时间：2023-06-02 09:22:37
关键词：烟气分析仪；非色散型红外线；热磁式
中图分类号：TK223 文献标识码：A
1 概述
1．1 烟气分析仪技术概述
烟气分析仪用来测量燃料燃烧工业锅炉所产生的烟气中污染气体成分，烟气连续测定气体分析仪NSA-3080型锅炉烟气污染源自动在线监测系统，在线监测内容包括：二氧化硫、氮氧化物、烟尘、流量及其他辅助参数O2量等。
2 烟气分析仪配置
2.1 烟气分析仪组成由烟气连续测定系统、烟尘测定仪、辅助参数测定系统、数据采集处理系统组成。
2.2 烟气测定系统由烟气采样探头、加热导管、气体分析仪三部分组成。 如图1示
3 分析原理
在线式烟气连续监测分析仪多采用非色散型红外线吸收式和电化学式或热磁式相结合的方式进行测量。
3.1 SO2、NOx、CO和CO2采用非色散型红外线方法。非色散型红外线吸收气体浓度装置是利用由异原子组成的气体分子可吸收特定波长的红外光这一特性，通过测定透射光的强度可测出气体的浓度。不同气体成分在红外波段内均有不同的特征吸收波长，根据气体成分对某一特征吸收波长的吸收大小而确定气体的浓度，从而将气体成分的浓度信息转换为数字信息。
红外法测定其优点是可避免其它气体对被监测气体的干扰，实现了多种气体浓度的同时测量，且测量精度高。测量浓度范围广、抗干扰性强，适合于工况条件复杂的污染源烟气监测。另外，红外光源的寿命长。而紫外荧光法只适合于浓度值较低、条件较好的空气自动监测；紫外光源的寿命比较短，不足10个月要更换一次光源，并且还要重新校准。
3.2 O2采用热磁式方法。利用氧易于被磁场磁化的特性。将加热元件插入用于测定和比较的小室，在测定室附加强磁场。样品气体中的O2被磁场磁化，从而产生气体的连续流（磁风）。产生的磁风强度与O2浓度成比例，并使加热元件冷却。测定室和比较室的两个加热元件与固定阻抗形成电桥，磁风强弱造成加热元件的阻抗变化，形成电桥的不平衡电压，利用这一不平衡电压测定O2的浓度。
4 主要特点
4.1 直接采样法
4.2 多组分同时测定
4.3 LCD宽行显示
4.4 主机体积小
4.5 丰富的自诊断功能
4.6 自动校正功能
4.7 易安装维护
5 主要功能
5.1 系统运行数据采集率应不低于95％。
5.2 可通过GPRS进行数据传输，具备联网功能，且符合国家环保总局颁布的数据传输标准。
5.3 具备故障自动报警、异常报警以及自动恢复功能，采用模块化设计，可实现多个参数的监测扩展。
5.4 具备监测数据统计显示功能，可显示当前污染物浓度监测值、平均值、累积总量等监测指标。
5.5 屏幕显示具有汉字系统功能，并能显示图形、表格、曲线等。
5.6 可存储三年以上的原始数据及二次计算数据，自动生成报表。
6 技术指标（见表）
7 运行过程中注意事项
7.1 安装位置要求监测点选取在锅炉烟囱烟气排放稳定处，仪表现场安装牢固。
7.2 检测现场应设专门的样气处理间，处理间保证防尘密闭及防爆通风的要求。以延长分析元件的使用寿命和分析质量。
7.3 检测探头现场要有维护平台、旋梯，以便于安装维护。
7.4 样气传输管道要有拌热和反吹系统，保证样气的畅通。
7.5 样气处理系统与上位监测机之间的通讯电缆应铺设主、备两条电缆，以便于故障时及时切换。
7.6 监测系统设操作权限防止随意退出和隐藏系统。
7.7 现场电缆铺设要有电缆保护管、连接处有密封接头并达到防爆要求。
7.8 对分析仪定期进行零点、跨度标定。
7.9 定期更换分析仪易损件和标准样气。
7.10 现场仪表定期吹灰，定期检查探头安装位置，防止松动，以免影响测量。
结语
依据国家对固定污染源烟气排放连续监测技术规范，呼和浩特石化公司动力锅炉装置通过安装在线式烟气连续监测分析仪，进一步强化了大气污染物达标排放，同时实现了中国石油、呼和浩特环保局联网运行，有效控制了重点污染物的排放。
参考文献
关键词：红外线；NDIR；烟气；监测
0 引言
工业发展带来经济腾飞的同时，也给环境带来极大的负担。环境污染，尤其是大气污染程度不断加深，严重影响了人们的正常生活和身体健康。固定污染源烟气的排放是大气污染气体的主要来源之一，研发具有实时性、智能化、稳定性好、可靠性高且操作简单的烟气监测系统，对于我国烟气自动监测系统的发展，控制烟气中污染物质的排放具有实际意义。
1 红外线气体分析仪在烟气自动检测系统中的应用
1.1 测量原理 我国当前使用的气体分析仪器在监测范围、测量精度、组分分析方面，存在较大的局限性，而新型的非分散红外线（NDIR）技术，则能实现对多组分烟气浓度的检测，该技术检测原理为气体红外吸收，在测量过程中无需消耗物质，因此具有使用寿命长、稳定性好、选择性强、测量范围广、高精准度，具有广泛的推广意义。
烟气中的主要成分为硫、氮、碳的氧化物，主要以二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）、一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）为主，这类气体在红外波段有独特的吸收波，被称为特征吸收波（表1）。特征吸收波根据物质不同，波形各异，因此可用作鉴别各类物质的依据。而气体浓度的确定，则是根据特征吸收光谱对红外能量的吸收能力进行检测的。根据朗伯-比尔吸收定律可知，当待测气体组分有红外光通过时，气体分子吸收特定波长的红外线。
表1 烟气中各组分特征吸收波
[＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&][气体
特征吸收波/μm][CO2
4.3][CO
4.65][NO
5.3][H20
3-6][SO2
7.3]
1.2 测量方式 单光束双波长法中有测量滤光片和参比滤光片，其中测量滤光片是对有特征吸收红外光谱通过的待测组分进行测量，透过测量气室的光线强度受烟气浓度的影响，测量值记为I；而参比滤光片测量组分不吸收通过的红外光，因此透过测量气室的光线强度几乎不受被测组分浓度变化的影响，测量结果作为参照，记为I0。根据朗伯-比尔定律，待测气体吸收光度与其浓度关系满足关系式：-In（I/I0）=LkC，I为测量光强度，I0为参照光强度，L是红外线经过吸收气体的路径，k待测气体的吸收系数，C为气体的浓度，单位为mg/m3。
气体滤波相关法是将被测气体填充在气体滤光池中，代替上述方法中的参比滤光片，利用此法可提高被测气体组分对特征波的吸收效果。这一测量系统由五部分组成：光源由能斯特灯发射红外光；测量气室有抽气孔和充气孔，为待测气体组分浓度的稳定提供了保障，而高温伴热功能，可有效防止水蒸气和污染物冷凝，造成对测量结果的干扰；切光轮主要负责将光束信号射频模式化；滤波轮上安装不同被测气体的气体滤光池和测量滤光片，滤波轮和切光轮的旋转动作由无刷直流电动机提供动力，对各组分的测定则由自动化控制系统发送控制指令完成测量；光电管前安装放大器，以提高弱信号接收的可靠性。
被测气体滤光池和测量滤光片的位置由设备内部处理器控制，一次测量过程可对待测气体进行多次扫描，以提高信号的信噪比，减少测量误差。利用微处理器可对各式干扰进行有效处理；使用靠减去干扰组分浓度的方法可对不同待测组分光谱重叠进行有效处理；而校正因子则是用来处理干扰组分对测量组分吸收系数的影响。
1.3 技术分析 ①烟气分析。烟气分析仪采用的分析技术为单光束双波长与气体滤波相关技术的结合，滤波轮上的气体滤波池能实现对不同气体的同时测量，并利用干扰参数扣除技术，大大提高了测量结果的准确度，并能实现对一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、甲烷、氨气以及氯化氢八种气体的高精度持续性检测。如对一氧化碳的测量范围可达4000mg/m3，精度可达到0.1%。②信号放大电路。信号放大电路利用CMOS工艺制成的斩波稳零结合多级放大模式，主要组成部件有多路开关和仪表放大器。信号放大电路增益高、响应快，输入偏置电流小等优点，能有效减少误差，还具有自动调零的功能，增加了测量的精准度和稳定性。③烟气连续排放监测系统。烟气连续排放监测系统的构成包括了多种学科，如智能采样技术、数字滤波算法技术、软件自动识别补偿轻微污染技术、网络技术、分布技术、光功率软件修正技术以及多线程布控技术等。该系统具有的功能也较为完善，目前已经实现的功能主要有定量测量功能、自动校零、异常报警、远程传输、报表生成等各项功能。
1.4 应用 ①对烟气监测及管理。红外线气体分析仪主要利用嵌入式软件，完成对污染源气态污染物的监控职能，并为相关部门提供检查对象的瞬时值和历史记录，当污染源超标时，还可利用自动报警功能对相关部门发出警示。该系统对污染源进行的连续性测量，可为环保部门提供电子政务和办公自动化所需的基本材料，为部门制定环保政策提供可靠的数据支持。嵌入式软件在信号处理方面具有较强的灵活性，可对不同变量和浓度范围的气体进行测量；取样方面更加智能化，与算法相结合，可剔除异常测量值，提高测量结果的准确率。②技术指标。该套设备所能达到的技术指标如下：零点漂移可控制在±2.5%范围内（F.S/3d或7d），量程漂移不超过±2.5%，线性误差在±5.0%以内，响应时间不超过200s，重复性低于0.5%，输出波动低于0.4%，可对电源、标定、分析仪故障发出警报输出。对各气体的测量量程分别可达到SO2为4000、NO2为1000、NO为2500、CO为2500，检测下线为10（单位：mg/m3）。
2 结束语
随着社会的不断进步，人们对环境问题越来越重视，传统的经济发展模式对环境的损害较大，已经不适应现代生产发展的需要，加大节能减排力度，减少环境污染是当前企业面临的重要任务。就目前技术发展水平而言，我国还无法完全消除烟气等污染物的来源，但可通过先进的检测技术，对烟气排放中污染组分进行实时检测，为企业和环保部门制定有效的环保措施提供依据。红外气体分析仪相对于传统的分析仪器，具有检测范围大、精准度高、能对多组分进行同时检测的优点，因此可广泛应用于烟气在线监测领域。
参考文献：
[1]于晓曼，刘文清，黄书华，等.基于非分散红外原理的烟气检测系统[J].计算机测量与控制，2011，19（12）：2905-2907，2938.
