一種環(huán)保設(shè)備運(yùn)行記錄儀的研制

由于缺乏對污染處理設(shè)施運(yùn)行狀況和污染排放指標(biāo)監(jiān)控手段,影響了環(huán)保部門監(jiān)督管理力度。我們研制開發(fā)了系列化的環(huán)保設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)工作穩(wěn)定、記錄數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、存儲容量大、組網(wǎng)方便,已被多家環(huán)保監(jiān)理部門采用,取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 系統(tǒng)組成及主要功能

環(huán)保設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)由環(huán)保設(shè)備運(yùn)行記錄儀、讀碼器和管理計算機(jī)組成。記錄儀安裝于環(huán)保設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場,全天候監(jiān)測并記錄環(huán)保設(shè)備的運(yùn)行狀況和主要污染物排放指標(biāo);讀碼器用于控制和操作記錄儀的運(yùn)行及對記錄儀進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取;管理計算機(jī)用于對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、報表、存儲及查詢。記錄儀既可單機(jī)運(yùn)行,也可組成區(qū)域性環(huán)保監(jiān)測網(wǎng),如圖1所示。

記錄儀是整個系統(tǒng)的核心,其主要功能如下:

(1)記錄儀共8個數(shù)據(jù)采集通道,可接受來自現(xiàn)場儀表或傳感器輸出的4～20mA(或0～10mA)的電流信號。每一通道可根據(jù)監(jiān)視對象自由設(shè)定為開關(guān)量通道(實時記錄環(huán)保設(shè)備開機(jī)/關(guān)機(jī)運(yùn)行情況)、累積量通道(如對排放的污水流量進(jìn)行累積)或瞬時量通道(記錄排放污染物濃度)。

(2)記錄儀能產(chǎn)生本身的運(yùn)行記錄(記錄儀上電/掉電時間)。

(3)可通過讀碼器或管理計算機(jī)設(shè)定被監(jiān)測環(huán)保設(shè)備的工作電流范圍,對被監(jiān)測環(huán)保設(shè)備的工作電流發(fā)出超限報警。

(4)記錄儀提供了與管理計算機(jī)和讀碼器通訊的標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口。

(5)記錄儀內(nèi)置通用MODEM及MODEM控制器,可與管理計算機(jī)遠(yuǎn)程通訊。

2 硬件設(shè)計

根據(jù)功能要求和記錄儀的工作特點,我們在設(shè)計時主要從記錄儀運(yùn)行可靠性、記錄數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性及數(shù)據(jù)存儲容量三個方面考慮。記錄儀采用ATMEL公司的AT89C52 單片機(jī),片內(nèi)集成了8K FLASH 程序存儲器,不需外擴(kuò)程序存儲器,提高了系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。圖2給出了記錄儀的結(jié)構(gòu)框圖。

2.1 數(shù)據(jù)采集通道

數(shù)據(jù)采集通道A/D轉(zhuǎn)換器選用了美國TI公司的高性能10位串行A/D轉(zhuǎn)換器TLC1549,該A/D轉(zhuǎn)換器為CMOS工藝,采樣頻率可達(dá)40kHz，具有較寬的工作電壓范圍(3～6V，典型值為5V),功耗低,與單片機(jī)接口簡單,占用資源少(三線接口)。

2.2 實時時鐘

為了能準(zhǔn)確記錄環(huán)保設(shè)備的開機(jī)/關(guān)機(jī)時間,記錄儀采用了廣泛應(yīng)用于各類工控儀表中的DALLAS日歷芯片DS12887。DS12887內(nèi)置電池和晶振,可直接掛在單片機(jī)數(shù)據(jù)總線上,運(yùn)行穩(wěn)定性好、精度高,免維護(hù)時間可達(dá)10年以上,滿足了記錄儀對時間的要求。并且其內(nèi)部有可掉電記憶的114字節(jié)RAM,為記錄儀的掉電系統(tǒng)維護(hù)提供了方便。