污染源现场数据采集和传输兴城培训-.ppt
1,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,污染源现场数据采集和传输,中国环境监测总站 2014年8月,2,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,目录,数据采集传输仪介绍,一,污染源现场数采仪数据造假的检查,二,3,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,一、数据采集传输仪介绍,1,背景,2,发展史,3,仪器构造和工作原理,4,环境监测领域的应用,1、背景,2007年, 国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知(国发 2007 15号),污染物减排三大体系能力建设,国控重点污染源,城镇污水处理厂,数据采集传输仪,实时、准确的核定污染源排放状况,加强管理,4,自动监控,排污现场,数据采集传输仪,监控中心上位机平台,必选设备,5,截止2012年全国共建成省市级监控中心344个；共对13248家企业现场端实施了自动监控，其中国控重点污染源9213家,6,环境监理适配器,污染处理设施运行记录仪,2、发展史,7,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,COD在线监测仪,氨氮在线监测仪,CEMS,数据采集传输仪,监控中心上位机平台,数字量信号,模拟量信号,传输网络,流量计,pH计,在线自动监控系统,局域网、GPRS、光纤、3G、卫星,反控控制,3、环境监测领域的应用,反控控制,8,3.1 确保在线仪器与平台之间数据的准确性,1、采集准确,2、单位统一,9,3.2 数据可追溯性,3.3 完成平台控制功能,10,4、仪器构造和工作原理,4.1 仪器分类,一般由8位或16位单片机为核心，加上存储芯片、A/D芯片、串扩展芯片、显示屏等外围设备组成数据采集传输仪,一般由低功耗、高性能的ARM芯片为核心，外扩A/D芯片、大容量的Flash存储芯片、串口芯片等外围设备组成数据采集传输仪,基于工控机的系统：有工业级板卡为核心，加上A/D模块、串口扩展板卡等组成,11,数采仪结构示意图,4.2 仪器组成,12,4.3 工作原理,数采仪的主要工作是完成现场在线设备的数据采集、处理、存储、展示与上报功能,数据采集,13,数据处理,数据存储和上报,14,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,二、污染源现场数采仪数据造假的检查,关于现场数据造假,污染源在线监测的根本意义是：真实的数据反映现场真实的排放状况,15,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,排污口造假,1、私设暗管，开通旁路 2、稀释进样 3、偷换水样 4、间歇性时差集中排放,16,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,分析仪器造假,1、修改标准曲线 2、设定系数(输出的监测数据=K*实际测试数据+B) 3、量程双标准 3.1 分析仪器量程双标准，测试量程和数据输出量程 3.2 数采仪量程比在线分析仪器量程低（针对模拟量接入）,17,数据采集传输仪数据造假,数据采集阶段造假 模拟量-修改数采仪量程和信号范围造假 模拟量-修改采集公式系数法造假 串口量-增加通讯协议系数法造假 数据处理传输阶段造假 数采仪超标数据造假上报法造假 数采仪模拟数据上报法造假,18,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,数据采集阶段造假,1、修改数采仪量程和信号范围（针对模拟量接入） 例：分析仪器输出4-20mA模拟信号，对应量程为0-1000， 假如此时数采仪采集到12mA信号通过A/D转换，显示数据应为A值，如果此时人为设定数采仪的量程为0-500，虽然数采仪采集到的仍是12mA信号，但经过A/D转换后显示数值约为A/2；同理信号范围也类似。,19,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,产生影响：该手段影响的将是全部数据，较容易被发现 现场检查：查看数采仪量程和分析仪器量程是否一致； 数采仪信号范围是否与分析仪器一致 对比数采仪和分析仪的历史数据,20,数采仪量程和信号范围现场检查步骤,第一步：查看分析仪器的信号范围与量程范围（一般需要密码进入，量程范围在验收时应有备案） 第二步：查看数采仪的信号范围与量程范围,信号范围,量程范围,第三步：比对分析，如果一致则正常，不一致则异常,注意：该种作弊手段比较常见，并且实现简单，仅需要修改数采仪的参数即可。,21,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,数据采集阶段造假,2、修改采集公式系数（针对模拟量接入） 一般常见的修正方法为一次线性方法，通过设置斜率、截距的值对数据进行修正，即y=k*x+b（修改k，b值），对于模拟量数据采集方式，设置合理的修正系数，能够更好的保证采集数据的准确性以及与分析仪表数据的一致性，但如果为了将数据“造”成合格数据而去调整公式系数，即为非法操作，存在数据造假嫌疑。,22,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,产生影响：该手段影响的将是全部数据，较容易被发现 现场检查：使用万用表测量分析仪器实际输出信号并换算 对比数采仪和仪表的历史数据,23,使用万用表测量分析仪器实际输出信号并换算现场检查步骤,第一步：获取数采仪的信号范围与量程范围,第二步：用万用表测得进入数采仪的电压或电流值（即仪器实际输出值）,以万用表的测试结果为准,24,现场检查步骤,第三步：用A/D转换公式，看数采仪显示结果与计算的是否一致,注意：该种作弊手段是在数采仪厂家的支持下才能完成。