通信的RS-232接口電路，通過MODEM、公共電話網(wǎng)(PSTN)及再經(jīng)另一MODEM與環(huán)保局計(jì)算機(jī)連接；4、置有用于控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)反控的4路繼電器輸出電路；5、儀器的通信方式采用問答方式，按通信協(xié)議進(jìn)行。通信協(xié)議中的十條命令分別是(1)讀實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信命令(′R′eal命令)；(2)讀歷史數(shù)據(jù)通信命令(′H′istory命令)；(3)時(shí)鐘校正通信命令(′T′imer命令)；(4)記錄儀參數(shù)配置通信命令(′C′onfiguration命令)；(5)讀記錄儀配置參數(shù)通信命令(′P′arameter命令)；(6)強(qiáng)制采樣(繼電器輸出)通信命令(′F′orce命令)；(7)密碼登錄及記錄儀密碼設(shè)置通信命令(′S′ecretary)；
(8)查詢報(bào)警信息通信命令(′AL′arm命令)；(9)修改企業(yè)編碼通信命令(N′U′mber命令)；(10)修改報(bào)警時(shí)段通信命令(′I′nterval命令)6、記錄儀檢測(cè)到報(bào)警事件后，向遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)發(fā)送報(bào)警信息，同時(shí)向指定BB機(jī)或手機(jī)報(bào)警，格式如下

其中，數(shù)據(jù)意義如表1所示表1

說明1、當(dāng)COD、PH、流量計(jì)關(guān)閉時(shí)，數(shù)據(jù)為FFH；2、可以使用‘AL’命令，隨時(shí)查詢以上報(bào)警信息。
按上述方案的多功能污染治理設(shè)施運(yùn)行記錄儀具有以下的功能和特點(diǎn)1、可同時(shí)通過MODEM連接遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)和通過RS232通信電纜或?qū)＞€MODEM連接現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)。這使得企業(yè)可以像上級(jí)環(huán)保部門一樣管理企業(yè)自己的的污水排放數(shù)據(jù)庫(kù)和污處設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)；2、通信數(shù)據(jù)量大，儀器的通信方式采用問答方式，按通信協(xié)議進(jìn)行，通信效率高，通信流暢；3、具有8路10位精度的模擬輸入接口、4路RS232串行通信接口、8路開關(guān)量輸入接口、4路繼電器輸出接口等，接口豐富；4、采用“無源觸點(diǎn)”方式采集開關(guān)量數(shù)據(jù)，從而大大降低了數(shù)據(jù)采集成本，可靠性也大大提高；5、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)，可以記錄一天24組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，儲(chǔ)存時(shí)間半年，掉電保持10年以上；6、可以遠(yuǎn)程設(shè)置量程、報(bào)警值、報(bào)警電話、報(bào)警時(shí)段、企業(yè)代碼、登錄密碼等30余項(xiàng)參數(shù)；7、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)大于報(bào)警值時(shí)，則在設(shè)定的三個(gè)時(shí)間段內(nèi)，向固定電話與BB機(jī)或手機(jī)電話滾動(dòng)報(bào)警，并及時(shí)傳送報(bào)警企業(yè)編號(hào)和報(bào)警數(shù)據(jù)，同時(shí)保存最新報(bào)警數(shù)據(jù)；8、具有4路繼電器定時(shí)輸出、立即輸出、“反控”輸出、報(bào)警輸出功能，以及通過RS232串行接口實(shí)現(xiàn)對(duì)COD的“反控”。


圖1為多功能污染治理設(shè)施運(yùn)行記錄儀的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為繼電器輸出接口電路；圖3為開關(guān)量輸入接口電路；圖4為液晶顯示電路。
具體實(shí)施例方式
