VOCs末端治理在线监测与控制系统集成
发布时间：2020-08-31 19:09
挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,以下简称VOCs)大量排放是造成雾霾等大气环境污染的重要原因,随着近年来VOCs控制相关法律法规日趋完善,VOCs治理与监控问题成了当前的一个研究热点。目前工业废气VOCs末端治理设备已得到大量应用,但大部分末端治理设备的运行状态做不到实时监测,并且末端治理设备的治理效果监测目前由于多方面原因还没有普及。本文以一套洗涤+等离子体组合VOCs废气末端治理设备为例,基于PLC设计了等离子体处理装置的模糊控制方案和风机变频调速方案。本文针对目前末端治理设备运行状态和治理效果的实时监测以及小型PLC控制装置模拟量采集成本高的问题,在不增加末端治理设备复杂性的前提下,基于单片机设计具有实时在线VOCs检测和本地数据接入物联网功能的数采仪(以下简称数采仪),并将数采仪嵌入PLC控制装置中,实现VOCs末端治理设备的控制、数据采集、物联网接入和远程监控的集成。针对小型PLC控制装置中模拟量数据采集成本高的问题,利用数采仪采集模拟量,并构建通信网络实现数采仪和PLC之间的数据共享;针对VOCs末端治理设备数据接入物联网的需求,集成了ESP8266模块+无线路由器和移动通信模块两种入网方式。其中ESP8266模块+无线路由器入网方式中ESP8266模块作为站点,无线路由器建立Wi-Fi热点并接入物联网。移动通信模块入网方式中,移动通信模块插上SIM(Subscriber Identification Module)卡实现数据联网。本文提出了一种低成本的VOCs末端治理设备和数据采集传输设备集成方案、一种灵活方便的本地数据接入物联网方案以及一种低成本的小型PLC控制装置模拟量采集方案。选用ESP8266模块+无线路由器和贝壳物联网搭建实验测试平台。测试结果表明:(1)低成本实现VOCs末端治理设备数据采集传输功能的集成是可行的,并能通过智能手机或者PC实时远程监控VOCs末端治理设备运行状态和治理效果;(2)利用数采仪和PLC构建数据通信网络,实现数采仪采集模拟量数据共享给PLC是可行的;(3)利用ESP8266模块+无线路由器实现数据接入物联网是可行的。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X701;X84
【部分图文】：
1.1 研究背景与意义随着人们对高质量生活水平的不断追求，促使社会工业生产的快速发展。然而快速扩张的工业生产引起的环境污染问题也愈发严重，尤其是近年来中国爆发的雾霾和 PM2.5 问题，已经严重地影响了人们的日常生活，图 1.1 是雾霾中的城市。为解决此类大气环境问题，国内先后将烟粉尘、二氧化硫、氮氧化物、VOCs 作为重点治理控制物添加到大气污染防治体系。二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘以及 VOCs都是造成大气 PM2.5 污染和臭氧污染的重要前体物，目前国内针对二氧化硫、氮氧化物以及烟粉尘的治理与控制取得了良好的效果，但 VOCs 排放量仍呈增长趋势[1]。根据工业和信息化部的统计，国内目前 VOCs 年排放量超过 3000 多万吨。VOCs 不但会对大气造成污染，而且 VOCs 对人体也有很大的危害性，VOCs 中有许多种类具有毒性、致癌性，危害人体主要器官以及神经系统，暴露或者接触这些VOCs 废气可能会造成急性或者慢性中毒，甚至诱发突变和癌症。此外，某些种类的 VOCs 物质散发出的恶臭气味，也影响到了人们正常的生活和生产。为了改善人们的生产环境和生活环境质量，迫切需要加大对 VOCs 排放治理的力度[2-7]。
图 1.2 环保设备事故现场Fig 1.2 Accident of Environmental Protection Equipment目前集成远程实时监控功能的 VOCs 末端治理设备价钱太高，一般的企业负担不起或者不愿意负担，而独立的数据采集设备和 VOCs 末端治理设备之间的兼容性不好，价格还较高。这些原因导致部署的 VOCs 末端治理设备大部分都做不到运行状态和治理效果实时监控。由上可知，研究 VOCs 末端治理设备低成本集成远程实时监控功能能够解决 VOCs 末端治理设备实时监控功能普及率不高的问题、企业负担成本问题和提高设备安全性，具有一定的现实意义。1.3 远程在线监控系统1.3.1 远程在线监控系统远程监控系统包括现场设备、数据传输网络、远程监控中心。现场设备包括工业现场的处理设备，控制器等，其主要负责数据信息的采集和响应监控中心的指令数据传输网络主要指可以将现场设备数据接入互联网，主要负责现场与远程监控中心的数据传输；监控中心负责获取、保存并查看现场监控设备上传的数据并可以