Abstract： Dust from tobacco manufacture processes is one of the most important factors which affect the health and well-being of tobacco industry employees. The installation of contaminants monitory system is aim to monitor and control the contaminants emission rate of indoor dust pollutions and protect the industry working environment and human health. Thus， the research of tobacco dust online monitoring system is necessary. Based on the research of tobacco processing technologies， analysis the category and characteristic of participations This paper discussed the design theory， and methodologies of online dust emission rate monitoring technologies， which is a fundamental work of designing online monitoring system of tobacco industry.
关键词： 烟草尘；总悬浮颗粒物（TSP）；PM10；PM2.5；在线监测
Key words： Dust from tobacco processing；Total Suspended Particulates （TSP）；PM10；PM2.5；Online Monitoring
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）30-0186-030 引言
目前，我国的烟草产量已居世界首位。据统计，我国共有170多家烟草生产加工厂，从事烟草作业的人员约有40多万[1]。研究表明，烟草尘能够引起眼、鼻、咽、皮肤、气道等急性反应，同时还可能造成慢性鼻炎、慢性咽炎、慢性支气管炎等慢性呼吸系统疾病[2]。此外，研究还发现烟草工作人员接触烟草粉尘的浓度与其尘肺发病之间存在明显的剂量-反应关系[3，4]，严重时还可能致癌。因此，切实有效地控制烟草厂中的烟草尘污染水平，对保护工作人员的身心健康具有重要意义。
已有关于烟草尘的且主要集中在烟草尘浓度离线检测和职业危害评价方面的研究。例如，张世怀等[5]对某烟草车间中的烟草尘浓度进行了检测并分析了其主要来源；李学琴等[6]对某卷烟厂实施检测后发现某些作业岗位的烟草尘浓度超标严重。相较于离线检测，对烟草厂中的烟草尘实施在线监测，更能促进烟草尘污染的有效控制。然而，已有文献涉及烟草尘的在线监测技术方面的研究。基于此，本文在分析了烟草尘污染特征的基础上，重点讨论了目前主要粉尘在线测试技术的适用性，为实现烟草尘的在线监测奠定了基础。
1 烟草生产工艺及烟草尘来源
通常而言，烟草生产工艺主要包括制丝工艺和卷接包装工艺两部分。其中，制丝工艺主要工序包括（见图1）：切片、切丝、去梗、烟叶预回潮、加料、润叶、蒸梗、压梗、切丝、烘丝、加香等过程；卷接包装工艺主要包括卷烟、接装滤嘴等过程小包、条包、以及装箱等过程（见图2）。
一般来讲，烟草尘是卷烟工艺加工过程中经受高速强力搅动、振动、风力输送与风料分离时产生的。因此，产生烟草尘主要的来源有：切片，一次润叶，二次润叶，切丝，烘丝出口，HDT，加香，补香，掺配，滤棒成型等。
2 烟草尘污染特征
从对人体的健康影响来讲，烟草尘或者粉尘的危害程度不但取决于其浓度水平，还与其粒径有关。这是因为粒径越小的粉尘，其被呼吸后到达人体的部位越深入，从而对人体健康的危害也越大。根据粉尘的粒径大小，可以将粉尘分为总尘、总悬浮颗粒物（TSP）、可吸入颗粒物PM10、可入肺颗粒物PM2.5等几类，它们的相关信息如表1所示。
这些颗粒物在肺泡上沉积下来，会损伤肺泡和粘膜，引起肺组织的慢性纤维化，导致肺心病，加重哮喘病，并引起慢性鼻咽炎、慢性支气管炎等一系列病变，有时还会引起肺癌。
为了预防粉尘对人体健康造成危害，我国也制订了若干环境卫生标准用于控制环境中的粉尘污染。表2给出的是我国相关标准对粉尘浓度规定的限值要求。
已有一些研究者对烟草厂车间内的粉尘浓度进行了检测，但他们测试的大都为总尘浓度。文献中关于卷烟厂中烟草尘浓度水平的测试数据如表3所示。表3中共有95个样品数，其中超标样品数为31个，可以讲大约有33%的测点的烟草尘总尘浓度超过GBZ 2.1-2007《工作场所有害因素接触限值 化学有害因素》规定的标准限值2 mg/m3，这一定程度上表明我国烟草厂中尚存在较为严重的烟草尘污染。据报道，卷烟行业车间空气中烟草尘浓度，在国外一般为0.1～31.0mg/m3，而国内一般为0.6～59.8mg/m3[2]。因此，烟草厂中较高浓度的烟草尘污染需要引起我们的重视。
国际上也都在对越来越小的颗粒物制定排放限值。与我国的相关标准不同的是，多数国际环境组织的环境评价标准，将粉尘分为了PM2.5与PM10以及总尘来评价。其他国家的环境标准也对PM2.5有更为明确且严格的限制值。以下是美国和加拿大地区国家标准的PM2.5的标准值。
而在我国，区域性灰霾天气日益严重，与人为排放的大气颗粒物不断增加，尤其是与PM2.5增加有密切的关系。由此，2010年底我国编制修订组完成了《环境空气质量标准》的征求意见稿，该标准已与2012年3月初颁布，新标准预计2016年全面实施。新标准中，空气质量监测指标增设了PM2.5年均、日均浓度限值8小时浓度限值。修订稿中规定，PM2.5年均浓度值为0.035mg/m3、24小时平均浓度值为0.075mg/m3，这与世界卫生组织过渡期第1阶段目标值相同。“十二五”期间，环保部将联合国务院有关部门继续加大投入，加强环境监测能力建设，确保在标准全国生效时实现各地有能力开展PM2.5等新指标的环境空气质量监测工作。
3 烟草尘在线监测技术
根据前面对烟草尘污染特征的分析以及烟草厂实际的环境条件，要对烟草尘实施有效的在线监测，监测技术大体需要满足以下条件：
①仪器测试量程至少满足0～60mg/m3的范围，且最好能进行PM10乃至PM2.5的测试，灵敏度在0.01mg/m3以内；②测试介质工作条件应能够满足高温高湿的要求，温度不低于100℃，相对湿度不低于90%；③考虑到卷烟厂现场环境比较恶劣，仪器应有较好的防护措施，且易于维护；④传感器反应时间合理，且数据输出接口满足集成数据传输的要求。
从测试原理上来分，能够对粉尘浓度进行测试的方法主要有电容法、β射线法、光散射法、光吸收法、静电感应法、震荡天枰法等。目前，市场上的成型产品主要采用光散射法、光吸收法、静电感应法以及震荡天平法等进行粉尘浓度的在线监测，并成功地应用于烟道粉尘浓度测试和煤矿井下粉尘浓度测试上。下面分别对较为常用的粉尘在线监测技术进行实用性分析。
3.1 光散射法 其原理是含尘气流可视为空气中散布着固体颗粒的气溶胶，当光束通过时会发生吸收和散射，从而使光在原来传播方向上的光强减弱，粉尘浓度传感器就是通过探测变化的光信号，经过换算而实现粉尘浓度测量的。光散射数字测尘仪配合切割器，可以用来测试PM10以及PM2.5。光散射测尘仪体积小，重量轻，操作简便，噪音低，稳定性好，既可直读测定结果，也可以存储以及输出电信号实现自动控制，具有快速、简便、连续测量的特点。