由圖1所示，多功能污染治理設(shè)施運(yùn)行記錄儀包括存儲(chǔ)單元6、A/D轉(zhuǎn)換單元5、時(shí)鐘電路2、顯示鍵盤電路7、用于和環(huán)保局通信的RS-232接口電路8及CPU1，記錄儀以PHILIPS高性能工業(yè)級(jí)單片微處理器為核心，并且采用μP監(jiān)控單元15，使記錄儀工作更加穩(wěn)定、可靠，抗干擾能力也大大增強(qiáng)。存儲(chǔ)單元6采用256K大容量E2PROM數(shù)據(jù)儲(chǔ)存芯片，可以將每1小時(shí)采集的流量數(shù)據(jù)、CODcr數(shù)據(jù)、PH等(8路模擬量)數(shù)據(jù)，和污水處理設(shè)備運(yùn)行狀況(8路開關(guān)量)數(shù)據(jù)保存在儲(chǔ)存芯片中。儲(chǔ)存單元可以在掉電情況下，保存數(shù)據(jù)10年以上。記錄儀的模擬量數(shù)據(jù)采集單元的核心元件采用TI公司的10位串行A/D轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)是A/D轉(zhuǎn)換分辨率高、采樣速率和A/D轉(zhuǎn)換速度快。能很好地滿足記錄儀對(duì)污水排放數(shù)據(jù)的采集、記錄要求。記錄儀置有8路開關(guān)量I/O擴(kuò)展單元4通過光電隔離3和CPU1連接；置有用于和企業(yè)計(jì)算機(jī)13通信的RS-232接口電路17；用于和環(huán)保局通信的RS-232接口電路8，通過MODEM9、公共電話網(wǎng)(PSTN)10及再經(jīng)另一MODEM11與環(huán)保局計(jì)算機(jī)12連接；置有用于控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)反控的4路繼電器輸出電路14通過光電隔離單元16與CPU1連接。
記錄儀設(shè)置的8路開關(guān)量I/O擴(kuò)展接口4，采用2種可選擇方式接入，這是本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)。其一種是直接接入被監(jiān)測(cè)設(shè)備(如暴氣池空氣壓縮機(jī))接觸器的輔助觸點(diǎn)上。采用這種方式的特點(diǎn)是可靠性高、連接方便、成本低；另一種方式是采用電流互感傳感器，將監(jiān)控設(shè)備在主回路中的交流電流轉(zhuǎn)換成直流4-20mA后，再接入記錄儀。通過這種方式可以延長(zhǎng)信號(hào)的傳送距離，但需另購(gòu)傳感器，成本較高。其具體電路由圖3所示。
由圖1所示，本發(fā)明采用RS-232串行接口，其中一路接遠(yuǎn)程通信用MODEM，和環(huán)保局的計(jì)算機(jī)連接，另一路接企業(yè)計(jì)算機(jī)，便于企業(yè)內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，就必須建立一套完整的、功能強(qiáng)大的通信協(xié)議系統(tǒng)。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)只有遵循通信協(xié)議中規(guī)定的通信格式，才可以與記錄儀之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。由方案中所述，本發(fā)明按通信協(xié)議，用十條命令使通信效率提高，通信流暢。
記錄儀設(shè)置的4路繼電器輸出接口，具體電路見圖2，它由CPU輸出經(jīng)反相放大、光電隔離后與輸出繼點(diǎn)器相連接。這一接口，使記錄儀具備了“定時(shí)強(qiáng)制采樣或立即強(qiáng)制采樣”的功能。記錄儀中4路繼電器輸出接口的每一路都可以接收、記憶遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的定時(shí)采樣命令，即“C”命令，以達(dá)到定時(shí)采樣的目的；同時(shí)，記錄儀也可以接收遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的立即強(qiáng)制采樣命令，即“F”命令，以達(dá)到立即強(qiáng)制采樣的目的。
