[發明專利]一種污染物排放監測裝置及系統

有效

• 申請號: 201210068910.4
• 申請日: 2012-03-15
• 公開（公告）號: CN102621279A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 張和生;潘成;劉志勇;孫偉;韓博
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G08C17/00;G08C19/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本發明屬于污染物監測領域，特別涉及一種污染物排放監測裝置及系統。本發明提供一種包含多種數據傳輸方式、適用于多種應用場景的污染物排放監測系統，實現染物排放的實時監測、網絡發布和超限提醒。

背景技術

環境污染問題自80年代以來影響日益突出，已成為不可忽視的全球性問題。通過對污染物排放進行監測能夠得到最直接的污染排放情況，為環境管理、污染源控制、環境規劃提供科學依據。

現有的污染物排放監測技術主要有人工定期監測和在線監測。人工監測方式是定期安排人員到污染物排放點進行取樣和檢測，然后將檢測結果上報。而在線監測方式則是通過監測裝置自動對被測量進行連續檢測，然后通過通信網絡上傳監測結果。

人工監測方式數據上報延遲大，采樣頻率低，無法得到短時間內的污染物排放變化趨勢，而且容易引入人為誤差。在環境惡劣和位置偏遠地區難以通過人工方式實施監測。而現有的污染物排放在線監測裝置網絡功能比較單一，往往只針對特定應用場合。如果需要進行監測的污染物種類多、范圍大、監測點分布不均，則現有在線監測系統難以應對。

發明內容

本發明針對上述缺陷公開了一種污染物排放監測裝置及系統，提供了一種組網靈活、廣泛適用的分布式實時污染物排放監測裝置及系統，實現了對多種監測部署場景的系統整合。

一種污染物排放監測裝置為完整污染物排放監測裝置、第1獨立監測裝置、第1協作監測裝置或第1匯聚節點監測裝置；

完整污染物排放監測裝置的結構如下：傳感單元、接口電路和處理器依次串聯連接，處理器分別連接現場通信模塊、遠程通信模塊、時鐘芯片和存儲器，電源的一端接外接電源，另一端分別連接傳感單元、接口電路、處理器、現場通信模塊、遠程通信模塊、時鐘芯片和存儲器；

第1獨立監測裝置是在完整污染物排放監測裝置中去掉現場通信模塊而形成的裝置；第1獨立監測裝置通過遠程通信模塊直接向數據中心發送監測數據；

第1協作監測裝置是在完整污染物排放監測裝置中去掉遠程通信模塊而形成的裝置；第1協作監測裝置通過現場通信模塊向第1匯聚節點監測裝置傳輸監測數據；

第1匯聚節點監測裝置或者與完整污染物排放監測裝置具有相同的結構，或者是在完整污染物排放監測裝置中去掉傳感單元和接口電路而形成的裝置。

所述傳感單元用于檢測被測污染物，將被測量轉換為電信號輸出；傳感單元為敏感元件、傳感器或變送器；

所述接口電路用于將傳感單元的輸出信號調理、轉化為能夠被處理器處理的數字信號；接口電路包括電壓信號接口電路、電流信號接口電路、頻率信號接口電路和串行數字信號接口電路。

所述電壓信號接口電路由濾波電路、放大電路和模數轉換電路依次串聯構成；濾波電路將電壓信號中的干擾和噪聲濾除；放大電路改變電壓信號的幅值，并減小信號的輸出阻抗從而減輕后續電路對輸入電壓信號的影響；模數轉換電路將經過前級調理后的模擬電壓信號轉換為數字信號；模數轉換電路的輸出數字信號采用串行或并行方式接入處理器；

所述電流信號接口電路是在電壓接口電路的前端增加電流-電壓轉換電路而形成的，電流信號接口電路首先將電流信號轉化為電壓信號，再按照電壓信號接口電路對轉換后的電壓信號進行調理和轉換。

所述頻率信號接口電路由濾波電路、電壓轉換電路和定時/計數電路依次串聯構成；濾波電路將頻率信號中的干擾和噪聲濾除；電壓轉換電路將輸入頻率信號電壓轉換為與計數器匹配的電壓；定時/計數電路用于計算頻率信號的頻率值。定時/計數電路輸出數字信號接入處理器。

所述串行數字信號接口電路由電平轉換電路和電壓隔離環節構成；電平轉換電路用于將輸入串行信號電平轉換為與處理器匹配的電平；電壓隔離電路用于對傳感單元和處理器的信號進行隔離，防止其相互干擾。

所述現場通信模塊用于在污染物排放監測裝置之間傳輸數據；現場通信模塊為ZigBee通信模塊或CAN通信模塊；ZigBee通信模塊用于組建無線傳感器網絡，實現距離在100m以內、通信能耗在100mW以下的多跳無線通信；所述CAN通信模塊用于通過CAN總線以有線方式傳輸現場監測數據；

所述遠程通信模塊用于在污染物排放監測裝置與數據中心之間傳輸監測數據，遠程通信模塊為GSM/GPRS通信模塊或以太網通信模塊；