NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HOÁ GIÁM SÁT, XỬ LÝ, CẢNH BÁO MÔI TRƯỜNG TẠI CÁC KHU CÔNG NGHIỆP VÀ ĐÔ THỊ LỚN


Nghiên cứu vềmôi trường, có chiến lược bảo vệmôi trường, tạo ra môi trường thích hợp nhất cho cuộc sống đã trở vấn đề sống còn mà quốc gia nào cũng phải quan tâm.
Ởcác nước phát triển, một khoa học đang phát triển mạnh trong 5 năm qua là Domotic và Imotic, là khoa học về''vi môi trường''. Để đảm bảo cho việc xửlý ô nhiễm môi trường, các hệthống quan trắc thông sốô nhiễm vềnước và không khí đã được nối thành mạng giữa nhiều nước trên thế giới. Trong khi đó ởnước ta các trạm quan trắc vềkhông khí và nước chỉ được đếm trên đầu ngón tay.
Nghiên cứu, thiết kế, chếtạo các thiết bị đo, vẽthông sốmôi trường, thiết kế hệ thống các trạm quan trắc môi trường đối với nước ta là điều hết sức cấp thiết. Chọn cách nào đểchếtạo thiết bị, cách nào đểxây dựng các trạm quan trắc cho chủ động mà vừa đạt yêu cầu của khoa học môi trường vừa có được giá thành hạnhất, đó chính là điều cần phải làm.
Đềtài KC.03-17 là một thực nghiệm nghiên cứu chếtạo, lắp đặt các thiết bị,lập trình các phần mềm ứng dụng phục vụcho các trạm quan trắc nước thải. Tất cả những kết quảcủa đềtài đều tính đến các giải pháp chủ động cho việc bảo dưỡng, phát triển hệthống các trạm quan trắc môi trường trên toàn đất nước.
Việc thiết kế hệ thống đúng yêu cầu kỹthuật, phù hợp với tình hình kinh tếvà trình độhiện nay đó là nhiệm vụkhông dễdo đó cần phải nghiên cứu nghiêm túc để quyết định được thiết bịgì phải mua, thiết bịgì chủ động chế tạo.
Mục tiêu của đề tài là như vậy.

Bản tóm tắt này sẽgiới thiệu tinh thần ấy và các kết quả đạt được. Sau hơn 2 năm nghiên cứu, đềtài KC.03-17, Liên hiệp SEEN có thểnói là: có khảnăng tựthiết kếvà xây dựng hệquan trắc nước thải theo yêu cầu người sửdụng, đạt tiêu chuẩn, không thua kém bao nhiêu so với các hệthống đặt ởnước ngoài với giá thành chấp nhận được. Và SEEN mong muốn rằng với kết quả đạt được của mình,
những cơquan cần xây dựng các trạm quan trắc hãy liên hệvới SEEN đểcó những trạm quan trắc hợp chuẩn nhưyêu cầu của đềtài.

T/M các tác giả

Lê Đức Bảo
MỤC LỤC
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀCÁC VẤN ĐỀNGHIÊN CỨU, PHƯƠNG
HƯỚNG VÀ NHIỆM VỤHOẠT ĐỘNG CỦA ĐỀTÀI ................................1
I.1. TỔNG QUAN VỀHỆTHỐNG TRẠM QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG: 1
I.1.1. TÌNH HÌNH TRÊN THẾGIỚI : ...........................................................1
I.1.2. TÌNH HÌNH TRONG NƯỚC :..............................................................2
I.1.3. CHỦTRƯƠNG CƠBẢN CỦA ĐỀTÀI KC.03-17: .............................2
I.1.4. HỢP ĐỒNG KÝ KẾT : .........................................................................3
I.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU:......................................................................5
I.2.1. HỆTHỐNG THU THẬP SỐLIỆU TRẠM QUAN TRẮC:...................5
I.2.1.1. Phòng xửlý trung tâm (PXLTT): ..................................................5
I.2.1.2. Trạm quan trắc địa phương (TQTĐP): ..........................................5
I.2.2. XÁC ĐỊNH NHIỆM VỤTHEO HỢP ĐỒNG : ....................................6
I.3. TỔCHỨC TÀI LIỆU BÁO CÁO: .............................................................6
CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾTẠO CÁC THIẾT BỊ ĐO
THÔNG SỐÔ NHIỄM MÔI TRƯỜNG..........................................................9
II.1. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾTẠO CONVERTER ĐO ĐỘ PH: ....10
II.1.1. CÁC TIÊU CHUẨN TCVN VỀ ĐỘpH PHẢI ĐO:...........................10
II.1.2. CÁC YÊU CẦU KHÁC ĐẢM BẢO TÍNH TIN CẬY CỦA PHÉP ĐO:
......................................................................................................................10
II.1.2.1. Tốc độdòng nước đi qua buồng đo: ...........................................10
II.1.2.2. Đảm bảo độbền của đầu đo:.......................................................10
II.1.2.3. Kiểm tra, hiệu chỉnh, chuẩn độthiết bị: .....................................11
II.1.3. CÁC YÊU CẦU KỸTHUẬT CỦA pH MET THIẾT KẾ: ..................11
II.1.4. ĐẦU ĐO ĐỘpH: ..............................................................................12
II.1.4.1. Lý thuyết chung về độpH: .........................................................12
II.1.4.2. Sức điện động Galvanic:.............................................................12
