揮發(fā)性有機物(Volatile Organic Compounds,以下簡稱VOCs)大量排放是造成霧霾等大氣環(huán)境污染的重要原因,隨著近年來VOCs控制相關法律法規(guī)日趨完善,VOCs治理與監(jiān)控問題成了當前的一個研究熱點。目前工業(yè)廢氣VOCs末端治理設備已得到大量應用,但大部分末端治理設備的運行狀態(tài)做不到實時監(jiān)測,并且末端治理設備的治理效果監(jiān)測目前由于多方面原因還沒有普及。本文以一套洗滌+等離子體組合VOCs廢氣末端治理設備為例,基于PLC設計了等離子體處理裝置的模糊控制方案和風機變頻調速方案。本文針對目前末端治理設備運行狀態(tài)和治理效果的實時監(jiān)測以及小型PLC控制裝置模擬量采集成本高的問題,在不增加末端治理設備復雜性的前提下,基于單片機設計具有實時在線VOCs檢測和本地數據接入物聯網功能的數采儀(以下簡稱數采儀),并將數采儀嵌入PLC控制裝置中,實現VOCs末端治理設備的控制、數據采集、物聯網接入和遠程監(jiān)控的集成。針對小型PLC控制裝置中模擬量數據采集成本高的問題,利用數采儀采集模擬量,并構建通信網絡實現數采儀和PLC之間的數據共享;針對VOCs末端治理設備數據接入物聯網的需求,集成了ESP8266模塊+無線路由器和移動通信模塊兩種入網方式。其中ESP8266模塊+無線路由器入網方式中ESP8266模塊作為站點,無線路由器建立Wi-Fi熱點并接入物聯網。移動通信模塊入網方式中,移動通信模塊插上SIM(Subscriber Identification Module)卡實現數據聯網。本文提出了一種低成本的VOCs末端治理設備和數據采集傳輸設備集成方案、一種靈活方便的本地數據接入物聯網方案以及一種低成本的小型PLC控制裝置模擬量采集方案。選用ESP8266模塊+無線路由器和貝殼物聯網搭建實驗測試平臺。測試結果表明:(1)低成本實現VOCs末端治理設備數據采集傳輸功能的集成是可行的,并能通過智能手機或者PC實時遠程監(jiān)控VOCs末端治理設備運行狀態(tài)和治理效果;(2)利用數采儀和PLC構建數據通信網絡,實現數采儀采集模擬量數據共享給PLC是可行的;(3)利用ESP8266模塊+無線路由器實現數據接入物聯網是可行的。
【學位單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X701;X84
【部分圖文】：

1.1 研究背景與意義隨著人們對高質量生活水平的不斷追求，促使社會工業(yè)生產的快速發(fā)展。然而快速擴張的工業(yè)生產引起的環(huán)境污染問題也愈發(fā)嚴重，尤其是近年來中國爆發(fā)的霧霾和 PM2.5 問題，已經嚴重地影響了人們的日常生活，圖 1.1 是霧霾中的城市。為解決此類大氣環(huán)境問題，國內先后將煙粉塵、二氧化硫、氮氧化物、VOCs 作為重點治理控制物添加到大氣污染防治體系。二氧化硫、氮氧化物、煙粉塵以及 VOCs都是造成大氣 PM2.5 污染和臭氧污染的重要前體物，目前國內針對二氧化硫、氮氧化物以及煙粉塵的治理與控制取得了良好的效果，但 VOCs 排放量仍呈增長趨勢[1]。根據工業(yè)和信息化部的統(tǒng)計，國內目前 VOCs 年排放量超過 3000 多萬噸。VOCs 不但會對大氣造成污染，而且 VOCs 對人體也有很大的危害性，VOCs 中有許多種類具有毒性、致癌性，危害人體主要器官以及神經系統(tǒng)，暴露或者接觸這些VOCs 廢氣可能會造成急性或者慢性中毒，甚至誘發(fā)突變和癌癥。此外，某些種類的 VOCs 物質散發(fā)出的惡臭氣味，也影響到了人們正常的生活和生產。為了改善人們的生產環(huán)境和生活環(huán)境質量，迫切需要加大對 VOCs 排放治理的力度[2-7]。

圖 1.2 環(huán)保設備事故現場Fig 1.2 Accident of Environmental Protection Equipment目前集成遠程實時監(jiān)控功能的 VOCs 末端治理設備價錢太高，一般的企業(yè)負擔不起或者不愿意負擔，而獨立的數據采集設備和 VOCs 末端治理設備之間的兼容性不好，價格還較高。這些原因導致部署的 VOCs 末端治理設備大部分都做不到運行狀態(tài)和治理效果實時監(jiān)控。由上可知，研究 VOCs 末端治理設備低成本集成遠程實時監(jiān)控功能能夠解決 VOCs 末端治理設備實時監(jiān)控功能普及率不高的問題、企業(yè)負擔成本問題和提高設備安全性，具有一定的現實意義。1.3 遠程在線監(jiān)控系統(tǒng)1.3.1 遠程在線監(jiān)控系統(tǒng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)包括現場設備、數據傳輸網絡、遠程監(jiān)控中心�，F場設備包括工業(yè)現場的處理設備，控制器等，其主要負責數據信息的采集和響應監(jiān)控中心的指令數據傳輸網絡主要指可以將現場設備數據接入互聯網，主要負責現場與遠程監(jiān)控中心的數據傳輸；監(jiān)控中心負責獲取、保存并查看現場監(jiān)控設備上傳的數據并可以

發(fā)出了一套實驗性的系統(tǒng)，這個實驗性系統(tǒng)被稱為 Testbed�；� Internet 網絡，Testbed 系統(tǒng)具備初級的在線監(jiān)控和遠程診斷能力。此外，一些致力于遠程監(jiān)控技術發(fā)展和推廣的國際組織例如 COMADEM（Condition Monition an EngineeringManagement）也很積極，這些國際組織并為遠程監(jiān)控技術制定了一些標準[10-13]。國內也積極展開了對遠程監(jiān)測技術的研究。生態(tài)環(huán)境部 2007 年頒布了《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法》（HJ/T 76 2007），為接入國家煙氣監(jiān)測網絡的煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)制定了技術要求標準，以及在 2017 年修訂了《污染物在線監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數據傳輸標準》（HJ212-2017），規(guī)定了污染物在線監(jiān)控系統(tǒng)與環(huán)保監(jiān)控中心的數據傳輸標準。國內環(huán)保數據采集傳輸儀有廣州博控公司的 K37、江蘇三希公司的 C&M3000 型和北京萬維盈創(chuàng)公司的 W5100HB-III 等。國內還有一些公司提供 VOCs 在線監(jiān)測儀，西安聚能儀器有限公司設計的固定污染源 TVOC 在線監(jiān)測儀，上海蘭寶環(huán)保公司推出的 VOCs 在線監(jiān)測儀。但是目前國內集成設備運行狀態(tài)和治理效果遠程實時監(jiān)控的 VOCs 末端治理設備還比較少見。比較常見的 VOCs 末端治理設備都需要另配環(huán)保數據采集傳輸儀等來實現設備的在線監(jiān)測功能，此外另配的這類儀器價格普遍較高。

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 陳雷;劉嘉勇;;基于HTTP協(xié)議的POST數據分析與還原[J];通信技術;2011年04期

本文編號：2809214