3.2 光吸收法 其原理是当光波通过线性物质时，会与物质发生相互作用，光波一部分被介质吸收，转化为热能；另一部分被介质散射，偏离了原来的传播方向，剩下的部分仍按原来的传播方向通过介质。透过部分的光强与入射光强之间符合朗伯—比尔定律，通过测试入射光强与出射光强，经过计算即得到粉尘浓度。该法具有在高粉尘浓度情况下测量准确的特点，即在8000～15000mg/m3内测量较为准确，但在低粉尘浓度范围内，测量精度较差，并且光学系统易受污染，需要经常维护，因此该类传感器大多只用于烟道粉尘浓度监测中。
3.3 静电感应法 该方法通过对运动的颗粒与插入流场的金属电极之间由于碰撞、摩擦产生等量的符号相反的静电荷进行测试，以此来考察与粉尘浓度的关系。静电感应法的特点是灵敏度高、结构简单、维护工作量少。但该方法受风速、粉尘颗粒粒径、磁场、粉尘性质等因素影响较大，因此要实现准确的测量，必须找出风速、粉尘粒径、磁场等因素对测试结果的影响关系。
3.4 震荡天平法 该方法基于锥形元件振荡微量天平原理。此锥形元件在其自然频率下振荡，振荡频率由振荡器件理特性、参加振荡的滤膜质量和沉积在滤膜上的颗粒物质量决定。仪器通过采样泵和质量流量计，使环境空气以一恒定的流量通过采样滤膜，颗粒物则沉积在滤膜上。测量出一定间隔时间前后两个振荡频率，就能计算出在这一段时间里收集在滤膜上颗粒物的质量，再除以流过滤膜的气的总体积，得到这段时间内空气中颗粒物的平均浓度。基于此原理，由美国安普公司的RP1400a测尘仪可用于实时连续监测空气中粉尘浓度；配以不同的采样头，RP1400a可用于测量TSP、PM10和PM2.5。但该仪器在测量时受温度、湿度影响较大，应特别注意。
基于上述四种测试方法的粉尘在线监测技术对比分析如表5所示。显而易见，各种方法均有自己的优势和劣势，因此需要根据具体的使用条件来加以选择。光散射法、静电感应法以及震荡天平法均有应用在烟草尘在线监测中的潜力，并且市场上也有基于上述三种方法的成型产品可供选择，如表6所示。
总结来讲，应用震荡天平法原理的粉尘在线测试仪器，其测试结果较之其它方法的准确性较高，但维护量较大，且仪器测试的准确性受所测气体的温湿度影响较大。而应用光散射法或者静电感应法的光学类仪器，其结构相对简单，维护工作量相对较少，但测试结果的准确性较震荡天平法差，也会受到现场温湿度条件的影响。因此，要对烟草厂中的烟草尘进行准确有效的在线监测，对监测仪器的选择至关重要，这要充分考虑到现场烟草尘的污染特征（如浓度水平、粒径分布等）、环境条件（如温湿度，风速等）以及测试要求（如TSP、PM10、PM2.5测试等），从而做到因地制宜，选择出量程、灵敏度工作条件等均符合要求的在线测试仪器。
4 主要结论
本文基于烟草生产工艺，首先分析了烟草厂中烟草尘的主要来源及其污染特征，结果表明我国烟草厂中尚存在较为严重的烟草尘污染，且指出从危害人体角度考虑，小粒径烟草尘如PM10及PM2.5更应引起重视。基于此，进一步比较分析了不同测试原理的粉尘测试技术用于在线监测烟草尘的适用性，指出要根据现场烟草尘的污染特征、环境条件以及测试要求来选择烟草尘在线监测仪器。这为实现烟草尘的在线监测提供了较为充实的依据。
参考文献：
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关键词 烟气监测 故障 分析 处理
1电厂烟气监测系统简介
烟气污染物在线监测系统(CEMS)是实时、连续监测污染物参数的系统，主要监测烟气中的颗粒物浓度、气态污染物浓度（SO2、NOx、O2）、辅助参数（烟气温度、流速、氧量、湿度、压力）等。完整的CEMS包括气态污染物监测子系统、烟气排放参数监测子系统、颗粒物监测子系统、系统控制及数据采集处理子系统等辅助设施子系统。
某电厂共5台燃煤发电机组，其中1～3号机组容量各为200MW，4、5号机组容量300MW。5台机组的烟气脱硫装置均采用石灰石-石膏湿法工艺，其中1～4号脱硫装置由浙江浙大网新公司提供，5号脱硫装置由上海常净公司提供。5套脱硫装置均为1炉1塔配置。机组烟气经脱硫处理后，由二条210米高烟囱排放。排放口处安装有北京雪迪龙自动控制系统有限公司生产的SIEMENS 7-200型烟气排放连续监测系统(CEMS)。颗粒物粉尘监测选用RBV-2030型光学法烟尘监测仪。
CEMS系统采用北京雪迪龙自动控制系统有限公司SCS -900系统配置(图1)。
图1 CEMS系统图
2 常见故障及处理
2．1 样气流量偏低
烟道中的样气经过采样探头和电加热伴热管由取样泵抽取至分析仪表柜。样气的过滤主要由探头过滤器来完成,过滤器中的滤芯为2μm 孔隙的碳化硅陶瓷材料,含尘气体经过滤芯,粉尘被过滤下来,虽然有自动反吹系统定时进行反吹,但因过滤器长期被加热至120 ℃及以上运行,不可避免出现堵塞和高温老化。如反吹压缩空气偶尔带有水汽会造成样气降温结露并产生少量液态酸水,容易与采样管中粉尘粘合并粘在采样探管内壁上,长时间不清理就会影响样气流量。可以在CEMS 系统停运期间,将采样管拆下清理内部杂物并检查采样探管的腐蚀情况。为保证烟气流量,过滤器滤芯每半年应更换一次,定时检查正常与否。反吹压缩空气管路应加装自动疏水装置。
经过冷凝器的样气仍可能有一部分残余水汽没能去除,并夹杂着少量粉尘颗粒进入到保护过滤器中,长时间运行后会污堵过滤器和流量计,使进入分析仪的样气流量下降,造成流量报警而停运采样泵。因此,要定期检查保护过滤器,如果表面颜色发黄 (正常为白色) 应及时更换。保护过滤器表面结露时还应及时吹扫采样管道，流量计中如挂有水汽应及时将机柜内的样气管路拆下冲洗烘干,以避免这些水汽进到检测池造成酸性腐蚀。
此外，当发现流量偏低并伴随流量计转子波动时，排除取样泵故障前提下，检查系统排气是否正常。
2．2 样气带水
为保证样气在传输过程中不出现冷凝现象,避免气体成分损失及样气管路腐蚀,采用直接抽取加热法的取样探头及取样管线均采用120 ℃～140 ℃高温加热。样气进入分析柜后,通过冷凝器对样气进行快速冷凝,经过致冷后的样气再经过保护过滤器过滤最后进入分析仪分析。样气带水是直接抽取加热法测量系统最常见的故障,原因有:
(1) 取样探头及伴热管的加热由探头温控器及取样管温控器控制,温控器的触点经常性地关断和吸合,会造成触点接触不良,即便温控器温度设定在正常范围,但电加热并未真正工作,造成样气在取样管线冷凝带水。应经常检查取样管线温度是否在设定范围,改变温控器温度设定值,观察触点切换是否正常。
(2) 烟气中的水汽冷凝成液滴后由蠕动泵排出。泵管长时间运行后胶管极易老化变形,致水汽无法及时排出。应经常检查蠕动泵是否停转,尤其要检查蠕动泵泵管,如泵管变形应及时更换,更换泵管时要注意把泵管卡到位。
（3）通过测量伴热管电阻可以评估伴热管性能，方法为：假设伴热管长50米，查设备资料得伴热采样管线功率为a瓦/米，则该伴热管理论功率为50a瓦。实测伴热采样管线功率为b欧姆，由公式P=U2/R得48400/b≈50a ，若偏差较远可适时更换该伴热管。
2．3 烟气参数失真
烟气测量参数(S02、NOx、02)、含尘量数据的失真既影响脱硫系统工艺控制,也影响环保对电厂排放的考核。影响测量结果准确性的原因主要有以下几方面:
(1) 烟气由取样泵从烟道内抽取至分析仪表,取样管线存在泄漏势必造成空气混入样气中,从而使烟气中参数S02 偏低,02 偏高。管线泄漏分为加热管线泄露和机柜内预处理系统泄露两种。区别方法为于分水器处断开管线连接，用手堵死采样口，在取样泵的作用下，如果机柜内预处理系统无泄露，则正常情况流量计内转子应慢慢下降然后在流量计下半部分跳动。之后对应检查管路中的接头、胀圈是否紧固,电磁阀是否密封。特别是探头吹扫电磁阀和校零电磁阀由于需定时进行切换吹扫和校零,阀门滑杆挡头磨损和空气中污物进入会影响电磁阀密封性,应经常进行检查和清理。更换探头过滤器时要检查密封垫,并同时更换手柄塞上的O型圈。
(2)CEMS零位是通过标定空气校准的。空气取样管应远离污染气体，避免零位偏移造成烟气参数异常。选择标气时应尽量选择实际测量值处于标气量程附近的标气。
(3) 烟尘仪光学窗口镜片极易被烟道中的粉尘及油汽附着而降低其透光性造成监测数据增大。因此运行中要定期检查光学窗口是否被污染,清洁光学窗口需用50 %的化学纯级的酒精和蒸馏水的混合溶液。如光学窗口表面经常短时间内积灰应检查清洁风系统有无脏堵现象,风机是否运转正常,保证灰尘不进入光学头。
3 其他注意事项
(1) 严禁在不安装探头过滤器的情况下使用取样探头,否则将会导致探头及采样管线的严重堵塞。更换探头过滤器时要切断样气和电源,并使用防护手套,防止烫伤。
(2) O2 传感器的测量电压因老化会逐渐降低,经常检查其测量电压,当< 6mV 时应及时更换O2传感器,防止因O2 电势过低造成系统故障无法进行测量。O2传感器中含有醋酸，会烧坏无防护的皮肤，所以在替换O2传感器时，不可以损坏它的外壳。老化或有故障的废O2传感器为有毒废弃物，必须封装好送仓库回收统一处理
(3) 清理烟尘仪光学窗口镜片时应确认光学头已断电,所使用溶液应不含油分,如用含有油分的酒精溶液清洁光学窗口,当酒精挥发后在镜片表面会有残留的油分,影响测量准确性。
(4) 烟气分析系统通常放置在监测小屋内，应保持屋内的环境卫生，保持CEMS 小屋的温度在20 ℃左右,注意空调和通风是否正常,如果房间内温度过高或过低，不仅会对数据准确性产生影响，而且会造成设备故障，影响设备的使用寿命。
(5) 经常检查收集水箱内积水情况,并及时清理,防止废液溢出,污染CEMS 小屋。
4 结语
关键词：脱硫CEMS；常见故障；管理办法
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.005
随着我国经济的发展，气体排放物二氧化硫及氮氧化物的不断增加，造成更为严重的环境污染，国家环保部对烟气排放加大监管和审核的力度，因此CEMS的稳定性和准确性显得极为重要，直接关系到企业的经济效益和社会形象。
CEMS是英文Continuous Emission Monitoring System的缩写，是指对大气污染源排放的气态污染物和颗粒物进行浓度和排放总量连续监测并将信息实时传输到主管部门的装置，被称为"烟气自动监控系统"，亦称"烟气排放连续监测系统"或"烟气在线监测系统"。宿州电厂是2*630MW燃煤机组，采用石灰石-石膏湿法脱硫，脱硫烟气在线监测系统采用北京雪迪龙公司的SCS-900型系统，测量采用直接抽取法。
1 脱硫CEMS系统组成及测量原理
脱硫CEMS采用雪迪龙公司的SCS-900 烟气连续监测系统主要由烟气成分分析系统、颗粒物监测系统、烟气流量监测系统及数据采集与通讯四部分组成。如图1
1.1 烟气成分分析系统
主要用于监测烟气中SO2，NOX，CO以及O2的分析仪表），采样方法采用直接抽取加热法，分析仪表选用德国西门子多组分红外分析仪ULTTRAMAT23。其中气态污染物SO2 ，NOX ，CO测量原理：NRIR 不分光红外法。红外气体光谱测量方法是以非分散性 IR 辐射的吸收为基础的。测量相关波段红外线的衰减幅度即可测量相应气体的浓度。O2测量原理：电化学法。氧含量测量是根据一个燃料池的工作原理来工作的。氧气在阴极与电解液的分界面被转换成电流，并且所产生的电流与氧气的浓度成正比。
1.2 颗粒物监测系统
采用德国SICK的FW300系列粉尘仪，应用光透射的测量原理；用一个发光二极管（测量距离小于2米时）或用一个激光二极管（测量距离最大可到15米）作为光源，光线在可见光的范围（波长大约为650nm），光线发射到反射器上并经反射器反射回到接收器，光线两次通过含有烟尘的烟道，衰减后的光线信号被检测器接收（光电二极管），信号经放大后传送到微处理器上进行处理，微处理器是测量、控制和分析系统的主要部件。如图2
1.3 烟气流量分析系统
包括烟气流量、烟气压力和温度检测。流量测量采用皮托管差压测量原理，测量时将皮托管流速计探头插入管路中，并使全压和背压探头中心轴线处于过流断面中心且与流线方向一致，全压探头测孔正面应对来流，检测流体总压，并将其传递给差压变送器；同时背压探头测孔拾取节流静压也将其传递给变送器，变送器读取总静压差值并将其转换成相应的电流信号（4～20mA）可传送给显示仪表。温度采用一体化温度变送器测量，压力采用西门子扩散硅微压变送器。
1.4 采集、处理和控制系统（PAS-DAS）
PAS-DAS 烟气连续监测系统软件是 SDL 根据国家环保标准，并针对本公司的CEMS烟气连续监测系统的硬件开发的用于烟气连续监测的数据采集和数据处理软件，可实时显示整套烟气监测系统的各项污染物参数的数值和整套系统的运行状况，直观看出烟气SCS-900 烟气连续监测系统（烟气分析仪）使用说明书的排放污染物浓度，并且根据有关标准和方法，对数据进行筛选计算和统计，按照环保报表的格式自动生成日报表、月报表及年报表。
2 脱硫CEMS常见故障及处理方法
2.1 分析仪显示SO2、NOX数值偏低，O2显示偏高
分析仪预处理系统有漏气，检查漏点处理。可能原因是采样管路、连接接头、过滤器、冷凝器、蠕动泵管等密封不严，可将所有接头螺帽拧紧；将针阀顺时针旋到底（关死旁路），堵死截止阀上端的进气口，如果浮子流量计小球到最低，且仪表出现报警说明柜内各装置密封良好，则对采样系统进行漏点检查，若流量计有读数测对分析柜内系统进行检查。
2.2 分析仪流量计读数显式过低
正常情况下流量计读数显示在1.0-1.2ml之间，调整旁路针型阀读数指示能否正常，若读数低，检查取样泵是否工作常，分析柜内管路、滤芯及采样探杆、探头滤芯是否堵塞。
2.3 SO2读数自动吹扫后显示过低或过高，经过十几分钟左右恢复正常。
（1）通常U23分析仪表出厂设置自动吹扫周期为6小时，吹扫时间为360S。采样探头加热温度在140°C左右，探杆长度1.5米，正常测量过程中，探杆在烟道的位置，探杆中的水以液态形式存在，与SO2反应消耗一部分，吹扫过程中将探杆中的水分吹走，使得SO2显示偏高，经过十几分钟后水分重新聚集在探杆内，读数逐渐恢复正常。建议将探杆探头改为带加热装置，阻止探杆中的水分与SO2反应。
（2）自动吹扫过程中，如果吹扫用的压缩空气带有水、油等杂志，吹扫完毕，加热管线温度还立刻恢复的设定温度（出厂设定在140°C），采用管线中压缩空气中的水以液态形式存在，与SO2反应造成读数偏低。带伴热管线温度升高水变为气态不再与SO2反应，读数显示正常。处理方法，将压缩空气气源改造，气源从脱硫压缩空气出口改为主厂房压缩空气母管处引入，并在脱硫CEMS吹扫用气中加装一套空气净化装置，保证气源品质合格。
2.4 分析柜故障指示灯亮，PAS-DAS系统中显示故障报警
（1）气体分析仪发故障报警导致分析柜故障灯亮。分析仪故障时，液晶屏右缘显示“F”（故障）， 故障信息会被记录在日志中，在输入模式中用菜单路径“分析仪状态-状态-日志/故障”可调用故障信息。根据提示的信息选择响应的处理程序。表1 为常见故障信息、故障的起因以及故障排除措施的总结表。
（2）制冷机故障导致分析柜故障灯亮。正常情况下制冷剂工作温度在2°C-5°C之间，当温度过高或过低时，预热管线除水系统不能正常工作，管路中的水分与烟气反应行程酸性液体，对分析仪造成损害。建议检查制冷剂电源接线是否松动，制冷机设备是否损坏。