II.1.4.3. Các điện cực:...............................................................................14
II.1.4.4. Chọn đầu đo: ...............................................................................17
II.1.5. THIẾT KẾPHẦN CỨNG:.................................................................20
II.1.5.1. Sơ đồkhối cơbản và phương hướng giải quyết converter: .......20
II.1.5.2. Tính toán mạch đo độpH : .........................................................22
II.1.5.3. Mạch đo nhiệt độ: ......................................................................23
II.1.5.4. Vi xửlý và các phụkiện: ............................................................23
II.1.5.5. Nguồn ổn áp:...............................................................................24
II.1.6. PHẦN MỀM THIẾT BỊ ĐO ĐỘpH:.................................................25
II.1.6.1. Cách giải quyết và chương trình chính:......................................25
II.1.6.2. Thiết lập cấu hình: ......................................................................26
II.1.6.3. Khắc độ đối với pH :...................................................................27
II.1.6.4. Khắc độnhiệt kếPt-1000: ..........................................................29
II.1.6.5. Thực hiện phép đo nhiệt độ: .......................................................30
II.1.6.6. Thực hiện phép đo pH: ...............................................................32
II.1.6.7. Tạo dòng ra tương ứng với pH, t
II.1.7. TÍNH TOÁN VỀDÒNG CHẢY:........................................................34
II.1.8. ĐIỀU KHIỂN LẤY SỐLIỆU VÀ TRUYỀN TIN : .............................34
II.2. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, LẬP TRÌNH THIẾT BỊ ĐO ĐỘDẪN ĐIỆN (CONDUCTOMET):
II.2.1. YÊU CẦU KỸTHUẬT: .....................................................................37
II.2.1.1. Các tiêu chuẩn TCVN đối với độdẫn điện nước thải công nghiệp:
II.2.1.2. Các yêu cầu khác đối với conductomet: .....................................37
II.2.1.3. Các yêu cầu kỹthuật đối với conductomet thiết kế:...................38
II.2.2. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾPHẦN CỨNG CỦA CONDUCTOMET:
II.2.2.1. Nguyên lý làm việc của Conductomet:.......................................39
II.2.2.2. Thiết kếphần cứng của Conductomet: .......................................46
II.2.3. THIẾT KẾPHẦN MỀM THIẾT BỊ ĐO: ...........................................52
II.2.3.1. Sơ đồkhối của phần mềm xửlý sốliệu trên MCU: ...................52
II.2.3.2. Các chương trình con:.................................................................53
II.2.4. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾPHẦN TRÍCH MẪU, THAU RỬA, KHẮC
ĐỘTỰ ĐỘNG: ............................................................................................58
II.2.4.1. Lắp ráp thiết bị đo:......................................................................58
II.2.4.2. Lấy nước mẫu kiểm tra: ..............................................................59
II.2.4.3. Thau rửa: .....................................................................................59
II.2.4.4. Nghiên cứu, thiết kếphần khắc độtự động:...............................60
II.3. NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ ĐO OXY HÒA TAN (DO):.........................62
II.3.1. CÁC YÊU CẦU KỸTHUẬT ĐỐI VỚI THIẾT BỊ ĐO DO: ..............62
II.3.1.1. Các tiêu chuẩn TCVN ứng dụng: ...............................................62
II.3.1.2. Các điều kiện kỹthuật ảnh hưởng đến kết quả đo (DO): ...........62
II.3.1.3. Các yêu cầu kỹthuật đối với thiết bị đo DO: .............................63
II.3.2. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾPHẦN CỨNG THIẾT BỊ ĐO DO: ........64
II.3.2.1. Nguyên tắc cơbản của thiết bị đo DO:.......................................64
II.3.2.2. Thiết kếphần cứng converter DO: .............................................69
II.3.3. THIẾT KẾPHẦN MỀM CỦA CONVERTER: ..................................74
II.3.3.1. Chương trình chính: ....................................................................74
II.3.3.2. Khắc độphần đo nhiệt độ: ..........................................................75
II.3.3.3. Khắc độDO: ...............................................................................77
