污染源现场数据采集和传输

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。
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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。
数据存储和上报
212协议中不涉及对实时数据的存储，只存储分钟/小时/日最大、最小、平均和累计值以及报警数据 存储数据 等
数据上报
实时数据、分钟数据、小时数据和日数据等
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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
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2009
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3、环境监测领域的应用
pH计
流量计
模拟量信号
局域网、GPRS、光纤、 3G、卫星……
数字量信号
COD在线 监测仪
数据采集 传输仪
反控控制
传输网络
监控中心上 位机平台
氨氮在线 监测仪
反控控制
在线自动 监控系统 CEMS Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。 7
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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
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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。
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3.2 数采仪量程比在线分析仪器量程低（针对模拟量接入）
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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
污染源现场数据采集和传输
中国环境监测总站 2014年8月
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目录
一
数据采集传输仪介绍
污染源现场数采仪数据造假的检查
二
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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
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使用RJ45口来采集数据
后通过网络转发
部分CEMS。
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数据处理
数据类型 计算类数据
计算方法 根据212协议的要求，计算污染参量与污染物的10分钟、1小时、1天的最大值、最小值、平均值、 累计值。 根据212协议的要求，烟气污染物除过需要上报实测数据（实测实时、分钟、小时、日数据）还
折算类数据 需要上报折算数据（折算实时、分钟、小时、日数据） 根据设置的超标上限值，数采仪实时判断数据是否超标，如果超标则存储超标数据，并上报 超标数据 CN=2071给平台
3.1 确保在线仪器与平台之间数据的准确性
1、采集准确
模拟量
数采仪对在线仪器输出的信号，根据量程仅做A/D转化，不做其他处理
数字量
数采仪对串口输出的数字量信号，仅按照串口协议解析数据部分，不做其他处理
2、单位统一
保证仪器和平台数据单位统一
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3.2 数据可追溯性
根据HJ/T212和HJ477标准，数采仪存储了至少14400条历史数据。历史数据有三种 类型：分钟历史数据（按照每十分钟存储一条，存储一个月）；小时历史数据（按照 每一个小时存储一条，存储一年）；日历史数据（按照每天存储一条，存储一年）。 并且存储的数据为上报的数据，不能对已存在的历史数据进行修改、删除等操作。
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一、数据采集传输仪介绍
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背景 发展史 环境监测领域的应用 仪器构造和工作原理
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1、背景
污染物减排三大体系能力建设
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)
比对数采仪示值
记录仪表示值
核对平台数据
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数据比对需注意的问题
▲ 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
注意：该种作弊手段是在数采仪厂家的支持下才能完成。
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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
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产生影响：该手段影响的将是全部数据，较容易被发现
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2、发展史
• 环境保护部开展污染源自动监控系统建设项 环境监理适配器 污染处理设施运行记录仪 目 1999 • 2004年将环境监理适配器和污染处理设施运 行记录仪两个产品功能合并 2004
• HJ/T 212-2005出台，明确了自动监控系统功 能结构的划分、明确了数采仪概念 2005
• 颁布了《数据采集传输仪技术要求》（HJ 2009）标准 477-
4.2 仪器组成
数采仪结构示意图
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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
接口类型
采集方法 通过AI采集，采集的精度由AD位数和转换的精度来决 定
备注 流量计； pH计等 COD；
模拟量
串口接口定义使用RS232/RS485来采集数据，直接提取 数字量 仪器串口输出数据，不作任何转换 CEMS等 第三方系统采集 氨氮；
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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
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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
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
3.3 完成平台控制功能
项目 指令列举 实现方式 监控平台下法指令，数采仪直接响应执行，并发送执 提取/设置现场机时间；提取/设置报警门限；提取/设 响应方为数采仪 置实时数据上报间隔；提取历史分钟/小时/日数据等等 行结果，
具体的功能由数采仪来完成。
响应方为在线仪 校零校满；及时采样；设置采样周期等等 器
▲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。
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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
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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
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
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▲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。
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
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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。
国控重点污染源 自动监控 城镇污水处理厂 数据采集传输仪 加强管理 实时、准确的核定污 染源排放状况
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国控重点污染源自动监控项目的深
入开展
环保部重点污染源核心应用软件的广泛使用
排污现场
数据采集 传输仪 必选设备
监控中心上 位机平台
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
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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 10
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。
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）
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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
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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