污染源現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和傳輸興城培訓.ppt

1,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,污染源現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和傳輸,中國環(huán)境監(jiān)測總站 2014年8月,2,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,目錄,數(shù)據(jù)采集傳輸儀介紹,一,污染源現(xiàn)場數(shù)采儀數(shù)據(jù)造假的檢查,二,3,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,一、數(shù)據(jù)采集傳輸儀介紹,1,背景,2,發(fā)展史,3,儀器構造和工作原理,4,環(huán)境監(jiān)測領域的應用,1、背景,2007年, 國務院關于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知(國發(fā) 2007 15號),污染物減排三大體系能力建設,國控重點污染源,城鎮(zhèn)污水處理廠,數(shù)據(jù)采集傳輸儀,實時、準確的核定污染源排放狀況,加強管理,4,自動監(jiān)控,排污現(xiàn)場,數(shù)據(jù)采集傳輸儀,監(jiān)控中心上位機平臺,必選設備,5,截止2012年全國共建成省市級監(jiān)控中心344個；共對13248家企業(yè)現(xiàn)場端實施了自動監(jiān)控，其中國控重點污染源9213家,6,環(huán)境監(jiān)理適配器,污染處理設施運行記錄儀,2、發(fā)展史,7,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,COD在線監(jiān)測儀,氨氮在線監(jiān)測儀,CEMS,數(shù)據(jù)采集傳輸儀,監(jiān)控中心上位機平臺,數(shù)字量信號,模擬量信號,傳輸網(wǎng)絡,流量計,pH計,在線自動監(jiān)控系統(tǒng),局域網(wǎng)、GPRS、光纖、3G、衛(wèi)星,反控控制,3、環(huán)境監(jiān)測領域的應用,反控控制,8,3.1 確保在線儀器與平臺之間數(shù)據(jù)的準確性,1、采集準確,2、單位統(tǒng)一,9,3.2 數(shù)據(jù)可追溯性,3.3 完成平臺控制功能,10,4、儀器構造和工作原理,4.1 儀器分類,一般由8位或16位單片機為核心，加上存儲芯片、A/D芯片、串擴展芯片、顯示屏等外圍設備組成數(shù)據(jù)采集傳輸儀,一般由低功耗、高性能的ARM芯片為核心，外擴A/D芯片、大容量的Flash存儲芯片、串口芯片等外圍設備組成數(shù)據(jù)采集傳輸儀,基于工控機的系統(tǒng)：有工業(yè)級板卡為核心，加上A/D模塊、串口擴展板卡等組成,11,數(shù)采儀結(jié)構示意圖,4.2 儀器組成,12,4.3 工作原理,數(shù)采儀的主要工作是完成現(xiàn)場在線設備的數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、展示與上報功能,數(shù)據(jù)采集,13,數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)存儲和上報,14,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,二、污染源現(xiàn)場數(shù)采儀數(shù)據(jù)造假的檢查,關于現(xiàn)場數(shù)據(jù)造假,污染源在線監(jiān)測的根本意義是：真實的數(shù)據(jù)反映現(xiàn)場真實的排放狀況,15,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,排污口造假,1、私設暗管，開通旁路 2、稀釋進樣 3、偷換水樣 4、間歇性時差集中排放,16,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,分析儀器造假,1、修改標準曲線 2、設定系數(shù)(輸出的監(jiān)測數(shù)據(jù)=K*實際測試數(shù)據(jù)+B) 3、量程雙標準 3.1 分析儀器量程雙標準，測試量程和數(shù)據(jù)輸出量程 3.2 數(shù)采儀量程比在線分析儀器量程低（針對模擬量接入）,17,數(shù)據(jù)采集傳輸儀數(shù)據(jù)造假,數(shù)據(jù)采集階段造假 模擬量-修改數(shù)采儀量程和信號范圍造假 模擬量-修改采集公式系數(shù)法造假 串口量-增加通訊協(xié)議系數(shù)法造假 數(shù)據(jù)處理傳輸階段造假 數(shù)采儀超標數(shù)據(jù)造假上報法造假 數(shù)采儀模擬數(shù)據(jù)上報法造假,18,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,數(shù)據(jù)采集階段造假,1、修改數(shù)采儀量程和信號范圍（針對模擬量接入） 例：分析儀器輸出4-20mA模擬信號，對應量程為0-1000， 假如此時數(shù)采儀采集到12mA信號通過A/D轉(zhuǎn)換，顯示數(shù)據(jù)應為A值，如果此時人為設定數(shù)采儀的量程為0-500，雖然數(shù)采儀采集到的仍是12mA信號，但經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后顯示數(shù)值約為A/2；同理信號范圍也類似。