（3）伴热管线加热温度偏差大或者采样探头导致分析柜故障灯亮。出厂时设定伴热管线及探头加热温度在140°C左右，超出范围故障报警；建议检查探管线伴热及探头加热空开电源是否正常，检查探管线伴热热电阻探头是否在伴热管线内接触正常。
2.5 粉尘仪测点偏大，参数波动
有可能静头脏污或光点偏移造成。处理方法：镜头污染可用清洁的纸巾或者软布清洁镜头，粉尘仪风机滤芯用压缩空气吹扫干净；光源偏移，可重新调整发射端的法兰盘螺丝，使得光点位置在接收端法兰处中心。
2.6 分析仪有数据DAS系统数据无法显示
有可能数据线松动或电脑死机造成。处理方法：将信号线接好，重启电脑，若仍没有数据显示，联系厂家处理。
3 提高脱硫CEMS系统可靠性和准确性的日常维护和管理办法
烟气在线系统的维护应以故障预防为主，故障检修为辅。在实际的烟气在线系统维护中，定期校验和定期检查最为重要，力求将故障杜绝在萌芽状态。
3.1 定期对脱硫CEMS系统校验并完善设备故障记录。
每月对脱硫CEMS系统的原烟气、静烟气分析仪及粉尘仪进行校验，按照环保局要求的格式，详细填写校验报告，包括：设备型号、工作原理、校验前后的参数变化、校验日期，最后由负责人签字，使校验报告完整规范。对当天发生过的缺陷，填写《烟气自动监测设备维修记录表》，记录中包含有缺陷发生的时间、现象、详细的处理过程。
3.2 定期对CEMS设备巡检维护
（1）每天巡检事项：检查脱硫CEMS系统电脑、环保局信号数采集仪数据传一致，传输正常，DAS系统电脑当日报表数据正常；检查分析仪表显示是否正常，处于检测状态，无故障报警；检查分析仪表流量计指示在1.2ml左右；检查设备开关全部送电，取样管路伴热及一次元件正常加热；检查蠕动泵、取样泵工作正常，排水桶积水未超过2/3，过滤器滤芯颜色正常无污染；检查标气是否处于有效期内，室内温湿度是否正常。
（2）每半个月定期检查事项：检查分析仪内SO2、NOX诊断值，O2电压值是否正常；检查粉尘仪风机工作是否正常，清洁风机滤芯、粉尘仪镜头，检查粉尘仪光点是否偏移；检查风量一次元件是否堵塞，检查反吹管路、电磁阀是否正常工作。
（3）停机期间定期检查事项：对分析仪进行返厂检查，以检查分析仪红外线反应室是否受污染能否正常工作；对DAS系统程序和数据进行备份，严防数据丢失。
4 结束语
烟气在线系统对电厂的环保工作有着极为重要的意思，通过运行当中的及时消缺和故障处理，以及日常校验和定期检查，必将大大提高脱硫环保数据传输的稳定。
参考文献：
[1]HJT_212-2005_污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准[S].
[2]雪迪龙公司培训讲义[J].
[关键词]：CEMS 监测
【分类号】：TU992.3
一、CEMS系统概述
CEMS系统可以根据具体的应用进行配置，实现对SO2、NOx、CO、O2、烟尘浓度、温度、压力、湿度、流量等参数的测量。
二、CEMS系统构成
1、气态污染物CEMS
气态污染物监测系统采用抽取测量方法中的加热取样法对气态污染物进行测量。
这种方法的优点：
（1）校验简单精度高、响应时间快、维护简便。
（2）一体化的O2 、高稳定性-分析仪运行，在可控样品调节下。
（3）保证低成本的同时能检测多个烟气或烟囱中的成分。
（4）样品的优化控制、高精度分析系统。
2、颗粒物CEMS
4、湿度测量
湿度分析仪是基于电容法在线连续测量过程气体中的水分，传感器是高性能的薄膜湿度和温度传感元件。电容式湿度传感器由多层热固聚合物构成，根据水分在空气中分压均衡的原理，当环境中水分多时，水分会扩散到传感器中，而当环境中水分少时，传感器中的水分会扩散到环境中。传感器中水分多少的变化会改变介电聚合物的电容， 从而改变电容式湿度传感器的测量电容值，测量到的电容值再经过微处理器处理后输出对应湿度的电流值。
三、CEMS系统性能
五、结束语
CEMS烟气连续监测系统已在火力发电厂中得到广泛应用，在线监测电力生产过程中产生污染气体的固定排放源及烟气脱硫、脱硝系统的控制和监测，有利于运行人员及时调整与监控脱硫、脱硝、除尘等环保设施的运行状态，加强达标排放管理，为环保部门的监督提供了科学先进的检测手段，这对于排放点的有效监测与管理有着积极而重要的意义。
[参考文献]
[1] HJ/T75―2001.火电厂烟气排放连续监测系统技术规范
关键词 锅炉 烟气烟尘 质量控制
中图分类号：X831 文献标识码：A
作为我国的一项重要的基本国策，环境保护日益受到人们的重视，而空气质量是人民普遍关注的焦点。锅炉烟气烟尘是影响我国大气环境质量的主要因素，加强对锅炉烟气烟尘的检测分析，准确及时可靠地对其进行监测具有非常重要的意义。锅炉烟尘烟气监测的影响因素较多，为了提供和保证准确可靠的监测结果，在每个环节对监测的进行质量控制是十分必要的。
1监测过程的质量控制
1.1仪器检定的控制
锅炉烟尘监测所需仪器由多种仪器仪表组合构成，除了鉴测人员经常对仪器保养检修外，每年必须将锅炉监测仪器送交国家技术监督部门进行检定，核发准用证后才能使用。尽管如此，在仪器受到意外损伤或使用中发现声音或机件运转不正常时亦要及时检修、校准，并再经技术监督部门检定后才能使用。
采样前对测试仪器检测，确认采样管材质和滤料，确保其不吸收且不和待测物起反应、不腐蚀、耐高温，同时校准烟气系统。
1.2监测位点的控制
在烟尘监测过程中，选择采样断面、开设采样孔的选择，会直接影响到烟尘监测的结果。
烟气在宽敞直的管道里流动平稳，所携带烟尘呈一定的规律均匀分布，但是遇到阀门、弯头，烟道断面急剧变化时，烟气流易形成涡流、滴流等，烟气所携带的尘粒同样呈无规则运动。
为在烟尘监测中取得有代表性的样品，锅炉烟尘监测点位应尽量设置在烟道的垂直管段，尽量避开弯头，阀门和管道断面急剧变化的部位。在有管道变径的烟道监测断面应设置在距管道下游方向大于6倍直径处或距变径部位上游大于3倍管道直径处。在圆形管道断上设点，应将圆形面积分成若干圆环，在各分环中心线上设置采样点。矩形烟道的监测断面应将断面分成若干矩形小块，每小块面积应小于0.1平方米，在各小块对角线中心点设采样点。
在实际监测中，采样断面并不都是理想的。有时还要考虑到诸如采样安全、工作环境、劳动强度等问题，因而要统筹兼顾确定采样断面。
1.3锅炉负荷的控制
用在进行锅炉烟尘监测时，锅炉负荷的控制是相当重要的，锅炉烟尘排放浓度与锅炉负荷紧密相关。监测时锅炉达不到额定负荷燃煤量，排尘量就减少，监测结果偏低，造成不污染的假象。若对锅炉负荷不加以控制，进行锅炉监测时有的司炉工害怕锅炉烟尘超标就控制锅炉低负荷运行；或不加煤锅炉蒸气不外送，或不让炉排走动；或加大二次风稀释排尘浓度；甚至于炉淹等等，人为地改变祸炉燃烧和出力状况，改变了锅炉排尘浓度，如此监测结果远远脱离了锅炉真实排尘浓度。据统计，当锅炉负荷为60%时，烟尘排放浓度仅为额定负荷时的30%。因此，监测时对锅炉负荷控制非常必要，对锅炉运行负荷的控制可从以下几个方面着手。
1.3.1水箱法计量控制
使用该方法的前提是每吨水产生1吨蒸汽，在监测过程中水箱内耗去的水量即锅炉出力：锅炉出力=水位差X水箱面积。
用这种方法计量时需要注意：监测开始时水箱供水停止，给水阀门，管路不能漏水，水箱应满足监测时间内锅炉所需水量。锅炉本身的水位表每次计量时水位都应在同一位置，监测结束时当水位达不到时，应再补充水到原位。整个监测过程锅炉不得排污。
1.3.2水表计量法控制
水表计量控制法是在锅炉上水处用一水表计量水量。单位时间内经水表供给被测锅炉的水量就是监测时锅炉的负荷。用此方法计量时，应注意保持锅炉本身水位表中水位的高度，还应注意用热水表或在水表与锅炉之间安装止回阀防止蒸汽和热水回流烧坏水表，在监测过程中锅炉不得排污。