,使用万用表测量分析仪器实际输出信号并换算现场检查步骤,25,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,数据采集阶段造假,3、增加系数（针对串口接入） 如果信号为数字量则通过增加系数的方式来控制上报给监控中心的数据,26,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,产生影响：该手段影响的将是全部数据，较容易被发现 现场检查：通过截获在线仪器输出报文的方式来核查 对比数采仪和仪表的历史数据,27,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,数据比对 检查并记录仪表数值，同时核对、记录数采仪和平台数值； 对于仪表数值和数采仪数值，若存在示值误差，说明数采仪在数据采集部分已经进行了数据修正； 对于数采仪数值和平台数值，若存在示值误差，说明数采仪在数据传输部分进行了数据修正。,记录仪表示值,比对数采仪示值,核对平台数据,28,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。, 数采仪通过模拟量采集数据时，允许存在数采仪量程1以内的误差，数采仪和平台数据一致，但和仪表可能会存在偏差。 应采用分钟数据（十分钟数据）去做数据比对 数采仪不存储实时数据，如采用实时数据，只能比较平台和分析仪器数据的一致性，同时应以仪表存储数据的时间点为准（平台数据显示时间存在延后的可能性，但最多延后时间为数采仪的一个上报间隔） 小时数据比对时，平台和数采仪的数据一致，但与仪表数据会产生偏差 例：假定分析仪2小时测定一次，从0点开始采样，0：20测试完成，结果为A值。如果此时选取数采仪的小时数据（0-1点），数采仪在0点至0：20之间采集到的数据并非为A值，而应是仪表上次测量的数据B值，故数采仪的小时数据（0-1点）是根据仪表上一次的测定值B以及本次的测定值A综合得出。 采用分钟数据去做比对时，应以分析仪器数据时间为起点，从该时间点往后推10分钟（如分析仪记录时间的是采样开始时间，则时间起点还应将整个采样，测试周期的时间考虑进去），比较该时间段内的三方的分钟数据（分析仪数据为选取时间点A点的数据，数采仪和平台为A点A点+10分钟时间段内的分钟数据，用这三个数据作为本次测量数据的比对数据）,数据比对需注意的问题,29,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,数据处理传输造假,1、数采仪超标数据造假上报 如果数据在正常范围内则不作处理，如果超过设定的某个值则对采集到的数据进行屏蔽，保持为上一次采集到的正常数据（或对超标数据进行修正）上报给监控中心。,30,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,产生影响：该种作假手段影响不是所有数据，仅仅是针对个别数据而言，比较隐蔽，基本无法通过过数据比对来发现。 超标数据造假上报一般有三种方式 1）在数采仪内部设置不合理的超标限值及上报程序，当采集到的数据超过该限值则显示并上报该设定的值的方式。,报警限值,31,现场检查步骤,第一步：通过数采仪的显示屏找到报警的限值 第二步：直接修改该“限值”使其低于当时数采仪显示的的实际数值 第三步：观察结果 结果一：修改完后数采仪显示的数值为实际的数值则正常 如果二：如修改完后数采仪显示的数值是我们刚才设置的“限值”则异常,注意：,设置数采仪的报警上下线的目的是：当超过此限值时需要记录数据并上报给平台CN=2072，而不是限制让其输出的数据不超过此数据。,32,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,2）数采仪采集到数据后未直接报送到监控中心平台而是通过其他设备/服务器中转处理后再发送到监控中心平台。 现场检查：首先了解本区域数采仪设备需上报中心的IP地址和端口信息。然后在现场查看数采仪的服务器IP和端口配置，通过比较即可知道是否经过第三方设备/服务器中转。,33,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,3）分析仪器的测试数据测定完成后，首先通过仪器内部工控机处理（造假）数据，将处理（造假）后的数据存储在分析仪器上，再将此数据通过串口或模拟量输出给数采仪。 现场检查：可以随身携带超标浓度的标准物质（仪器量程范围内），现场做样，检查在线仪器、数采仪、平台数据是否超标，并且是否一致。,34,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,数据处理传输造假,2、报送模拟数据 1）直接报送模拟数据； 2）某些特定时段断开数采仪与分析仪的连接，但数采仪仍“正常”上报数据给平台。,35,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,数字量或模拟量通信模拟数据现场检查步骤： 将仪器和数采仪之间的通信断开。 看数采仪是否依然显示正常数据，是否提示设备通信中断。一般数采仪为了防止偶发的数据通信异常，都会有一个通信异常次数的容错（根据数采仪自身特性，可要求厂商提供该参数） 经过一段时间等待后若数采仪依然保持正常状态数据，说明数采仪可能存在数据模拟造假的嫌疑。 同时核对平台数据验证是否存在传输数据模拟造假的情况。,断电或断开通信线,检查数采仪是否 依然显示正常数据,核对平台是否依然 接收到正常数据,36,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,总结： 无论现场采用哪种方式造假，数据比对和现场做样（一般耗时20分钟左右）是最直观，最可靠的方法。 数据比对应选取合适时间段的数据，这就需要我们对排污企业的生产情况以及当地的运维情况有一个事先的了解，做到有的放矢。 单纯的依靠现场检查并不能100%杜绝数据造假的现象发生，更需依靠信息化手段来进行监管、监控。,37,Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。,谢 谢,