,19,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,產(chǎn)生影響：該手段影響的將是全部數(shù)據(jù)，較容易被發(fā)現(xiàn) 現(xiàn)場檢查：查看數(shù)采儀量程和分析儀器量程是否一致； 數(shù)采儀信號范圍是否與分析儀器一致 對比數(shù)采儀和分析儀的歷史數(shù)據(jù),20,數(shù)采儀量程和信號范圍現(xiàn)場檢查步驟,第一步：查看分析儀器的信號范圍與量程范圍（一般需要密碼進入，量程范圍在驗收時應有備案） 第二步：查看數(shù)采儀的信號范圍與量程范圍,信號范圍,量程范圍,第三步：比對分析，如果一致則正常，不一致則異常,注意：該種作弊手段比較常見，并且實現(xiàn)簡單，僅需要修改數(shù)采儀的參數(shù)即可。,21,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,數(shù)據(jù)采集階段造假,2、修改采集公式系數(shù)（針對模擬量接入） 一般常見的修正方法為一次線性方法，通過設置斜率、截距的值對數(shù)據(jù)進行修正，即y=k*x+b（修改k，b值），對于模擬量數(shù)據(jù)采集方式，設置合理的修正系數(shù)，能夠更好的保證采集數(shù)據(jù)的準確性以及與分析儀表數(shù)據(jù)的一致性，但如果為了將數(shù)據(jù)“造”成合格數(shù)據(jù)而去調(diào)整公式系數(shù)，即為非法操作，存在數(shù)據(jù)造假嫌疑。,22,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,產(chǎn)生影響：該手段影響的將是全部數(shù)據(jù)，較容易被發(fā)現(xiàn) 現(xiàn)場檢查：使用萬用表測量分析儀器實際輸出信號并換算 對比數(shù)采儀和儀表的歷史數(shù)據(jù),23,使用萬用表測量分析儀器實際輸出信號并換算現(xiàn)場檢查步驟,第一步：獲取數(shù)采儀的信號范圍與量程范圍,第二步：用萬用表測得進入數(shù)采儀的電壓或電流值（即儀器實際輸出值）,以萬用表的測試結(jié)果為準,24,現(xiàn)場檢查步驟,第三步：用A/D轉(zhuǎn)換公式，看數(shù)采儀顯示結(jié)果與計算的是否一致,注意：該種作弊手段是在數(shù)采儀廠家的支持下才能完成。,使用萬用表測量分析儀器實際輸出信號并換算現(xiàn)場檢查步驟,25,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,數(shù)據(jù)采集階段造假,3、增加系數(shù)（針對串口接入） 如果信號為數(shù)字量則通過增加系數(shù)的方式來控制上報給監(jiān)控中心的數(shù)據(jù),26,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,產(chǎn)生影響：該手段影響的將是全部數(shù)據(jù)，較容易被發(fā)現(xiàn) 現(xiàn)場檢查：通過截獲在線儀器輸出報文的方式來核查 對比數(shù)采儀和儀表的歷史數(shù)據(jù),27,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,數(shù)據(jù)比對 檢查并記錄儀表數(shù)值，同時核對、記錄數(shù)采儀和平臺數(shù)值； 對于儀表數(shù)值和數(shù)采儀數(shù)值，若存在示值誤差，說明數(shù)采儀在數(shù)據(jù)采集部分已經(jīng)進行了數(shù)據(jù)修正； 對于數(shù)采儀數(shù)值和平臺數(shù)值，若存在示值誤差，說明數(shù)采儀在數(shù)據(jù)傳輸部分進行了數(shù)據(jù)修正。,記錄儀表示值,比對數(shù)采儀示值,核對平臺數(shù)據(jù),28,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。, 數(shù)采儀通過模擬量采集數(shù)據(jù)時，允許存在數(shù)采儀量程1以內(nèi)的誤差，數(shù)采儀和平臺數(shù)據(jù)一致，但和儀表可能會存在偏差。 應采用分鐘數(shù)據(jù)（十分鐘數(shù)據(jù)）去做數(shù)據(jù)比對 數(shù)采儀不存儲實時數(shù)據(jù)，如采用實時數(shù)據(jù)，只能比較平臺和分析儀器數(shù)據(jù)的一致性，同時應以儀表存儲數(shù)據(jù)的時間點為準（平臺數(shù)據(jù)顯示時間存在延后的可能性，但最多延后時間為數(shù)采儀的一個上報間隔） 小時數(shù)據(jù)比對時，平臺和數(shù)采儀的數(shù)據(jù)一致，但與儀表數(shù)據(jù)會產(chǎn)生偏差 例：假定分析儀2小時測定一次，從0點開始采樣，0：20測試完成，結(jié)果為A值。