CN105334785A - 一种生物处理有机废气的设施监控终端 - Google Patents

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沈红池
陈萍
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Abstract

本发明公开了一种生物处理工业有机废气的设施监控终端，主要针对政府环保及相关监管部门监控中小企业工业废气处理设施是否正常开机运行这一难题，将具有电信号采集与无线传输功能的智能终端并联接入生物处理废气的设施的控制***，定时采集控制***开关量信号和用电设备电磁感应信号，判定设备的运行工况。通过GPRS无线通讯模块，将智能终端采集并处理的废气处理设施运行工况数据，以手机短消息的形式发送至政府及相关监管部门的接收终端，从而实现对生物处理工业有机废气设施的远程监管。该终端具有设备制造成本低、环境适应性强、对接收设备要求低等特点，使用者只要处于GPRS信号范围内，即可接收到智能终端发出的信息，不受时空限制。

Description

一种生物处理有机废气的设施监控终端
一、技术领域
本发明涉及废气处理技术领域，具体涉及一种生物处理有机废气的设施监控终端。
二、背景技术
工业有机废气是指由工厂产生并排放的含有烃类、芳烃类、醇类、醛类、酮类、酯类、胺类、有机酸等多种有机物质的废气。这些有机物中的丙烷、正己烷、甲醛、氯乙烯、苯、多环芳烃、乙酸乙酯等物质会污染环境和对人体健康造成危害。工业有机废气能在光照下生成光化学烟雾，对人体呼吸***和眼睛产生伤害，大多数的气体都有浓烈的臭味，会造成工厂周围居民的不适，甚至中毒。高浓度的有机废气容易发生***，危险性较大，所以需要有效的方法来处理这些工业有机废气。目前工业上采用燃烧法、活性炭吸附法和生物法等进行有机废气的处理，其中生物法是一种国内外较为广泛的低浓度有机废气处理方法。其过程主要是：废气通过鼓风机从底部排入生物滤池，氧气经由曝气头从下往上曝气。气体中的有机物质被附着在填料表面的微生物所吸附分解成CO2，SO2等物质溶于水中，从而达到净化的目的，净化的气体可以直接排入空气。吸收了有机物的水通过渗水口渗出，补充水通过水泵抽入滤池。
由于环保意识淡薄，尽管国家有多种环保保护法律、法规及规定约束，但我国很多环保设施仍是被动地在政府环保及相关部门的监督下运行。有很多这样的企业，其废气环保设施往往是白天开、晚上关，或者是检查时开、不检查时不开，政府环保及相关监管部门对其环保设施的监管或监督则是鞭长莫及。尤其是有机废气处理设施尤为普遍。相比较大中型城市污水处理厂、工业园区污水处理厂、大中型电厂、水泥厂及冶金企业等，由于处理规模大、污染物产生量多，这些污染处理设施一般建有在线设备，政府及相关监管部门可以通过在线设施获取相关实时工艺运行数据，从而实时监控其运行工况、处理效能和达标排放情况。对于一些中小企业来说，有机废气治理是很难做到的。这些在线监控设备大多价格昂贵、运行成本高、而且需要专门技术人员进行管理维护。尽管这些环保设施规模不大，但其如果不正常运行，又对环境影响极大，尤其是中小化工企业和村镇污水处理设施。例如，以年产油漆4000吨涂料企业为例，其有机废气污染物排放量(甲苯、二甲苯等)一般约为10吨/年左右，从量上而言，虽然不大，如不处理，其对环境及人类健康影响则很大。
三、发明内容
鉴于上述政府环保及相关监管部门难以监控中小企业环保设施是否正常开机运行这些难题，本发明提供一种基于GPRS数据传输的智能终端，实现对环保设施的在线实时监管或监督。
生物处理有机废气设施现有的用电单元主要包括鼓风机继电器(开关)6、曝气装置继电器(开关)7、阀门继电器(开关)8、水泵继电器(开关)9，其控制***(即开关柜)主要由鼓风机电机传感器10、曝气装置电机传感器11、阀门电机传感器12、水泵电机传感器13组成。通过实时采集上述这些设施的运行状态，即可有效的监管或监督生物处理有机废气的处理设施的运行工况。
本发明的主要原理是：通过开发具有电信号采集与无线传输功能的智能终端，将其并联接入有机废气处理的控制***(即开关柜)，从而实时采集控制***的开关量信号(即判断有机废气处理设施何时关、何时开及通电时长)，并同步利用电器设备的电磁学效应理论，通过电磁感应传感器感知智能设备的电磁感应电流和电压，从而判定设备是否运转，通过智能终端内部的微型计算机(CPU)，利用给定数学模型判定设备的运行工况。再通过GPRS无线通讯模块，将智能终端采集并处理的环保设施运行工况数据，以手机短消息的形式发送至政府及相关监管部门的接收终端，该终端可以为普通手机、智能手机、电脑或iPad等其他智能终端，从而实现对该设施远程监管或监督。
本发明具有以下优点
(1)本终端成本低、技术原理简单、相关配件耗材少，所有电子器件均可从普通电子商品市场购得；
(2)本终端仅监控生物处理有机废气设施运行工况，不采集相关环保污染物指标数据。因此，没有污染物监测传感器的投入，因而本机投入成本低、自动运行，且无运行成本、无需专人管理维护等。