1.3.3蒸汽流量法控制
该方法是在进行锅炉监测时，记录下锅炉每小时外输蒸汽流量，由此计算监测时锅炉的负荷是多少。需要注意的是：监测前应对所用蒸汽流量表进行校准，计算时考虑蒸汽流量表的修正系数，在监测过程中锅炉不得排污。
《锅炉烟尘尘测试方法》中水箱法、水表法蒸汽流表法等测量锅炉出力的具体方法。实际现场监测中，由于受到较多条件的限制，以上方法均较难实现，在日常工作中，以压力表上的红线刻度为参照，就能基本确定锅炉负荷。
2锅炉监测有关参数、数据的质控
当锅炉监测已经检定校准，待测锅炉燃烧与负荷已被控制，应对锅炉监测中各项技术参数实行质控。
经技术监督部门检定校准后的温度计，大气压力表等直读型仪器仪表在监测过程中，待其示值稳定后，应及时准确读数并及时记录。
锅炉烟尘监测时控制动态数据的仪器仪表如加瞬时流量计，测氧仪，倾斜微压计，表头压力、温度、调压变压器等仪器的操作应做到眼快，手快密切跟踪，随烟气流量的变化而随时调整，以达到等速采样的目的。测定时若烟道无漏风处，锅炉除尘器前后烟气流量误差应控制在15%以内，误差大于15%时应重新测定。控制型仪器仪表的读数与记录应及时准确。
3结语
锅炉烟尘监测的质量控制需要统筹兼顾监测人员和监测仪器等多重因素，不仅要求监测人员有完备的理论素养和熟练的操作技能，还要求其具备丰富的检测经验，尽量减小环境等条件所引起的误差，最大限度地加强质控措施和提高监测质量。
参考文献
关键词：防火；ZigBee；监控系统；节点
中图分类号：TP313 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）25-5968-03
Dormitory Fire Monitoring System Based on ZigBee
SUN An-quan，YU Ben-cheng， LI You-hong
（Xuzhou College of Industrial Technical，Xuzhou 221400，China）
Abstract： Combined with the college dormitory fire needs， design a college dormitory fire monitoring system based on ZigBee， dormitory fire monitoring system based on ZigBee is through the placement of temperature and humidity sensor， smoke sensor nodes in a student dormitory， dormitory，real-time monitoring of temperature and humidity smoke concentration， in order to achieve the purpose of dormitory fire monitoring system， using ZigBee wireless communication， no wiring， flexible installation and use， convenient， easy expansion.
Key words： fire； ZigBee； monitoring system； the node
近年来，随着我国高校的普遍扩招，校园建设的规模逐步扩大，高校的火灾问题比较突出，给师生的生命和校园财产安全造成了严重的威胁，大学宿舍是学生远离父母求学居住的第二个家，只有这个家安全舒适了，才能为学生营造一个良好的生活学习环境，才能使学生的求学生涯更加美好。高校学生宿舍火灾屡有发生，使国家、学校和家庭蒙受不同程度的损失。当前高校学生宿舍突出的问题是火灾隐患问题，而宿舍火灾隐患具体体现在学生违章使用热得快、电饭煲等大功率电器，宿舍内私拉电线以及违章吸烟等。目前绝大多数的高校在宿舍防火管理工作中，主要还是宿管工作人员人工管理，及时抽查宿舍违章用电情况、学生抽烟情况，不能对宿舍整体情况做全面的监控，因此，高校学生宿舍是学生学习生活的主要场所，做好学生宿舍的消防安全工作对于建设平安和谐校园具有十分重要意义。学校应随时对宿舍温湿度、烟雾浓度进行24小时的实时监控，切实保障学生人身和财产安全。
1 系统的总体设计
1.1 ZigBee创新特色概述
ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。ZigBee技术是最近发展起来的一种近距离无线通信技术。因此从原材料的选择和采用方面大大加强了本系统的可实现性和可操作性。使得本系统有大范围应用的可行性。学生宿舍防火监控系统是应用 ZigBee无线通信技术，通过在学生宿舍安置温湿度传感器节点、烟雾传感器节点，实时监测宿舍温湿度、烟雾浓度，以达到宿舍防火监控的目的，系统采用 ZigBee无线通信，无需布线，安装使用灵活、方便，易于扩展。现在大多数的大学校园里对宿舍防火的监控还是停留在宿管工作人员的人工检查管理，该文对整个系统进行了概述，对系统的硬件软件的设计做 了系统的阐述。本系统功能还可以进行扩展，可以根据需要加入红外传感器节点，可 以实时监测有没有人进入宿舍，进行宿舍的防盗监控；加入电流传感器节点、电压传感器节点，实时采集宿舍的电流、电压情况，以杜绝宿舍使用大功率电器的情况发生。ZigBee终端安装使用灵活、方便，系统易于扩展，相信随着无线技术和传感器的迅速发展，该套系统也会得到不断完善和广泛应用。
1.2 宿舍防火监控系统结构图
本系统主要是采用 ZigBee无线通信技术，无需布线，在宿舍天花板楼道里安装带有温湿度传感器和烟雾传感器的终端节点，通过传感器采集宿舍和楼道的温湿度、烟雾浓度，将采集到的信息通过 ZigBee射频模块进行无线发送，发送到安装在每层楼中央位置的路由器节点，路由器将收到的信息发送到整个宿舍楼的协调器节点，协调器通过RS232串口与监控主机相连，通过监控 PC机实现报警，从而达到宿舍防火监控的目的。系统的总体结构如图1所示。
2.2 温湿度传感器
DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。DHT11单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗。产品为4针单排引脚封装，连接方便其性能指标如下：
2.3 烟雾传感器
烟雾传感器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。
烟雾传感器分类：
1） 离子式烟雾传感器
该烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。
2） 气敏式烟雾传感器
气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。它的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂（R11、R12） 的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。
3） 光电式烟雾传感器
光电烟雾报警器内有一个光学迷宫，安装有红外对管，无烟时红外接收管收不到红外发射管发出的红外光，当烟尘进入光学迷宫时，通过折射、反射，接收管接收到红外光，智能报警电路判断是否超过阈值，如果超过发出警报。