II.3.3.4. Tính sốliệu DOx ởnhiệt độtx:....................................................79
II.3.4. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾKHÂU TRÍCH MẪU, THAU RỬA,
KHẮC ĐỘTỰ ĐỘNG..................................................................................80
II.3.4.1. Nghiên cứu, thiết kếphần trích mẫu:..........................................80
II.3.4.2. Nghiên cứu, thiết kếphần thau rửa:............................................81
II.3.4.3. Nghiên cứu, thiết kếphần khắc độtự động:...............................83
II.4. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾTHIẾT BỊ ĐO ĐỘ ĐỤC: ..........................85
II.4.1. NGUYÊN LÝ CƠBẢN VÀ PHẦN CỨNG THIẾT BỊ ĐO ĐỘ ĐỤC:85
II.4.1.1. Định nghĩa và nguyên lý đo độ đục:...........................................85
II.4.1.2. Đầu đo độ đục TB450B của YOKOGAWA : ............................92
II.4.1.3. Thiết kếphần cứng: ....................................................................96
II.4.2. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾPHẦN MỀM THỰC HIỆN PHÉP ĐO :
II.4.2.1. Lưu đồchương trình đo: ...........................................................101
II.4.2.2. Đo độ đục:.................................................................................102
II.4.3. HỆTHỐNG DẪN NƯỚC, ĐIỀU KHIỂN ĐO, THAU RỬA : ........106
II.4.3.1. Hệthống ống dẫn:.....................................................................106
II.4.3.2. Điều khiển đo độ đục trong TB 450: ........................................108
II.5. NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ ĐO COD VÀ BOD: ...................................109
II.5.1. CÁC ĐỊNH NGHĨA, TIÊU CHUẨN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH:.........................................................................................................109
II.5.1.1. Các định nghĩa: .........................................................................109
II.5.1.2. Phương pháp đo COD:..............................................................111
II.5.1.3. Các phương pháp xác định BOD:.............................................117
II.5.2. THIẾT KẾHỆTHỐNG ĐO COD VÀ BOD: ..................................124
II.5.2.1. Chọn thiết bị đo COD và BOD:................................................124
II.5.3. THIẾT KẾPHẦN MỀM ĐO BOD SAC – UV: ...............................128
II.5.3.1. Lưu đồchính:............................................................................128
II.5.3.2. Khắc độ: ....................................................................................129
II.5.3.3. Tính kết quảtừsốliệu đọc SAC và tra bảng:...........................130
II.5.4. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾCHU TRÌNH ĐO, LẤY SỐLIỆU: .....131
II.6. KẾT LUẬN: ..........................................................................................133
II.6.1. NGHIÊN CỨU ĐẶC THÙ CÁC ĐẦU ĐO ĐỂTÌM RA BIỆN PHÁP
XỬLÝ : ......................................................................................................133
II.6.1.1. Đối với converter đo pH: ..........................................................133
II.6.1.2. Đối với converter điện dẫn: ......................................................134
II.6.1.3. Đối với converter DO: ..............................................................134
II.6.1.4. Đối với converter đo độ đục: ....................................................134
II.6.1.5. Đối với thiết bị đo BOD, COD, SAC – UV: ............................134
II.6.2. GIA CÔNG SỐLIỆU, HÌNH THÀNH PHẦN MỀM XỬLÝ : ........135
II.7. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾTHIẾT BỊ ĐO ĐỘ ỒN: ...........................136
II.7.1. NGUYÊN LÝ ĐO VÀ CÁC ĐIẾM CẦN CHÚ Ý KHI THIẾT KẾ: .136
II.7.1.1. Độ ồn và bản chất của độ ồn:....................................................136
II.7.1.2. Áp suất âm hoặc mức âm:........................................................138
II.7.1.3. Trung bình theo thời gian của mức âm:....................................139
II.7.1.4. Trung bình theo thời gian dài: ..................................................139
II.7.1.5. Phân bốthống kê và percentiles:..............................................140
II.7.1.6. Trung bình theo không gian:.....................................................140
II.7.1.7. Đo công suất âm bằng phương pháp cường độâm: .................140
