一种对烟气在线监测系统进行远程抽查、监控的自动抽查系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种对烟气在线监测系统进行远程抽查、监控的自动抽查系统，它包括第一至第四标定气体瓶、标定气体管路、气泵、气泵管路、烟气管路、烟气排放管路和自动控制子系统；所述标定气体管路包括第一至第四支管路、汇流管路和总送气管路；在第一至第四支管路上分别依次装有压力传感器、减压阀、电磁阀和单向阀；在总送气管路上依次装有流量计和第五电磁阀DF5；所述自动控制子系统包括CPU、电磁阀及气泵控制电路、所述压力传感器、第一I/V变换电路、标定后位号I/V变换电路、显示屏和移动通信模块DTU。本发明的优点是能够判定烟气在线监测系统的上传数据是否是真实、准确及污染源企业排污量是否达标。
【专利说明】一种对烟气在线监测系统进行远程抽查、监控的自动抽查系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对烟气在线监测系统进行远程抽查、监控的自动抽查系统，属于环保监测【技术领域】。
【背景技术】
[0002]环保主管部门为了监控污染源企业，通常在污染源企业安装烟气在线监测系统(简称 CEMS,即 Continuous Emiss1n Monitoring System 的缩写)，CEMS 包括烟气预处理子系统，烟气监测子系统和数据处理与通信子系统；
烟气监测子系统完成气态污染物监测、颗粒物检测和烟气参数监测。气态污染物监测主要用于监测气态污染物S02、NOx等的浓度和排放量；颗粒物检测主要用来测烟尘的浓度和排放总量；烟气参数监测主要用来测量烟气流速、烟气温度、烟气压力、烟气含氧量、烟气湿度等，用于排放总量的计算和相关浓度的折算；数据采集处理与通信子系统由数据采集器和计算机构成，实时采集各项参数，生成各浓度值对应的干基、湿基及折算浓度，生成日、月、年的累积排放量，完成丢失数据的补偿并将报表实时传输到环保主管部门。
[0003]污染源企业为了隐瞒排污的真实情况，往往通过作弊手段在CEMS上动手脚，是CEMS上传的排污量数据不超标，从而逃避环保主管部门的检查和处罚。
[0004]经检索尚未发现相关文献。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种判定CEMS上传数据是否是真实、准确及污染源企业排污量是否达标的一种对烟气在线监测系统进行远程抽查、监控的自动抽查系统。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案:
本发明包括第一至第四标定气体瓶、标定气体管路、气泵QB、气泵管路、烟气管路、烟气排放管路和自动控制子系统；
所述标定气体管路包括第一至第四支管路、汇流管路和总送气管路；第一至第四支管路的一端分别依次与第一至第四标定气体瓶的出气口相连通，它们的另一端分别通过三通与汇流管路相连通，所述汇流管路通过三通与总送气管路的一端相连通；
在第一至第四支管路上分别依次装有压力传感器、减压阀、电磁阀和单向阀；在总送气管路上依次装有流量计和第五电磁阀DF5 ;所述总送气管路、烟气管路、气泵管路和烟气在线监测系统的监测子系统的烟气进气管四者通上四通相连接，所述气泵管路的进气口与气泵QB的出气口相连通，在气泵管路上装有第六电磁阀DF6 ;在烟气管路上装有第七电磁阀DF7 ；
所述烟气管路、烟气排放管路和烟气在线监测系统的烟气预处理子系统的烟气出气管三者通过三通相连接；在所述烟气排放管路上装有第八电磁阀DF8;所述第七电磁阀DF7为常开电磁阀，其他7个电磁阀为常闭电磁阀；
所述自动控制子系统包括CPU、电磁阀及气泵控制电路、所述压力传感器、第一 I/V变换电路、标定后位号Ι/ν变换电路、显示屏和移动通信模块DTU;
