污染源現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和傳輸興城培訓(xùn).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(gòu)造和工作原理,4,環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用,1、背景,2007年, 國務(wù)院關(guān)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(shè),國控重點(diǎn)污染源,城鎮(zhèn)污水處理廠,數(shù)據(jù)采集傳輸儀,實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的核定污染源排放狀況,加強(qiáng)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(jī)平臺,必選設(shè)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(shí)施了自動監(jiān)控，其中國控重點(diǎn)污染源9213家,6,環(huán)境監(jiān)理適配器,污染處理設(shè)施運(yùn)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(jī)平臺,數(shù)字量信號,模擬量信號,傳輸網(wǎng)絡(luò),流量計(jì),pH計(jì),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(lǐng)域的應(yīng)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(zhǔn)確性,1、采集準(zhǔn)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(gòu)造和工作原理,4.1 儀器分類,一般由8位或16位單片機(jī)為核心，加上存儲芯片、A/D芯片、串?dāng)U展芯片、顯示屏等外圍設(shè)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(kuò)A/D芯片、大容量的Flash存儲芯片、串口芯片等外圍設(shè)備組成數(shù)據(jù)采集傳輸儀,基于工控機(jī)的系統(tǒng)：有工業(yè)級板卡為核心，加上A/D模塊、串口擴(kuò)展板卡等組成,11,數(shù)采儀結(jié)構(gòu)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(shè)備的數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、展示與上報(bào)功能,數(shù)據(jù)采集,13,數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)存儲和上報(bào),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(guān)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(shí)的數(shù)據(jù)反映現(xiàn)場真實(shí)的排放狀況,15,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,排污口造假,1、私設(shè)暗管，開通旁路 2、稀釋進(jìn)樣 3、偷換水樣 4、間歇性時(shí)差集中排放,16,Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。,分析儀器造假,1、修改標(biāo)準(zhǔn)曲線 2、設(shè)定系數(shù)(輸出的監(jiān)測數(shù)據(jù)=K*實(shí)際測試數(shù)據(jù)+B) 3、量程雙標(biāo)準(zhǔn) 3.1 分析儀器量程雙標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)數(shù)據(jù)造假上報(bào)法造假 數(shù)采儀模擬數(shù)據(jù)上報(bào)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(yīng)量程為0-1000， 假如此時(shí)數(shù)采儀采集到12mA信號通過A/D轉(zhuǎn)換，顯示數(shù)據(jù)應(yīng)為A值，如果此時(shí)人為設(shè)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(jìn)入，量程范圍在驗(yàn)收時(shí)應(yīng)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(shí)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(shè)置斜率、截距的值對數(shù)據(jù)進(jìn)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(shè)置合理的修正系數(shù)，能夠更好的保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(shí)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(shí)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(jìn)入數(shù)采儀的電壓或電流值（即儀器實(shí)際輸出值）,以萬用表的測試結(jié)果為準(zhǔn),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(jì)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(shí)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(bào)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(bào)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(shí)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(jìn)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(jìn)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(shí)，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(yīng)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如采用實(shí)時(shí)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(shí)應(yīng)以儀表存儲數(shù)據(jù)的時(shí)間點(diǎn)為準(zhǔn)（平臺數(shù)據(jù)顯示時(shí)間存在延后的可能性，但最多延后時(shí)間為數(shù)采儀的一個上報(bào)間隔） 小時(shí)數(shù)據(jù)比對時(shí)，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(shí)測定一次，從0點(diǎn)開始采樣，0：20測試完成，結(jié)果為A值。如果此時(shí)選取數(shù)采儀的小時(shí)數(shù)據(jù)（0-1點(diǎn)），數(shù)采儀在0點(diǎn)至0：20之間采集到的數(shù)據(jù)并非為A值，而應(yīng)是儀表上次測量的數(shù)據(jù)B值，故數(shù)采儀的小時(shí)數(shù)據(jù)（0-1點(diǎn)）是根據(jù)儀表上一次的測定值B以及本次的測定值A(chǔ)綜合得出。 采用分鐘數(shù)據(jù)去做比對時(shí)，應(yīng)以分析儀器數(shù)據(jù)時(shí)間為起點(diǎn)，從該時(shí)間點(diǎn)往后推10分鐘（如分析儀記錄時(shí)間的是采樣開始時(shí)間，則時(shí)間起點(diǎn)還應(yīng)將整個采樣，測試周期的時(shí)間考慮進(jìn)去），比較該時(shí)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(shí)間點(diǎn)A點(diǎn)的數(shù)據(jù)，數(shù)采儀和平臺為A點(diǎn)A點(diǎn)+10分鐘時(shí)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(biāo)數(shù)據(jù)造假上報(bào) 如果數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)則不作處理，如果超過設(shè)定的某個值則對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行屏蔽，保持為上一次采集到的正常數(shù)據(jù)（或?qū)Τ瑯?biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正）上報(bào)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(biāo)數(shù)據(jù)造假上報(bào)一般有三種方式 1）在數(shù)采儀內(nèi)部設(shè)置不合理的超標(biāo)限值及上報(bào)程序，當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)超過該限值則顯示并上報(bào)該設(shè)定的值的方式。,報(bào)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(bào)警的限值 第二步：直接修改該“限值”使其低于當(dāng)時(shí)數(shù)采儀顯示的的實(shí)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(shí)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(shè)置的“限值”則異常,注意：,設(shè)置數(shù)采儀的報(bào)警上下線的目的是：當(dāng)超過此限值時(shí)需要記錄數(shù)據(jù)并上報(bào)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(bào)送到監(jiān)控中心平臺而是通過其他設(shè)備/服務(wù)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(shè)備需上報(bào)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(wù)器IP和端口配置，通過比較即可知道是否經(jīng)過第三方設(shè)備/服務(wù)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(jī)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(biāo)濃度的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)，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(bào)送模擬數(shù)據(jù) 1）直接報(bào)送模擬數(shù)據(jù)； 2）某些特定時(shí)段斷開數(shù)采儀與分析儀的連接，但數(shù)采儀仍“正?！鄙蠄?bào)數(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(shè)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(shí)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(shí)核對平臺數(shù)據(jù)驗(yàn)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