[发明专利]一种污染物排放监测装置及系统

说明书

技术领域

本发明属于污染物监测领域，特别涉及一种污染物排放监测装置及系统。本发明提供一种包含多种数据传输方式、适用于多种应用场景的污染物排放监测系统，实现染物排放的实时监测、网络发布和超限提醒。

背景技术

环境污染问题自80年代以来影响日益突出，已成为不可忽视的全球性问题。通过对污染物排放进行监测能够得到最直接的污染排放情况，为环境管理、污染源控制、环境规划提供科学依据。

现有的污染物排放监测技术主要有人工定期监测和在线监测。人工监测方式是定期安排人员到污染物排放点进行取样和检测，然后将检测结果上报。而在线监测方式则是通过监测装置自动对被测量进行连续检测，然后通过通信网络上传监测结果。

人工监测方式数据上报延迟大，采样频率低，无法得到短时间内的污染物排放变化趋势，而且容易引入人为误差。在环境恶劣和位置偏远地区难以通过人工方式实施监测。而现有的污染物排放在线监测装置网络功能比较单一，往往只针对特定应用场合。如果需要进行监测的污染物种类多、范围大、监测点分布不均，则现有在线监测系统难以应对。

发明内容

本发明针对上述缺陷公开了一种污染物排放监测装置及系统，提供了一种组网灵活、广泛适用的分布式实时污染物排放监测装置及系统，实现了对多种监测部署场景的系统整合。

一种污染物排放监测装置为完整污染物排放监测装置、第1独立监测装置、第1协作监测装置或第1汇聚节点监测装置；

完整污染物排放监测装置的结构如下：传感单元、接口电路和处理器依次串联连接，处理器分别连接现场通信模块、远程通信模块、时钟芯片和存储器，电源的一端接外接电源，另一端分别连接传感单元、接口电路、处理器、现场通信模块、远程通信模块、时钟芯片和存储器；

第1独立监测装置是在完整污染物排放监测装置中去掉现场通信模块而形成的装置；第1独立监测装置通过远程通信模块直接向数据中心发送监测数据；

第1协作监测装置是在完整污染物排放监测装置中去掉远程通信模块而形成的装置；第1协作监测装置通过现场通信模块向第1汇聚节点监测装置传输监测数据；

第1汇聚节点监测装置或者与完整污染物排放监测装置具有相同的结构，或者是在完整污染物排放监测装置中去掉传感单元和接口电路而形成的装置。

所述传感单元用于检测被测污染物，将被测量转换为电信号输出；传感单元为敏感元件、传感器或变送器；

所述接口电路用于将传感单元的输出信号调理、转化为能够被处理器处理的数字信号；接口电路包括电压信号接口电路、电流信号接口电路、频率信号接口电路和串行数字信号接口电路。

所述电压信号接口电路由滤波电路、放大电路和模数转换电路依次串联构成；滤波电路将电压信号中的干扰和噪声滤除；放大电路改变电压信号的幅值，并减小信号的输出阻抗从而减轻后续电路对输入电压信号的影响；模数转换电路将经过前级调理后的模拟电压信号转换为数字信号；模数转换电路的输出数字信号采用串行或并行方式接入处理器；

所述电流信号接口电路是在电压接口电路的前端增加电流-电压转换电路而形成的，电流信号接口电路首先将电流信号转化为电压信号，再按照电压信号接口电路对转换后的电压信号进行调理和转换。

所述频率信号接口电路由滤波电路、电压转换电路和定时/计数电路依次串联构成；滤波电路将频率信号中的干扰和噪声滤除；电压转换电路将输入频率信号电压转换为与计数器匹配的电压；定时/计数电路用于计算频率信号的频率值。定时/计数电路输出数字信号接入处理器。

所述串行数字信号接口电路由电平转换电路和电压隔离环节构成；电平转换电路用于将输入串行信号电平转换为与处理器匹配的电平；电压隔离电路用于对传感单元和处理器的信号进行隔离，防止其相互干扰。

所述现场通信模块用于在污染物排放监测装置之间传输数据；现场通信模块为ZigBee通信模块或CAN通信模块；ZigBee通信模块用于组建无线传感器网络，实现距离在100m以内、通信能耗在100mW以下的多跳无线通信；所述CAN通信模块用于通过CAN总线以有线方式传输现场监测数据；

所述远程通信模块用于在污染物排放监测装置与数据中心之间传输监测数据，远程通信模块为GSM/GPRS通信模块或以太网通信模块；