所述CPU按所述各电磁阀及气泵动作的先后次序输出相应的时序指令，经所述电磁阀及气泵控制电路驱动所述各电磁阀及气泵依次动作；经过标定的信号由所述烟气在线监测系统输出后，经标定的信号Ι/ν变换电路送至所述CPU，所述CPU相应输出端接显示屏；所述压力传感器的输出经第一 Ι/v变换电路接所述CPU的相应输入端；
所述移动通信模块DTU与所述显示屏的相应端口相连接，所述移动通信模块DTU通过移动互联网与省环保监测平台相连接。
[0007]在本发明中，第一支管路上依次装有第一压力传感器P1、第一减压阀、第一电磁阀DFl、第一单向阀；
在第二支管路上依次装有第二压力传感器P2、第二减压阀、第二电磁阀DF2、第二单向阀；
在第三支管路上依次装有第三压力传感器P3、第三减压阀、第三电磁阀DF3、第三单向阀；
在第四支管路上依次装有第四压力传感器P4、第四减压阀、第四电磁阀DF4、第四单向阀。
[0008]所述电磁阀及气泵控制电路由第一驱动芯片U1、第二驱动芯片U2、继电器J1-J9、所述电磁阀DFl—DF8、所述气泵QB组成；
所述第一驱动芯片Ul的输入端I一7脚分别接所述CPU的相应输出端，所述继电器J1-J7的一端依次接第一驱动芯片Ul的16 —10脚，所述继电器Jl一J7的另一端分别接+5V ；
所述第二驱动芯片U2的输入端I一2脚分别接所述CPU的相应输出端，所述继电器J8-J9的一端分别接所述第二驱动芯片U2的输出端16 —15脚，所述继电器J8 — J9的另一端分别接+5V:
所述第一至第八电磁阀DFl—DF8的线圈的一端分别接+24V，它们的另一端依次经过继电器Jl一 J8的常开触点Jl-1一 J8-1接地；所述气泵QB的电源端与继电器J9的常开触点J9一 I串联后接在+24V与地之间。
[0009]所述标定后信号I/V转换电路为三路结构相同电路，它们的输入端分别接烟气在线检测系统的标定后信号输出端，即S02、NO、O2三个信号输出端；其中SO2信号输出端接第一路标定后信号Ι/ν变换电路的输入端，所述第一路标定后信号I/U变换电路由电阻R9—RlO、电容C9 一 ClO组成；电阻RlO接在所述SO2信号输出端与地之间，电阻R9与电容C9 一ClO构成31型滤波器并与电阻RlO并联。
[0010]所述第一 I/U变换电路为四路结构相同的电路，并且与所述标定后信号I/V变换电路的结构相同，所述四路Ι/ν变换电路的输入端分别依次接第一至第四压力传感器Pl—P4的输出端，它们的输出端分别接所述CPU的输入端19一22脚。
[0011]本发明的有益效果是能够实现对污染源企业排污状况和在线监测仪表工作真实性随时进行远程核查。所有抽查模式和参数都可以通过远程控制进行启动或修改，整个抽查过程无需人工值守便可全天核查在线仪表CEMS，判断污染源企业是否正常排放，在线检测仪表CEMS的检测数据是否真实、准确。让污染源企业无法的知晓环保主管部门的核查规律，有效遏制污染源企业的偷偷排放，从而提高突击检查的执法效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明的标定气体管路、烟气管路及气泵管路之间的连接关系示意图。
[0013]图2为本发明的自动控制子系统的原理框图。
[0014]图3为电磁阀及气泵控制电路的电路原理图。
[0015]图4为压力传感器和标定后信号的I/V变换电路的电路原理图。
[0016]在图1一4中，I第一支管路、1-1第一标定气体瓶、1-2第一减压阀、1-3第一单向阀、Pl第一压力传感器、DFl第一电磁阀；
2第二支管路、2-1第二标定气体瓶、2-2第二减压阀、2-3第二单向阀、P2第二压力传感器、DF2第二电磁阀；
3第三支管路、3-1第三标定气体瓶、3-2第三减压阀、3-3第三单向阀、P3第三压力传感器、DF3第三电磁阀；