封装好气敏元件有6只针状管脚，其中4个脚用于信号取出，2个用于提供加热电流。其电路图如图4所示。
3 系统的软件设计
系统的软件设计主要有采集模块的软件设计、ZigBee无线模块的软件流程设计以及监控中心的软件设计，ZigBee网络具有3种拓扑形式：星形拓扑、树形拓扑、网状拓扑。整个系统的软件架构如图5所示。
[关键词]CEMS；烟气连续监测系统；SO2/O2/NOX分析仪
中图分类号：TM621 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）34-0226-01
如东协鑫环保热电有限公司2×15MW机组（3×75t/h循环流化床锅炉）于2004年至2008年分别建成投产，没有同步建设烟气脱硫、脱硝装置。随着2014年7月1日火电厂开始执行新的《火电厂大气污染物排放标准》排放限值。2014年如东协鑫环保热电有限公司针对公司配套锅炉烟气进行脱硫脱硝改造工程。脱硫采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置（简称FGD），脱硝采用非选择性催化还原法脱硝装置（简称SNCR）。工程建设规模为2×15MW燃煤发电机组（3×75t/h循环流化床锅炉），锅炉排出的烟气经脱硝后再经布袋除尘器高效除尘后进行脱硫。每台锅炉设置一套脱硝装置、一套布袋除尘装置和一套脱硫装置。脱硫、脱硝系统不设旁路烟道，每台机组进出口及总排放口建设规范的CEMS系统。
目前我公司1#、2#、3#锅炉烟气监测系统均已稳定运行。脱硫脱硝后总排放口CEMS采用江苏方天电力技术有限公司的FT-91烟气在线监测系统，与锅炉一一对应的3个脱硫塔进出口脱硫脱硝CEMS采用青岛崂山青岛崂山电子仪器总厂有限公司CEMS-2001型烟气排放连续监测系统。在监测因子选择上，我司脱硫系统原烟气CEMS系统设计有SO2、NOX、O2、烟气流量、粉尘、温度、压力监测因子，净烟气CEMS系统设计有SO2、NOX、O2、烟气流量、粉尘、温度、压力、湿度监测因子。脱硝系统设计有出口氨逃逸。
一、 脱硫CEMS系统介绍
（一） 总排放口CEMS
脱硫总排放口采用江苏方天电力技术有限公司的FT-91烟气在线监测系统。
该系统气体分析仪采用进口的ABB-EL3020气体分析仪，采用直接抽取样气的方式。分析仪采用红外分光原理测量SO2和NOX，电化学氧浓度原理测量O2。该分析仪装有充气的光气动检测器，检测器的充气与所测量的气体相对应，与样品中其它气体组分对比，检测器可提供最佳灵敏度和高选择性。样品组分―最小测量范围SO2 0--100ppm自动标定用空气和充气标定池准零点和终点，确保近乎真实的测量值测量原理在波长范围λ=2，5….8μm 处的非色散性红外吸收。该气体分析仪提供多路4～20 mA 模拟输出及继电器接点输出，信号通过信号隔离器分别送至PLC（通讯送至上位机至环保数据采集平台）、DCS（运行人员监控）、FT8160（江苏省环境保护厅电力企业锅炉烟气在线监控系统）及TINE（如东县环境保护局）。
粉尘监测采用AMETEK公司的LAND 4200烟尘年度及不透明度监测仪，采用了一束光穿过介质，其与已知的介质所含污染物的量的数量关系的比尔（Beer-Lambert）原理进行测量，为防止发射和接受探头镜片积灰影响测量，分析仪采用压缩空气不停进行吹扫。粉尘仪输出4～20mA信号通过信号隔离器送至PLC、DCS、FT8160、TINE。
流速测量采用了皮托管流量计测量，测量流速范围为0～40m/s，采用罗斯蒙特微差压变送器，并设计有压缩空气和反吹电磁阀，为防止皮托管堵塞，在PLC的控制下每2个小时进行一次反吹。变送器输出4～20mA信号送至信号隔离器送至PLC、DCS、 FT8160以及TINE。
用型号FT-M-1在线阻容式高温烟气水分仪，湿度信号经信号隔离器送至PLC、DCS 、FT8160以及TINE。
（二） 脱硫塔进出口CEMS
每台锅炉对应一个脱硫塔，其原烟气、净烟气各使用一套分析仪，共设有6套CEMS，均采用青岛崂山青岛崂山电子仪器总厂有限公司CEMS-2001型烟气排放连续监测系统。该气体分析仪采用进口岛津URA-208，采用直接抽取样气的方式。分析仪采用红外分光原理测量SO2和NOX，磁风氧监测浓度原理测量O2。提供多路4～20 mA 模拟输出及继电器接点输出，信号通过信号隔离器送至PLC（送至上位机）、DCS（运行人员监控）以及FT8160（江苏省环境保护厅监控平台）。粉尘监测采用DUST-1颗粒物浓度监测仪，采用了激光后向散射测试原理进行测量，为防止探头镜片积灰影响测量，分析仪采用压缩空气不停进行吹扫。粉尘仪输出4～20mA信号通过信号隔离器送至PLC、DCS以及FT8160。
流速测量采用了皮托管流量计测量，测量流速范围为0～40m/s，采用罗斯蒙特微差压变送器，并设计有压缩空气和反吹电磁阀，为防止皮托管堵塞，在PLC的控制下每2个小时进行一次反吹。变送器输出4～20mA信号送至信号隔离器送至PLC、DCS以及FT8160。
粉尘监测采用DUST-1颗粒物浓度监测仪，采用了激光后向散射测试原理进行测量，为防止探头镜片积灰影响测量，分析仪采用压缩空气不停进行吹扫。粉尘仪输出4～20mA信号通过信号隔离器送至PLC、DCS以及FT8160。
总排放口和每台机组脱硫配备一台上位机，采用台式电脑，配置有加密狗及DAS监控软件，实现CEMS系统数据监控和计算，并实现历史数据存储、报表生成等功能，同时实时向环保部门的数据采集平台上传数据。
样气预处理采用两级制冷器进行烟气冷却，制冷器控制温度在1.5～5℃，每一级制冷器设置一台蠕动泵排放冷凝水，经过冷凝干燥处理的烟气经过采样泵送到分析仪进行分析。为防止冷凝系统排水不畅或故障导致烟气含水，系统中还增加了一个过滤器，并在分析仪进口处增加了一个保护过滤器。过滤器有遇水变色的功能，一旦变色须及时更换。
二、 脱硝CEMS系统介绍
脱硝CEMS和脱硫CEMS公用，另增加氨逃逸的测量采用西门子LDS6 激光分析仪。需要在烟道空滤器。系统配置了吹扫风机，24小时不停进行吹扫，起到冷却和防止积灰作用。测量信号通过信号隔离器送至DCS。
三、 系统应用和管理
总排放口系统单独采用一台上位机进行监控的方式，数据经FT8160采集直接上传。脱硫系统采用了一拖二监控方式，即一套原烟气、一套净烟气系统布置在一个分析小屋内，采用同一台上位机进行监控的方式。在数据上传上，也采用了同一套数据上传装置进行数据上传。
在系统运行中，日常巡检是较为必要的，巡检项目一般包括现场设备巡检和分析小屋内设备巡检两部份。现场设备巡检周期没有委托第三方维护，由我公司热工人员检查维护，主要检查伴热管加热情况、蠕动泵运行情况、取样泵运行情况、烟气取样流量值、主要参数值、数据上传情况等。
在管理上，CEMS系统制定了专门的管理制度并上墙管理，同时上墙进行管理的还有巡检记录、标定记录、故障处理记录、操作维护记录、易耗品消耗记录、检修规程等。这些记录台帐都要求按真实情况认真填写，对于维护记录、标定记录等，同时制定了填写规范。
四、 系统存在问题和改进建议
ABB-EL-3020和URA-208 CEMS系统是进口分析仪中较为成熟的烟气在线分析系统，具有较高的可靠性、准确性，但依然有部分细节问题值得改进，主要如下：
（1）国产的过滤器芯耐腐蚀性差，需要经常检查更换过滤器芯，电磁阀膜片。
（2）脱硝的氨逃逸可考虑取消风机，改用压缩空气。
（3）脱硫的皮托管吹扫电磁阀可考虑改成带手动装置的电磁阀，便于现场手动吹扫皮托管，减少维护工作量。
五、结束语
