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针对生态环境部21号文,3C科技现场端工况联网解决方案
作者:admin        发布时间: 2021年01月04日

针对生态环境部21号文,3C科技现场端工况联网解决方案

 

一、21号文

 

通知中

试点范围:河北省、江苏省、浙江省、山东省、广西壮族自治区、四川省。

行业:火电、水泥、造纸

事情:排污单位自动监测数据标记规则试点建设。

二、文件建设要求

1、整体建设要求

根据21号文要求, 排污单位将关键工况参数和自动监测设备状态参数纳入联网。


 

2、现场端建设要求

1DCS系统改造:排污单位根据行业类型输出相应的关键工况参数。

2CEMS系统改造:排污单位已基本满足自动监测设备状态输出条件及通讯条件,需进一步核对。

3数据采集传输仪改造:确保数据采集、数据存储、传输协议、数据标记、数据上传等功能符合试点要求。



 

 

3、关键工况参数通讯要求

 

根据以上文件要求,DCS系统与数据采集传输仪(以下简称“数采仪”)间联网参数通讯需满足如下要求:

数采仪与输出端之间物理上采用一路 RS485接口连接,使用两线制方式。

l 软件上采用Modbus协议标准

 

 

 

 

三、现场端工况升级改造方案

1、总体设计

按照“经济可靠、利旧升级”的原则,试点工作的现场端改造主要包括企业生产分散控制系统(以下简称“DCS系统)和数采仪两部分。

 

总体设计(以火电行业为例)

2、关键工况参数联网方式

由于企业现场环境的复杂性,采用单一联网方式很难实现企业关键工况参数的全部联网。3C科技经过对多家企业的现场勘察与试点工作的开展,总结四种联网通信方案,包括直接联网、DCS改造联网、其他系统改造联网、现场端数据采集联网,企业可根据自身实际情况进行选择。

 

 

1)直接联网方式

企业DCS系统具备完全联网条件,包括关键工况参数输出条件及通讯条件,可将关键工况参数直接联网到数采仪。

 

直接联网方式逻辑示意图

 

2DCS改造联网方式

企业DCS系统具备关键工况参数输出条件,但不具备通讯条件的情况下,改造方式如下:

企业有网络安全隔离要求时,在DCS和数采仪之间建立网络安全隔离措施,安装安全隔离工控一体机;改造通讯条件,完成关键工况工作参数的输出。

 

DCS改造联网方式逻辑示意图

 

3)其他系统改造联网方式

企业其他系统,如企业生产管理系统,具备参数输出条件,但不具备通讯条件的情况下,改造方式如下:

根据企业提供的生产管理系统数据接口,获取关键工况参数;改造通讯条件,完成关键工况参数的输出。

 

其他系统改造联网方式逻辑示意图

 

4)现场端数据采集联网方式

企业DCS系统不具备关键工况参数输出条件及通讯条件的情况下,需从现场端监测仪表取数,改造方式如下:

以火电行业锅炉蒸汽轮机为例,从锅炉蒸汽轮机监测仪表上采集关键工况参数;改造通讯条件,完成关键工参数的输出;通过终端上报方式完成工况标记的输出。

 

5 以火电厂锅炉蒸汽轮机为例

3、数采仪升级改造

关键工况参数传输到数采仪,需要由数采仪加工处理后传输到上端平台。因此需要通过对数采仪硬件扩容、软件升级以及协议扩展等,实现工况参数及自动监测数据的采集、存储、标记及上传。


 

1.采集单元

Ø 采集内容:补充联网参数采集功能,数采仪能兼容排污单位的DCS系统或其他采集传输终端上传的工况参数,包括锅炉/燃气轮机工况标记、锅炉蒸发量、燃气轮机功率等数据;同时能兼容CEMS系统中自动监测设备的工作状态、运行参数以及监测数据。
Ø 采集频率:实时数据的采集频率为5秒钟/次采集。对于因网络中断等原因导致数据无法传输时,提供数据补传功能。

 

2.存储单元

Ø 将按5秒钟/次采集的联网参数、自动监测数据进行计算,生成分钟数据、小时数据、日数据并进行存储。

Ø 对数采仪进行存储扩容,满足以下联网传输要求,上报至生态环境部门的实时数据(包含锅炉蒸发量、燃气轮机功率)存储 1 年以上,分钟数据存储 1年以上,小时数据存储 3 年以上,日数据存储 10 年以上。

Ø 数采仪具备自动备份功能,在软硬件更新维护时,确保历史数据不丢失。

 

 

3.协议扩充

Ø 基于《污染物在线监控(监测)系统数据传输标准》(HJ 212—2017)进行协议扩充。

Ø 扩展 HJ 212 标准中系统编码表,用于传输生产工况。

Ø 新增生产工况参数表,具体包括锅炉/燃气轮机工况标记、锅炉蒸发量、燃气轮机功率。

 

4.数据标记

对自动监测异常情况进行标记,包括“自动监测设备维护”、“通讯中断(待 补传)”和“不可抗力”等3种。根据自动监测设备运行信息,参考反映生产及污染治理设施工况等参数指标,对各类原始数据的状态进行自动判断并附加各类标记。

Ø 自动监测设备维护标记内容:校准、质控样比对、超量程、维护、故障、断电、数采仪接收异常、温度传感器故障。

Ø 通讯中断(待 补传)标记内容:内部通讯中断、通信运营商通讯中断、生态环境部门通讯中断。

Ø 不可抗力标记内容:自然灾害、政府行为、社会异常事件。

 

5.数据上传

Ø 补充的联网参数1 分钟上报一次,自动监测数据分钟数据上报间隔1分钟一次,且以自然分钟传输。

Ø 对于因网络中断等原因导致数据无法传输时,提供数据补传功能。若自动上传受阻时,需排污单位手动上传。




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