(3)本终端与现有设备并联接入，不破坏、不影响、不干扰既有生物处理如VOC等废气设施控制***的正常运行，实现与既有设备控制***的100％兼容和无缝对接。
(4)本终端体积小、环境要求低，可直接放置于现有电气控制柜中，可直接从电子商品市场购买，无需定制、加工，具有信号传输可靠及数据传输费用低等优点。由于利用GPRS公共数据传输平台，因而对数据传输没有硬件设施要求，即凡是有手机信号的地方均可安装、使用。
(5)本终端对接收设备要求低，任何手机电脑及其他GPRS终端均可接收，基本不需投入专门费用购置接收终端，方便众多相关监管人员同时使用。由于利用GPRS公共数据传输平台，使用者只要处于GPRS信号范围内，均可接收到智能终端发出的信息，不受时空限制。
四、附图说明
图1为本发明的示意图。
1.现有用电单元接入端口；2.基于电磁效应的用电工况感知单元；3.终端控制单元；4.输出单元；5.GPRS发射天线单元；6.鼓风机继电器(开关)；7.曝气装置继电器(开关)；8.阀门继电器(开关)；9.水泵继电器(开关)；10.鼓风机电机传感器；11.曝气装置电机传感器；12.阀门电机传感器；13.水泵电机传感器；14.微型计算机(CPU)；15.电源；16.存储器；17.时钟芯片；18.开关量信号输入单元；19.模拟量信号输入单元；20.GPRS信号发送单元；21.电路板线路单元(上述1-5,10-20单元及相关电子元器件均用电子器件焊接的方式固定于电路板线路单元，并用专用脱水作防水、防湿和防尘处理)；22.标准化外接线；23.终端外壳(为普通钢制并作防锈处理或不锈钢及塑料制造)；24.输出接线端；25.输入接线端；26.天线接线端；27.CRT显示器接线端。
五、具体实施方式
如图1所示，本发明由用电单元接入端口1、基于电磁效应的用电设备工况感知单元2、终端控制单元3、输出单元4、GPRS发射天线单元5共5个单元组成。
(1)用电单元接入端口并联接入有机废气燃烧处理设施设备控制***(如开关柜)，根据开关单元数量，确定开关量输入总数，即：鼓风机继电器(开关)6、曝气装置继电器(开关)7、阀门继电器(开关)8、水泵继电器(开关)9；其控制***(即开关柜)主要由鼓风机电机传感器10、曝气装置电机传感器11、阀门电机传感器12、水泵电机传感器13。通过实时采集这些设施的运行状态，即可掌握这些设施或设备开或关的状态。此开关量数据直接接入终端控制单元的开关量信号接入端。
(2)基于电磁效应的用电工况感知单元，由电磁互感线圈和信号放大器构成。当用电设备正常运行时，依据电磁学原理，其电机设备周边必将有一定强度的电磁场，电磁感应线圈上将产生一定大小的交流电流、电压信号，并通过信号放大器放大后，输入CPU14，从而感知、判定设备是否正常运转。用电工况感知单元由鼓风机电机传感器10、曝气装置电机传感器11、阀门电机传感器12、水泵电机传感器13组成。将模拟量信号与用电单元接入端口对应设备信号开关量信号按给定的运算法则进行逻辑运算，即可精确判定设备运行工况。若设备用电开关开了，无一定强度电压、电流感应信号，表明该设备运行异常。
(3)感应信号通过终端单元内部的模块量输入单元转化为数字量信号，输入终端控制单元。终端控制单元，是本智能终端的“心脏”或“大脑”，它由CPU14、电源15、存储器16、时钟芯片17及开关量信号输入单元18、控制量信号输入单元19、GPRS信号发送单元20、电路单元21、标准化外接线22、终端外壳23等组成，负责采集、运算、存储、发送设备工况信息，即鼓风机继电器(开关)6、曝气装置继电器(开关)7、阀门继电器(开关)8、水泵继电器(开关)9的运行情况。
(4)输出单元4由输入接线端24、输出接线端25、天线接线端26、CRT显示器接线端27组成。输出、输入接线端单元由输入、输出2个模块组成。输入模块负责从编程计算机下载无线终端的CPU计算机程序，并通过CRT显示终端于应用现场实时调节监控相关变量或参数。CRT显示终端可永久安装或临时测试不安装，测试完毕后可取下。输出接线端由GPRS发射天线组成，该无线为市购普通GPRS无线，其基座内好有磁铁，可直接吸附于铁质支撑物上。
(5)电路板线路单元21，上述用电单元接入端口，用电工况感知单元及相关电子元器件(附图1中1-20)均用电子器件焊接的方式固定于电路板线路单元之上，并用专用防水油漆涂料作防水、防湿和防尘处理。终端外壳23为普通钢制并作防锈处理或不锈钢及塑料制造。
将上述终端接入生物处理有机废气的设施，将其并联接入有机废气处理的控制***(即开关柜)，从而定时采集控制***的开关量信号(即判断有机废气处理设施何时关、何时开及通电时长)，并同步利用电器设备的电磁学效应理论，通过电磁感应传感器感知智能设备的电磁感应电流和电压，从而判定设备是否运转，通过智能终端内部的微型计算机(CPU)，利用给定数学模型判定设备的运行工况。再通过GPRS无线通讯模块，将智能终端采集并处理的环保设施运行工况数据，以手机短消息的形式发送至政府及相关监管部门的接收终端，该终端可以为普通手机、智能手机、电脑或iPad等其他智能终端，从而实现对该设施远程监管或监督。