在記錄儀的面板上共設(shè)置了1個(gè)16位液晶顯示器和21個(gè)LED發(fā)光二級(jí)管，3個(gè)操作鍵盤，使記錄儀的運(yùn)行狀況一目了然，也使操作、調(diào)試更加方便。面板上8路模擬量指示燈顯示模擬量數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)結(jié)果。其中，指示燈滅，表示該路模擬量未接或處于關(guān)閉狀態(tài)；指示燈常亮，表示該路模擬量信號(hào)正常；指示燈閃亮，表示該路模擬量數(shù)據(jù)超過報(bào)警值而報(bào)警。8路開關(guān)量指示燈則指示開關(guān)量狀態(tài)，指示燈滅，表示該路開關(guān)量未接或處于關(guān)閉狀態(tài)；指示燈亮，表示該路開關(guān)量處于接通狀態(tài)。另還有4路強(qiáng)制采樣繼電器輸出指示燈。當(dāng)強(qiáng)制采樣輸出時(shí)，指示燈亮。另還有1個(gè)運(yùn)行指示燈、1個(gè)聯(lián)網(wǎng)指示燈、1個(gè)報(bào)警指示燈，具體線路如圖4所示。
權(quán)利要求
1.一種多功能污染治理設(shè)施運(yùn)行記錄儀，它包括存儲(chǔ)單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、時(shí)鐘電路、顯示、鍵盤電路、用于與環(huán)保局和企業(yè)通信的RS-232接口電路及CPU，其特征在于a)置有8路開關(guān)量I/O擴(kuò)展單元通過光電隔離和CPU連接；b)置有RS-232接口電路和企業(yè)計(jì)算機(jī)通信；c)置有用于和環(huán)保局通信的RS-232接口電路通過MODEM、公共電話網(wǎng)(PSTN)及再經(jīng)另一MODEM與環(huán)保局計(jì)算機(jī)通信；d)置有用于控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)反控的4路繼電器輸出電路；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能污染治理設(shè)施運(yùn)行記錄儀，其特征在于，所述的儀器與環(huán)保局和企業(yè)計(jì)算機(jī)的通信方式采用問答方式，按通信協(xié)議進(jìn)行。其中與環(huán)保局通信的通信協(xié)議中的十條命令分別是(1)讀實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信命令(′R′eal命令)；(2)讀歷史數(shù)據(jù)通信命令(′H′istory命令)；(3)時(shí)鐘校正通信命令(′T′imer命令)；(4)記錄儀參數(shù)配置通信命令(′C′onfiguration命令)；(5)讀記錄儀配置參數(shù)通信命令(′P′arameter命令)；(6)強(qiáng)制采樣(繼電器輸出)通信命令(′F′orce命令)；(7)密碼登錄及記錄儀密碼設(shè)置通信命令(′S′ecretary)；(8)查詢報(bào)警信息通信命令(′AL′arm命令)；(9)修改企業(yè)編碼通信命令(N′U′mber命令)；(10)修改報(bào)警時(shí)段通信命令(′I′nterval命令)
3.一種多功能污染治理設(shè)施運(yùn)行記錄儀，其特征在于，記錄儀檢測(cè)到報(bào)警事件后，向遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)發(fā)送報(bào)警信息，可同時(shí)向指定BB機(jī)或手機(jī)報(bào)警，其格式為
全文摘要
本發(fā)明涉及一種俗稱“環(huán)保黑匣子”的多功能污染治理設(shè)施運(yùn)行記錄儀，它包括存儲(chǔ)單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、時(shí)鐘電路、顯示、鍵盤電路、用于與環(huán)保局和企業(yè)通信的RS－232接口電路及CPU。其特點(diǎn)是置有8路開關(guān)量I/O擴(kuò)展單元、4路繼電器輸出電路及與企業(yè)計(jì)算機(jī)通信的RS－232，接口；和環(huán)保局通信的RS－232接口是通過MODEM、公共電話網(wǎng)通信；通信方式采用問答方式，按通信協(xié)議進(jìn)行。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是通信數(shù)據(jù)量大，通信效率高，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)，可遠(yuǎn)程設(shè)置參數(shù)，具有“反控”輸出、報(bào)警等功能。
文檔編號(hào)G06F15/16GK1519758SQ0311509
公開日2004年8月11日 申請(qǐng)日期2003年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月23日
發(fā)明者沈昱明, 管曉春, 楊偉祥 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)