如果此時選取數(shù)采儀的小時數(shù)據(jù)（0-1點），數(shù)采儀在0點至0：20之間采集到的數(shù)據(jù)并非為A值，而應是儀表上次測量的數(shù)據(jù)B值，故數(shù)采儀的小時數(shù)據(jù)（0-1點）是根據(jù)儀表上一次的測定值B以及本次的測定值A綜合得出。 采用分鐘數(shù)據(jù)去做比對時，應以分析儀器數(shù)據(jù)時間為起點，從該時間點往后推10分鐘（如分析儀記錄時間的是采樣開始時間，則時間起點還應將整個采樣，測試周期的時間考慮進去），比較該時間段內(nèi)的三方的分鐘數(shù)據(jù)（分析儀數(shù)據(jù)為選取時間點A點的數(shù)據(jù)，數(shù)采儀和平臺為A點A點+10分鐘時間段內(nèi)的分鐘數(shù)據(jù)，用這三個數(shù)據(jù)作為本次測量數(shù)據(jù)的比對數(shù)據(jù)）,數(shù)據(jù)比對需注意的問題,29,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,數(shù)據(jù)處理傳輸造假,1、數(shù)采儀超標數(shù)據(jù)造假上報 如果數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)則不作處理，如果超過設定的某個值則對采集到的數(shù)據(jù)進行屏蔽，保持為上一次采集到的正常數(shù)據(jù)（或?qū)Τ瑯藬?shù)據(jù)進行修正）上報給監(jiān)控中心。,30,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,產(chǎn)生影響：該種作假手段影響不是所有數(shù)據(jù)，僅僅是針對個別數(shù)據(jù)而言，比較隱蔽，基本無法通過過數(shù)據(jù)比對來發(fā)現(xiàn)。 超標數(shù)據(jù)造假上報一般有三種方式 1）在數(shù)采儀內(nèi)部設置不合理的超標限值及上報程序，當采集到的數(shù)據(jù)超過該限值則顯示并上報該設定的值的方式。,報警限值,31,現(xiàn)場檢查步驟,第一步：通過數(shù)采儀的顯示屏找到報警的限值 第二步：直接修改該“限值”使其低于當時數(shù)采儀顯示的的實際數(shù)值 第三步：觀察結(jié)果 結(jié)果一：修改完后數(shù)采儀顯示的數(shù)值為實際的數(shù)值則正常 如果二：如修改完后數(shù)采儀顯示的數(shù)值是我們剛才設置的“限值”則異常,注意：,設置數(shù)采儀的報警上下線的目的是：當超過此限值時需要記錄數(shù)據(jù)并上報給平臺CN=2072，而不是限制讓其輸出的數(shù)據(jù)不超過此數(shù)據(jù)。,32,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,2）數(shù)采儀采集到數(shù)據(jù)后未直接報送到監(jiān)控中心平臺而是通過其他設備/服務器中轉(zhuǎn)處理后再發(fā)送到監(jiān)控中心平臺。 現(xiàn)場檢查：首先了解本區(qū)域數(shù)采儀設備需上報中心的IP地址和端口信息。然后在現(xiàn)場查看數(shù)采儀的服務器IP和端口配置，通過比較即可知道是否經(jīng)過第三方設備/服務器中轉(zhuǎn)。,33,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,3）分析儀器的測試數(shù)據(jù)測定完成后，首先通過儀器內(nèi)部工控機處理（造假）數(shù)據(jù)，將處理（造假）后的數(shù)據(jù)存儲在分析儀器上，再將此數(shù)據(jù)通過串口或模擬量輸出給數(shù)采儀。 現(xiàn)場檢查：可以隨身攜帶超標濃度的標準物質(zhì)（儀器量程范圍內(nèi)），現(xiàn)場做樣，檢查在線儀器、數(shù)采儀、平臺數(shù)據(jù)是否超標，并且是否一致。,34,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,數(shù)據(jù)處理傳輸造假,2、報送模擬數(shù)據(jù) 1）直接報送模擬數(shù)據(jù)； 2）某些特定時段斷開數(shù)采儀與分析儀的連接，但數(shù)采儀仍“正?！鄙蠄髷?shù)據(jù)給平臺。,35,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,數(shù)字量或模擬量通信模擬數(shù)據(jù)現(xiàn)場檢查步驟： 將儀器和數(shù)采儀之間的通信斷開。 看數(shù)采儀是否依然顯示正常數(shù)據(jù)，是否提示設備通信中斷。一般數(shù)采儀為了防止偶發(fā)的數(shù)據(jù)通信異常，都會有一個通信異常次數(shù)的容錯（根據(jù)數(shù)采儀自身特性，可要求廠商提供該參數(shù)） 經(jīng)過一段時間等待后若數(shù)采儀依然保持正常狀態(tài)數(shù)據(jù)，說明數(shù)采儀可能存在數(shù)據(jù)模擬造假的嫌疑。 同時核對平臺數(shù)據(jù)驗證是否存在傳輸數(shù)據(jù)模擬造假的情況。,斷電或斷開通信線,檢查數(shù)采儀是否 依然顯示正常數(shù)據(jù),核對平臺是否依然 接收到正常數(shù)據(jù),36,Copyri