II.7.2. THIẾT KẾPHẦN CỨNG THIẾT BỊ ĐO ĐỘ ỒN: .........................143
II.7.2.1. Sơ đồkhối thiết bị đo:...............................................................143
II.7.2.2. Microphones: ............................................................................143
II.7.2.3. Các bộlọc: ................................................................................146
II.7.2.4. Các yêu cầu kỹthuật:................................................................146
II.7.2.5. Chuẩn độthiết bị:......................................................................147
II.7.3. PHẦN LỰA CHỌN ĐẦU ĐO VÀ THIẾT KẾCÁC THIẾT BỊ ĐO:148
II.7.3.1. Yêu cầu kỹthuật của thiết bị: ...................................................148
II.7.3.2. Lựa chọn Microphone:..............................................................148
II.7.3.3. Thiết kếsơ đồkhối của thiết bị: ...............................................148
II.7.4. THIẾT KẾ, LẬP TRÌNH PHẦN MỀM: ...........................................151
II.7.4.1. Các chương trình viết cho DSP: ...............................................151
II.7.4.2. Chương trình giao diện và quản lý trên máy tính:....................153
CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, XÂY DỰNG HỆTHỐNG
TRUYỀN TIN, XỬLÝ, GIÁM SÁT, QUẢN LÝ THÔNG TIN CỦA HỆ
THỐNG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG ......................................................155
III.1. HỆTHỐNG THU THẬP VÀ TRUYỀN SỐLIỆU TẠI TRẠM QUAN
TRẮC ĐỊA PHƯƠNG: .................................................................................155
III.1.1. XÂY DỰNG NHIỆM VỤVÀ PHƯƠNG ÁN TRẠM QUAN TRẮC:
....................................................................................................................155
III.1.1.1. Xây dựng nhiệm vụtrạm quan trắc: ........................................155
III.1.1.2. Các phương hướng và phương án: ..........................................157
III.1.2. THIẾT KẾKỸTHUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN ĐỀXUẤT: ...............161
III.1.2.1. Thiết kếhệthống thu thập sốliệu ởtrạm quan trắc địa phương:
................................................................................................................161
III.1.3. THIẾT KẾHỆTHỐNG THU THẬP SỬDỤNG PLC S7-200:.....170
III.1.3.1. Cấu hình của hệthu thập sốliệu và truyền tin dùng S7 –200: 170
III.1.4. THIẾT KẾLẮP ĐẶT TRẠM THU THẬP SỐLIỆU ĐO THÔNG SỐ
Ô NHIỄM NƯỚC: .....................................................................................183
III.1.4.1. Chếtạo tủ điều khiển:..............................................................183
III.1.4.2. Đặc tính kỹthuật của thiết bịsửdụng:....................................189
III.1.4.3. Xây dựng trạm quan trắc: ........................................................192
III.1.5. PHẦN MỀM TRẠM QUAN TRẮC: ...............................................195
III.1.5.1. Lập chương trình đo lường, thu thập, xửlý sốliệu:................195
III.1.5.2. Lập chương trình đo lường, bảo vệnguồn cung cấp:..............196
III.1.5.3. Lập chương trình phối ghép với hệthống báo cháy:...............197
III.1.5.4. Lập chương trình điều khiển trích mẫu: ..................................198
III.1.5.5. Lập chương trình điều khiển thau rửa: ....................................199
III.1.5.6. Lập chương trình điều khiển khắc độ:.....................................200
III.1.5.7. Lập chương trình quản lý sốliệu, giám sát hệthống: ............201
III.1.5.8. Lập chương trình truyền thông với trung tâm từxa:...............202
III.1.6. QUY TRÌNH VẬN HÀNH TRẠM QUAN TRẮC: ...........................203
III.2. HỆTHỐNG TRUYỀN TIN VÀ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM VỚI
NHIỀU TRẠM QUAN TRẮC:.....................................................................207
III.2.1. CÁC YÊU CẦU KỸTHUẬT: .........................................................207
III.2.1.1. Mô tảhoạt động của hệthống: ................................................207
III.2.1.2. Các đặc tính kỹthuật yêu cầu:.................................................209
III.2.2. THIẾT KẾPHẦN CỨNG: .............................................................211
III.2.2.1. Đặt vấn đề:...............................................................................211
III.2.2.2. Các phương tiện truyền tin hiện có: ........................................211