4第四支管路、4-1第一标定气体瓶、4-2第四减压阀、4-3第四单向阀、P4第四压力传感器、DF4第四电磁阀；
5汇流管路，6总送气管路，6-1流量计，DF5第五电磁阀，7气泵管路，DF6第六电磁阀，8四通，9烟气管路，DF7第七电磁阀，10三通，11烟气排放管路，12烟气在线检测系统，12-1烟气在线监测系统的监测子系统，12-1-1烟气进气管，12-2烟气在线检测系统的烟气预处理子系统，12-2-1烟气出气管，13烟囱出气管，14烟囱。
【具体实施方式】
[0017]由图1-4所示的实施案例可知，它包括第一标定气体瓶1-1、第二标定气体瓶
2-1.、第三标定气体瓶3-1、第四标定气体瓶4-1、标定气体管路、气泵QB、气泵管路7、烟气管路9、烟气排放管路11和自动控制子系统；
所述标定气体管路包括第一支管路1、第二支管路2、第三支管路3、第四支管路4、汇流管路5和总送气管路6 ;第一支管路1、第二支管路2.、第三支管路3、第四支管路4的一端分别依次与第一标定气体瓶1-1、第二标定气体瓶2-1、第三标定气体瓶3-1、第四标定气体瓶4-1的出气口相连通，它们的另一端分别通过三通与汇流管路5相连通，所述汇流管路5通过三通与总送气管路6的一端相连通；
在第一支管路1、第二支管路2、第三支管路3和第四支管路4上分别依次装有压力传感器、减压阀、电磁阀和单向阀；在总送气管路6上依次装有流量计6-1和第五电磁阀DF5 ;所述总送气管路6、烟气管路9、气泵管路7和烟气在线监测系统12的监测子系统12-1的烟气进气管12-1-1四者通上四通8相连接，所述气泵管路7的进气口与气泵QB的出气口相连通，在气泵管路7上装有第六电磁阀DF6 ;在烟气管路9上装有第七电磁阀DF7 ；所述烟气管路9、烟气排放管路11和烟气在线监测系统12的烟气预处理子系统12-2的烟气出气管12-2-1三者通过三通10相连接；在所述烟气排放管路11上装有第八电磁阀DF8;所述第七电磁阀DF7为常开电磁阀，其他7个电磁阀为常闭电磁阀；
所述自动控制子系统包括CPU、电磁阀及气泵控制电路、所述压力传感器、第一 I/V变换电路、标定后位号I/V变换电路、显示屏和移动通信模块DTU;
所述CPU按所述各电磁阀及气泵动作的先后次序输出相应的时序指令，经所述电磁阀及气泵控制电路驱动所述各电磁阀及气泵依次动作；经过标定的信号由所述烟气在线监测系统12输出后，经标定的信号I/V变换电路送至所述CPU，所述CPU相应输出端接显示屏；所述压力传感器的输出经第一 Ι/v变换电路接所述CPU的相应输入端；
所述移动通信模块DTU与所述显示屏的相应端口相连接，所述移动通信模块DTU通过移动互联网与省环保监测平台相连接。
[0018]在本实施例中，第一支管路I上依次装有第一压力传感器P1、第一减压阀1-2、第一电磁阀DFl、第一单向阀1-3 ；
在第二支管路2上依次装有第二压力传感器P2、第二减压阀2-2、第二电磁阀DF2、第二单向阀2-3 ；
在第三支管路3上依次装有第三压力传感器P3、第三减压阀3-2、第三电磁阀DF3、第三单向阀3-3 ；
在第四支管路4上依次装有第四压力传感器P4、第四减压阀4-2、第四电磁阀DF4、第四单向阀4-3。
[0019]所述电磁阀及气泵控制电路由第一驱动芯片U1、第二驱动芯片U2、继电器J1-J9、所述电磁阀DFl—DF8、所述气泵QB组成；
所述第一驱动芯片Ul的输入端I一7脚分别接所述CPU的相应输出端，所述继电器J1-J7的一端依次接第一驱动芯片Ul的16 —10脚，所述继电器Jl一J7的另一端分别接+5V ；
所述第二驱动芯片U2的输入端I一2脚分别接所述CPU的相应输出端，所述继电器J8-J9的一端分别接所述第二驱动芯片U2的输出端16 —15脚，所述继电器J8 — J9的另一端分别接+5V:
所述第一至第八电磁阀DFl—DF8的线圈的一端分别接+24V，它们的另一端依次经过继电器Jl一 J8的常开触点Jl-1一J8-1接地；所述气泵QB的电源端与继电器J9的常开触点J9一 I串联后接在+24V与地之间。
[0020]所述标定后信号I/V转换电路为三路结构相同电路，它们的输入端分别接烟气在线检测系统10的标定后信号输出端，即S02、NO、O2三个信号输出端；其中SO2信号输出端接第一路标定后信号Ι/v变换电路的输入端，所述第一路标定后信号ι/u变换电路由电阻R9—RlO、电容C9一ClO组成；电阻RlO接在所述SO2信号输出端与地之间，电阻R9与电容C9一ClO构成型滤波器并与电阻RlO并联。
[0021]所述第一 Ι/U变换电路为四路结构相同的电路，并且与所述标定后信号I/V变换电路的结构相同，所述四路Ι/ν变换电路的输入端分别依次接第一至第四压力传感器Pl—P4的输出端，它们的输出端分别接所述CPU的输入端19一22脚。
[0022]本实施案例的标定过程如下:
1.首先向第一至第四标定气体瓶内灌装标定用气体:
各标定气体瓶内灌装什么标准气体及其浓度对污染源企业是保密的，标准气体为三种，第一种是浓度为99%以上的氮气标准气体(属于零气体)，第二种是浓度为400-5000mg/m3的一氧化氮标准气体,第三种是浓度为400-5000mg/m3的二氧化硫标准气体。
[0023]在本实施案例中，第一标定气体瓶1-1中装的是浓度为99%以上的氮气标准气体，第二标定的气体瓶1-2内装有是浓度为1000mg/m3的二氧化硫标准气体；第三标定气体瓶1-3内装有是浓度为500mg/m3的二氧化硫标准气体；第四标定瓶1_4内装有是浓度800mg/m3的一氧化氮标准气体。
[0024]2.具体标定程序如下:
(I)排放CEMS中的烟气管道中的烟气:
点击“立即抽查”，所述CPU的32脚输出信号使第二驱动芯片U2的输出端16脚为低电压，此时继电器J8动作，其常开触点J8-1闭合，使第八电磁阀DF8打开，由于第七电磁阀DF7为常开电磁阀(即此阀不接电源时为常开状态，接通电源时此阀关闭)，这时CEMS中的烟气管道中的烟气从烟气排放管路11到大气中；
排气3秒后,所述CPU的35脚输出的信号使第一驱动芯片Ul的输出端10脚为低电压，此时继电器J7动作，其常开触点J-1闭合，由于第七电磁阀DF7为常开电磁阀，这时第七电磁阀DF7关闭，关断CEMS中的烟气通道。
[0025](2)开启气泵QB，吹扫CEMS中的烟气管道中的残余烟气:所述CPU的输出端36脚输出的信号使第一驱动芯片Ul的输出端11脚为低电平，继电器J6工作,其常开触点J6-1闭合，第六电磁阀DF6打开,然后,所述CPU的31脚输出的信号使第二驱动芯片U2的输出端15脚为低电平，继电器J9工作，其常开触点J9-1闭合，气泵QB工作，气泵QB使CEMS中的烟气管道中的残余烟气通过CEMS的排气管吹入大气，吹扫20-600秒(吹扫时间在0-9999秒之间可任意设置)后，所述CPU发出指令，关闭第六电磁阀DF6。
[0026](3)利用CMES对第一至第四标定气体瓶中的气体进行标定:
首先，由所述CPU的38脚发出信号至第一驱动芯片Ul的5脚，使第一驱动芯片Ul的输出端12脚为低电平,继电器J5工作,第五电磁阀DF5打开；
①对第一标定气体瓶1-1中的氮气标准气体进行标定:
第五电磁阀DF5打开后,所述CPU的43脚输出信号至第一驱动芯片Ul的输入端I脚，此时第一驱动芯片Ul的输出端16脚为低电平,继电器Jl工作，其常开触点Jl-1闭合，第一电磁阀DFl打开,第一标定气体瓶1-1中的氮气标准气体进入CEMS进行标定，由于氮气的浓度为99%以上，CEMS的监测结果(即测出的二氧化硫气体、一氧化氮气体、氧气三个参数值)应显示零，如监测结果不为零，说明污染源企业对CEMS做了手脚，标定持续时间为400^600秒(标定持续时间在0-9999秒之间可任意设置)，氮气标准气体标定结束后由CPU发出指令关闭第一电磁阀DFl和DF5。