Claims (4)

1.一种生物处理有机废气的设施监控终端，其特征在于：该终端由用电单元接入端口、基于电磁效应的用电设备工况感知单元、终端控制单元、输出单元、GPRS发射天线单元共5个单元组成。
2.根据权利要求1所述的一种生物处理有机废气的设施监控终端，其特征在于：用电单元接入端口并联接入有机废气燃烧处理设施设备控制***(如开关柜)，根据开关单元数量，确定开关量输入总数，即：鼓风机继电器(开关)、曝气装置继电器(开关)、阀门继电器(开关)、水泵继电器(开关)；其控制***(即开关柜)主要由鼓风机电机传感器、曝气装置电机传感器、阀门电机传感器、水泵电机传感器组成。
3.根据权利要求1所述的一种生物处理有机废气的设施监控终端，其特征在于：基于电磁效应的用电工况感知单元，由电磁互感线圈和信号放大器构成。当用电设备正常运行时，其电机设备周边必将有一定强度的电磁场，特制的采集线圈上产生一定大小的交流电流和电压信号，通过信号放大器放大和模拟转换后，输入CPU，从而感知、判定设备运转工况。
4.根据权利要求1所述的一种生物处理有机废气的设施监控终端，其特征在于：感应信号通过终端单元内部的模块量输入单元转化为数字量信号，输入终端控制单元。终端控制单元，是本智能终端的“心脏”或“大脑”，它由CPU、电源、存储器、时钟芯片及开关量信号输入单元、控制量信号输入单元、GPRS信号发送单元、电路单元、标准化外接线、终端外壳等组成，负责采集、运算、存储、发送设备工况信息。
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