III.2.2.3. Chọn phương tiện truyền tin: ..................................................213
III.2.2.4. Phương án modem điện thoại:.................................................215
III.2.2.5. Phương án radio - modem : .....................................................217
III.2.3. THIẾT KẾPHẦN MỀM HỆTHỐNG: ..........................................222
III.2.3.1. Xác định cụthểcác cách làm việc của hệthống:....................222
III.2.3.2. Chế độthu thập sốliệu tự động theo chu kỳ:..........................224
III.2.3.3. Chế độthu thập sốliệu tự động ởmột trạm:...........................226
III.2.3.4. Chế độthu thập sốliệu bằng tay: ............................................226
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ, XÂY DỰNG PHẦN MỀM SCADA, XỬLÝ
PHÂN TÍCH TẠI TRUNG TÂM ..................................................................228
IV.1. TỔNG QUAN, ĐẶT VẤN ĐỀ:...........................................................228
IV.1.1. PHÂN TÍCH BÀI TOÁN: ...............................................................228
IV.1.1.1. Mở đầu: ...................................................................................228
IV.1.1.2. Đặt bài toán: ............................................................................228
IV.2. HƯỚNG TRIỂN KHAI ÁP DỤNG VÀO BÀI TOÁN CỦA TA:......246
IV.3. CHƯƠNG TRÌNH THU THẬP SỐLIỆU: .........................................247
IV.3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ: ................................................................................247
IV.3.1.1. Mở đầu: ...................................................................................247
IV.3.1.2. Phân loại:.................................................................................247
IV.3.2. TRIỂN KHAI CHƯƠNG TRÌNH: ..................................................248
IV.3.2.1. Mở đầu: ...................................................................................248
IV.3.2.2. Vấn đềphân cấp cơsởdữliệu: ...............................................249
IV.3.2.3. Triển khai cài đặt các phương pháp thu thập dữliệu:.............250
IV.3.3. KHUNG TRUYỀN TIN ĐƯỢC SỬDỤNG TRONG VIỆC THU
THẬP DỮLIỆU: .......................................................................................256
IV.3.3.1. Khung truyền (TX):.................................................................256
IV.3.3.2. Khung nhận (RX): ...................................................................257
IV.4. CHƯƠNG TRÌNH GIAO DIỆN NGƯỜI – MÁY: .............................259
IV.4.1. MỞ ĐẦU: .......................................................................................259
IV.4.2. ĐẶT VẤN ĐỀ: ................................................................................259
IV.4.2.1. Mở đầu: ...................................................................................259
IV.4.2.2. Các yêu cầu cụthểcủa bài toán: .............................................262
IV.4.3. TRIỂN KHAI CHƯƠNG TRÌNH: ..................................................267
IV.4.3.1. Phương pháp thiết kếvà triển khai: ........................................267
IV.4.3.2. Triển khai: ...............................................................................272
IV.4.4. MỘT SỐGIAO DIỆN MINH HỌA:...............................................277
IV.4.4.1. Giao diện chính: ......................................................................277
IV.4.4.2. Bảng sốliệu và biểu đồcác thông số: .....................................279
IV.4.4.3. Hiển thịbáo cháy: ...................................................................281
IV.4.4.4. Trạng thái làm việc của hệthống: ...........................................282
IV.4.4.5. Chẩn đoán kỹthuật:.................................................................283
IV.4.4.6. Bản đồvềtình trạng ô nhiễm: .................................................284
IV.4.4.7. Hình ảnh Camera tại trạm quan trắc: ......................................285
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN .............................................................................287
V.1. VỀCÁC THIẾT BỊ ĐO: .......................................................................287
V.2. VỀHỆTHỐNG THU THẬP SỐLIỆU VÀ TRUYỀN TIN:...............287
V.3. XÂY DỰNG TRẠM QUAN TRẮC PILOT: .......................................28

M_tả

Không có nhận xét nào: