由于缺乏對污染處理設施運行狀況和污染排放指標監控手段,影響了環保部門監督管理力度。我們研制開發了系列化的環保設備運行監測系統。本系統工作穩定、記錄數據準確、存儲容量大、組網方便,已被多家環保監理部門采用,取得了良好的社會效益和經濟效益。

1 系統組成及主要功能

環保設備運行監測系統由環保設備運行記錄儀、讀碼器和管理計算機組成。記錄儀安裝于環保設備運行現場,全天候監測并記錄環保設備的運行狀況和主要污染物排放指標;讀碼器用于控制和操作記錄儀的運行及對記錄儀進行數據讀取;管理計算機用于對原始數據進行統計、報表、存儲及查詢。記錄儀既可單機運行,也可組成區域性環保監測網,如圖1所示。

記錄儀是整個系統的核心,其主要功能如下:

(1)記錄儀共8個數據采集通道,可接受來自現場儀表或傳感器輸出的4～20mA(或0～10mA)的電流信號。每一通道可根據監視對象自由設定為開關量通道(實時記錄環保設備開機/關機運行情況)、累積量通道(如對排放的污水流量進行累積)或瞬時量通道(記錄排放污染物濃度)。

(2)記錄儀能產生本身的運行記錄(記錄儀上電/掉電時間)。

(3)可通過讀碼器或管理計算機設定被監測環保設備的工作電流范圍,對被監測環保設備的工作電流發出超限報警。

(4)記錄儀提供了與管理計算機和讀碼器通訊的標準RS-232接口。

(5)記錄儀內置通用MODEM及MODEM控制器,可與管理計算機遠程通訊。

2 硬件設計

根據功能要求和記錄儀的工作特點,我們在設計時主要從記錄儀運行可靠性、記錄數據準確性及數據存儲容量三個方面考慮。記錄儀采用ATMEL公司的AT89C52 單片機,片內集成了8K FLASH 程序存儲器,不需外擴程序存儲器,提高了系統的運行穩定性。圖2給出了記錄儀的結構框圖。

2.1 數據采集通道

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

2.2 實時時鐘

為了能準確記錄環保設備的開機/關機時間,記錄儀采用了廣泛應用于各類工控儀表中的DALLAS日歷芯片DS12887。DS12887內置電池和晶振,可直接掛在單片機數據總線上,運行穩定性好、精度高,免維護時間可達10年以上,滿足了記錄儀對時間的要求。并且其內部有可掉電記憶的114字節RAM,為記錄儀的掉電系統維護提供了方便。