发出了一套实验性的系统，这个实验性系统被称为 Testbed。基于 Internet 网络，Testbed 系统具备初级的在线监控和远程诊断能力。此外，一些致力于远程监控技术发展和推广的国际组织例如 COMADEM（Condition Monition an EngineeringManagement）也很积极，这些国际组织并为远程监控技术制定了一些标准[10-13]。国内也积极展开了对远程监测技术的研究。生态环境部 2007 年颁布了《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》（HJ/T 76 2007），为接入国家烟气监测网络的烟气排放连续监测系统制定了技术要求标准，以及在 2017 年修订了《污染物在线监控（监测）系统数据传输标准》（HJ212-2017），规定了污染物在线监控系统与环保监控中心的数据传输标准。国内环保数据采集传输仪有广州博控公司的 K37、江苏三希公司的 C&M3000 型和北京万维盈创公司的 W5100HB-III 等。国内还有一些公司提供 VOCs 在线监测仪，西安聚能仪器有限公司设计的固定污染源 TVOC 在线监测仪，上海兰宝环保公司推出的 VOCs 在线监测仪。但是目前国内集成设备运行状态和治理效果远程实时监控的 VOCs 末端治理设备还比较少见。比较常见的 VOCs 末端治理设备都需要另配环保数据采集传输仪等来实现设备的在线监测功能，此外另配的这类仪器价格普遍较高。
本文编号：2809214
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X701;X84
【部分图文】：
1.1 研究背景与意义随着人们对高质量生活水平的不断追求，促使社会工业生产的快速发展。然而快速扩张的工业生产引起的环境污染问题也愈发严重，尤其是近年来中国爆发的雾霾和 PM2.5 问题，已经严重地影响了人们的日常生活，图 1.1 是雾霾中的城市。为解决此类大气环境问题，国内先后将烟粉尘、二氧化硫、氮氧化物、VOCs 作为重点治理控制物添加到大气污染防治体系。二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘以及 VOCs都是造成大气 PM2.5 污染和臭氧污染的重要前体物，目前国内针对二氧化硫、氮氧化物以及烟粉尘的治理与控制取得了良好的效果，但 VOCs 排放量仍呈增长趋势[1]。根据工业和信息化部的统计，国内目前 VOCs 年排放量超过 3000 多万吨。VOCs 不但会对大气造成污染，而且 VOCs 对人体也有很大的危害性，VOCs 中有许多种类具有毒性、致癌性，危害人体主要器官以及神经系统，暴露或者接触这些VOCs 废气可能会造成急性或者慢性中毒，甚至诱发突变和癌症。此外，某些种类的 VOCs 物质散发出的恶臭气味，也影响到了人们正常的生活和生产。为了改善人们的生产环境和生活环境质量，迫切需要加大对 VOCs 排放治理的力度[2-7]。
图 1.2 环保设备事故现场Fig 1.2 Accident of Environmental Protection Equipment目前集成远程实时监控功能的 VOCs 末端治理设备价钱太高，一般的企业负担不起或者不愿意负担，而独立的数据采集设备和 VOCs 末端治理设备之间的兼容性不好，价格还较高。这些原因导致部署的 VOCs 末端治理设备大部分都做不到运行状态和治理效果实时监控。由上可知，研究 VOCs 末端治理设备低成本集成远程实时监控功能能够解决 VOCs 末端治理设备实时监控功能普及率不高的问题、企业负担成本问题和提高设备安全性，具有一定的现实意义。1.3 远程在线监控系统1.3.1 远程在线监控系统远程监控系统包括现场设备、数据传输网络、远程监控中心。现场设备包括工业现场的处理设备，控制器等，其主要负责数据信息的采集和响应监控中心的指令数据传输网络主要指可以将现场设备数据接入互联网，主要负责现场与远程监控中心的数据传输；监控中心负责获取、保存并查看现场监控设备上传的数据并可以
发出了一套实验性的系统，这个实验性系统被称为 Testbed。基于 Internet 网络，Testbed 系统具备初级的在线监控和远程诊断能力。此外，一些致力于远程监控技术发展和推广的国际组织例如 COMADEM（Condition Monition an EngineeringManagement）也很积极，这些国际组织并为远程监控技术制定了一些标准[10-13]。国内也积极展开了对远程监测技术的研究。生态环境部 2007 年颁布了《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》（HJ/T 76 2007），为接入国家烟气监测网络的烟气排放连续监测系统制定了技术要求标准，以及在 2017 年修订了《污染物在线监控（监测）系统数据传输标准》（HJ212-2017），规定了污染物在线监控系统与环保监控中心的数据传输标准。国内环保数据采集传输仪有广州博控公司的 K37、江苏三希公司的 C&M3000 型和北京万维盈创公司的 W5100HB-III 等。国内还有一些公司提供 VOCs 在线监测仪，西安聚能仪器有限公司设计的固定污染源 TVOC 在线监测仪，上海兰宝环保公司推出的 VOCs 在线监测仪。但是目前国内集成设备运行状态和治理效果远程实时监控的 VOCs 末端治理设备还比较少见。比较常见的 VOCs 末端治理设备都需要另配环保数据采集传输仪等来实现设备的在线监测功能，此外另配的这类仪器价格普遍较高。
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 陈雷;刘嘉勇;;基于HTTP协议的POST数据分析与还原[J];通信技术;2011年04期
本文编号：2809214
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/2809214.html