[0027]②对第二标定气体瓶2-1中的浓度为1000mg/m3的二氧化硫标准气体进行标定: 由所述CPU的41脚发出指令信号至第一驱动芯片Ul的输入端2脚，此时第一驱动芯片Ul的输出端15脚输出为低电平，继电器J2工作，其常开触点J2-1闭合，第二电磁阀DF2打开的同时由CPU发出指令将电磁阀DF5打开，第二标定气体瓶2-1中的二氧化硫标准气体进入CEMS进行标定，由于此瓶中二氧化硫气体浓度为1000mg/m3，如果标定后CEMS读数值(即测出的二氧化硫、一氧化氮、氧气三个参数值)小于该浓度的二氧化硫气体的理论标定值，说明该企业对CEMS做了手脚。标定完成后由CPU发出指令关闭电磁阀DF2和电磁阀DF5。
[0028]③第三标定气体瓶3-1中的浓度为500mg/m3的二氧化硫标准气体进行标定。
[0029](说明:氮气属于零气体，可以看做是冲洗管路的气体，S卩:只要标定流程中，标定过二氧化硫或一氧化氮标准气体，接下来还要标定另一种浓度的二氧化硫或一氧化氮标准气体，都必须先进行气泵吹扫和通入氮气标准气体冲洗管路。)
由于刚标定了高浓度二氧化硫标准气体(即浓度为lOOOmg/m3 )，需要气泵QB吹扫和通入标准氮气(零气体冲洗管路)后才能开始下一次标定，其标定过程与对第二标定气体瓶中的气体的标定过程相同，这里不再重复。
[0030]④对第四标定瓶中的浓度为800mg/m3的一氧化氮标准气体进行定:
由于刚标定了高浓度二氧化硫气体(浓度为500mg/m3 )，需要气泵吹扫和通入标准氮气(零气体冲洗管路)后才能开始下一次标定，其标定过程与第二标定气体瓶中的气体的标定过程相同。
[0031]所有标定结束后，由所述CPU发出指令打开第七电磁阀DF7，关闭第八电磁阀DF8，恢复CEMS的正常工作。
[0032]在本实施案例中，给出的是对第一至第四标定气体瓶中的气体依次进行标定的过程，本发明也可以采用以下六种标定模式(即抽查模式):
1.只对第一和第二标定气体瓶中的标准气体进行标定。
[0033]2.只对第一和第三标定气体瓶中的标准气体进行标定。
[0034]3.只对第一和第四标定气体瓶中的标准气体进行标定。
[0035]4.只对第一、第二、第三标定气体瓶中的标准气体进行标定。
[0036]5.只对第一、第二、第四标定气体瓶中的标准气体进行标定。
[0037]6.只对第一、第三、第四标定气体瓶中的标准气体进行标定。
[0038]该设备具备立即抽查启动和定时启动方式，并可以通过平台软件进行远程控制抽查。
[0039]上述六种标定模式的标定与上述实施案例中的标定过程相同。
【权利要求】
1.一种对烟气在线监测系统进行远程抽查、监控的自动抽查系统，其特征在于包括第一至第四标定气体瓶(1-1、2-1、3-1、4-1)、标定气体管路、气泵QB、气泵管路(7)、烟气管路(9 )、烟气排放管路(11)和自动控制子系统； 所述标定气体管路包括第一至第四支管路(1、2、3、4)、汇流管路(5)和总送气管路(6);第一至第四支管路(1、2、3、4)的一端分别依次与第一至第四标定气体瓶(1-1、2-1、3-1、4-1)的出气口相连通，它们的另一端分别通过三通与汇流管路(5)相连通，所述汇流管路(5)通过三通与总送气管路(6)的一端相连通； 在第一至第四节管路(1、2、3、4)上分别依次装有压力传感器、减压阀、电磁阀和单向阀；在总送气管路(6)上依次装有流量计(6-1)和第五电磁阀DF5 ;所述总送气管路(6)、烟气管路(9)、气泵管路(7)和烟气在线监测系统(12)的监测子系统(12-1)的烟气进气管(12-1-1)四者通上四通(8)相连接，所述气泵管路(7)的进气口与气泵QB的出气口相连通，在气泵管路(7)上装有第六电磁阀DF6 ;在烟气管路(9)上装有第七电磁阀DF7 ； 所述烟气管路(9)、烟气排放管路(11)和烟气在线监测系统(12)的烟气预处理子系统(12-2)的烟气出气管(12-2-1)三者通过三通(10)相连接；在所述烟气排放管路(11)上装有第八电磁阀DF8;所述第七电磁阀DF7为常开电磁阀，其他7个电磁阀为常闭电磁阀； 所述自动控制子系统包括CPU、电磁阀及气泵控制电路、所述压力传感器、第一 I/V变换电路、标定后位号I/V变换电路、显示屏和移动通信模块DTU ； 所述CPU按所述各电磁阀及气泵动作的先后次序输出相应的时序指令，经所述电磁阀及气泵控制电路驱动所述各电磁阀及气泵依次动作；经过标定的信号由所述烟气在线监测系统(12)输出后，经标定的信号I/V变换电路送至所述CPU，所述CPU相应输出端接显示屏；所述压力传感器的输出经第一 I/V变换电路接所述CPU的相应输入端； 所述移动通信模块DTU与所述显示屏的相应端口相连接，所述移动通信模块DTU通过移动互联网与省环保监测平台相连接。
2.根据权利要求1所述的一种对烟气在线监测系统进行远程抽查、监控的自动抽查系统，其特征在于:在第一支管路(I)上依次装有第一压力传感器P1、第一减压阀(1-2)、第一电磁阀DF1、第一单向阀(1-3)； 在第二支管路(2)上依次装有第二压力传感器P2、第二减压阀(2-2)、第二电磁阀DF2、第二单向阀(2-3)； 在第三支管路(3)上依次装有第三压力传感器P3、第三减压阀(3-2)、第三电磁阀DF3、第三单向阀(3-3)； 在第四支管路(4)上依次装有第四压力传感器P4、第四减压阀(4-2)、第四电磁阀DF4、第四单向阀(4-3)。
3.根据权利要求1所述的一种对烟气在线监测系统进行远程抽查、监控的自动抽查系统，其特征在于:所述电磁阀及气泵控制电路由第一驱动芯片U1、第二驱动芯片U2、继电器J1-J9、所述电磁阀DFl—DF8、所述气泵QB组成； 所述第一驱动芯片Ul的输入端I一7脚分别接所述CPU的相应输出端，所述继电器J1-J7的一端依次接第一驱动芯片Ul的16 —10脚，所述继电器Jl一J7的另一端分别接+5V ； 所述第二驱动芯片U2的输入端I一2脚分别接所述CPU的相应输出端，所述继电器J8-J9的一端分别接所述第二驱动芯片U2的输出端16 —15脚，所述继电器J8 — J9的另一端分别接+5V ； 所述第一至第八电磁阀DFl—DF8的线圈的一端分别接+24V，它们的另一端依次经过继电器Jl一 J8的常开触点Jl-1一 J8-1接地；所述气泵QB的电源端与继电器J9的常开触点J9一 I串联后接在+24V与地之间。
4.根据权利要求书3所述的一种对烟气在线监测系统进行远程抽查、监控的自动抽查系统，其特征在于:所述标定后信号ΙΛ转换电路为三路结构相同电路，它们的输入端分别接烟气在线检测系统(10)的标定后信号输出端，即S02、N0、02三个信号输出端；其中SO2信号输出端接第一路标定后信号I/V变换电路的输入端，所述第一路标定后信号I/U变换电路由电阻R9 — RlO、电容C9一ClO组成；电阻RlO接在所述SO2信号输出端与地之间，电阻R9与电容C9一ClO构成型滤波器并与电阻RlO并联。
5.根据权利要求4所述的一种对烟气在线监测系统进行远程抽查、监控的自动抽查系统，其特征在于:所述第一 I/U变换电路为四路结构相同的电路，并且与所述标定后信号I/V变换电路的结构相同，所述四路Ι/v变换电路的输入端分别依次接第一至第四压力传感器Pl—P4的输出端，它们的输出端分别接所述CPU的输入端19一22脚。
【文档编号】G01N33/00GK104237473SQ201410551562
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】赵建国, 王丽辉 申请人:赵建国