CEMS烟气连续监测系统已在火力发电厂中得到广泛应用，在线监测了电力生产过程中产生的污染气体，有利于运行人员及时调整与监控脱硫、脱硝、除尘等环保设施的运行状态，加强达标排放管理。对于排放点的有效监测与管理有着积极而重要的意义。
参考文献
关键词：空气采样 烟雾探测报警系统 通信机房
随着计算机技术及微电子技术的发展，通信设备系统集成要求越来越高，高度的系统集成使过去多间机房容纳的设备被浓缩到一个机柜中，这样，机内通风及机房环境的恒温恒湿是必不可少的，而机内通风和空调设备的采用，能起到降低温度避免温度过高而且发生火灾的作用，从而对火灾烟雾起到了稀释作用，这样，初始火灾产生的烟热浮力变小，难以达到天花板，这就大大地推迟了普通被动式点型感烟探测器的响应报警时间，甚至因烟雾严重稀释或难以扩散至探测器使它无用武之地。
通信机房是信息网络的心脏，由于通信设备价格昂贵，一旦发生火灾，不仅造成严重的经济损失，而且造成设备瘫痪，将使政府、公司、银行、商业、工厂及个人的通信联络中断和数据丢失，其损失是无法估计的，更重要的是社会效益难以挽回。如1995年4月1日，广东省汕头市金砂邮电大楼因电线短路引发火灾，烧毁5万门程控交换机、20万门全自动传呼交换机和查询台、长途交换机房等，造成国际、国内通讯中断达40余小时，过火及烟熏面积约600平方；2002年2月27日海口市通信机房发生火灾，造成包括省委、省府等四大班子在内的6500个接入网用户通信中断，52个中国移动通信基站的通信受阻，出入局呼叫、数据通信小灵通网络、部分金融系统网络、有线电视网络亦受到不同程度影响；此起火灾系传输机房内一条48伏电源线短路而造成；因此在通信机房内实现火情提早报警会赢得充足的时间去发现和处理火情，避免酿成火灾，这是至关重要的。
机房设备的电线、电缆的塑料绝缘层，为增加阻燃性，均加入了卤化物和磷酸盐之类的添加剂。这些添加剂减缓了火势蔓延，但产生过量的烟雾，这些烟雾导电的随机性可能引起电路的误操作，元件上的烟尘还可能导致运动部件的磨损。烟尘沉积在存储介质如磁盘、磁带上时，可能会产生错误信息。直径0.5微米（相当于一根头发粗细的1/150）的烟尘颗粒会损伤硬盘驱动器。另外，起火时除产生热和烟外，也释放出腐蚀性气体和有毒气体，大多数塑料燃烧时产生的是酚性气体，聚氯乙烯绝缘燃烧时释放出大量氯化氢气体，它与水分子结合形成盐酸，盐酸是一种侵蚀电子元件接线端子和电路板的强腐蚀性试剂，必将危及设备的正常运行。那么在形成烟雾之前，早期报警就会避免这种损失。要提高报警，就需要高的探测灵敏度，也就要求比较微弱的烟时就能报警。而普通点型感烟探测器必须被动地等待烟雾聚集到足够浓度才报警，这就限制了它在此环境中的使用。
1301在过去一直是电气设备的主要灭火剂，但由于其破坏地球臭氧层而正在逐步被淘汰。二氧化碳需要高浓度，也是有害的，而且由于它是低温释放，可能对运行中的电气设备造成凝霜，带电设备上会出现电解腐蚀。目前1301和co2灭火剂已被fm取代，但所有灭火系统都要烟雾探测器来启动，启动越早，损失越小，要能够提高发现火情，将火灾扑灭在萌芽中，避免形成浓烟和不必要的灭火剂喷洒，对机房来说采用早期烟雾报警系统非常必要。因为通信设备终年运行，不可停顿，而烟雾控测器要求应使维护、检修量变得最小，应避免爬至吊顶去检修。一旦有金属物品掉入机柜，后果将不堪设想。另外，机房内有各种设备如交换机、发射机、高压电源、电脑等，探测器不能受电磁干扰，否则易引起误报或引起误喷洒。
通信机房的火灾隐患主要产生于电缆、电线的过电压或过电流，实践表明普通感烟探测器报警时，电线、电缆已烧毁，无法再使用。这样，即使是普通的感烟探测系统报了警时也无济于事，必须早报警，要求电缆、电线刚刚出现过热，发出焦糊味但还没有生成可见烟，电线、电缆还没有变形时就报警，那么早期报警就能避免设备和线缆不受损伤。
另外，机房的数据保存、人员的疏散也需要有足够的时间来处理，这样，早期报警就成为机房环境的火灾防范必不可少的要求。
通信建筑对火灾报警系统的要求归纳如下：
1.火灾自动报警系统要适合工作在有较强空气流动的环境中，一般空气更换率在20－40次/小时或更高。
2.为及早发现火情，有足够的时间进行人工处理和扑救，火灾自动报警系统要在火情初期提早报警。
3.为防止误报，火灾自动报警系统要适合工作在有电磁干扰的环境中，而且不会因灰尘、潮湿产生误报。
4.机房设备运行不可中断，其火灾自动报警系统应使维护次数降到最低，检修麻烦是不可取的。
5.要尽量避免灭火剂喷洒，火灾自动报警系统要早报警，以便有足够的时间处理火情，避免形成火灾。
6.机房中火灾生成的烟雾和气体，具有很强的腐蚀性，火灾自动报警系统在火灾初期就要报警，不让烟雾污染设备，这就要求具有很高的灵敏度，并且对各种材料燃烧产生的烟雾均有一致且灵敏的反应。
7.火灾自动报警系统必须是高可靠性、高稳定性、高灵敏度及便于维护，以降低其运行成本。
8.特别是对无人值守或相距分散的机房应具备联网功能，要做到远距离集中监控，统一管理，而且扩容升级方便。
试验及经验表明，绝大多数火灾都可分为四个阶段：初始阶段，存在着肉眼看不见的很微弱的烟雾，火灾的初始阶段发展很慢，可长达数小时，且不易被人们发现。而普通的感烟探测器在这个阶段还没有反应，如果火灾探测系统能够在这一阶段及早发现火情并报警，将为控制火势发展赢得宝贵的时机；可见烟雾燃烧阶段，可以看到烟雾的明显存在，这也是离子、光电感烟探测器工作的阶段，这个阶段离明火的出现仅有数分钟；火焰燃烧阶段，阴燃聚集的热量导致物质出现有焰燃烧；剧烈燃烧阶段，环境温度上升数十度至几百度，这是感温探测器、水喷淋的动作温度区。由于传统的探测器一般都在火灾发展到后三个阶段时发出报警，而这三个阶段时是相对较短，约几秒钟到十几分钟，所以即使发现火警也为时过晚。
普通的感烟探测器工作在第二个阶段，从实验得知，它发出报警时，在被保护区内已是烟雾弥漫，虽然报了警，但机房工作人员没有足够的时间去处理，错过了将火扑灭在萌芽阶段的良机，即使启动了灭火设备，这时已造成了财产和人员不同程度的损伤，更何况通信设备是不允许停顿和中断的，因此提早报警至关重要。
近几年来，国内电信系统较多机房中采用的空气采样式早期烟雾探测报警系统较好地解决了在火灾初期实现自动报警的问题，这一系统的代表产品如澳大利亚go－dex pty.ltd公司生产的go－dex型空气采样式感烟火灾探测器、中国山东宏雁消防自控有限公司引进澳大利亚技术生产的vesda空气采样早期烟雾探测系统以及香港科艺公司的国外产品。
空气采样早期烟雾探测系统是利用伸向被保护区内的管网，由侦测腔内的抽气泵经由空气采样管路不断地抽取防护区域内的空气样品进行检测，而不是被动地等待烟雾的扩散，经过滤器将空气中的灰尘去掉，再进入激光室，激光源所发出的光经过聚焦后在侦测腔的正中聚焦，当烟粒子经过样本抽取网络被传送回侦测腔时，相对比例的烟粒子通过聚焦点时所形成的光线折射率会被接收器读取，对空气中的烟雾量进行分析，此读数通过计算机运算后就能反映出烟雾的浓度大小及相应的比例（其工作原理见下图）
空气采样早期烟雾探测系统侦测室具有极高的灵敏度且其灵敏度连续可调，探测范围广。烟粒子的基本直径在十微米以下，空气采样早期烟雾探测系统的灵敏度为0.004－4％obs/m（传统探测器一般为5％obs/m），因此，它可以探测到很微弱的烟雾，火情报警时间大为提前，使值班人员有充足的时间寻找火源，采取适当的措施，制止火灾的发生，最终避免火灾及灭火过程中造成的业务中断或设备损毁所带来的巨大损失。
空气采样早期烟雾探测系统的取样管路的设置具有极大的弹性，系统可用在许多传统火灾报警系统无法发挥功效的场所，采样管网采用pvc阻燃管，采样孔就打在pvc上，每个采样孔的保护面积相当于一只感烟探测器。管路安装形式多样，采样网管中的支管和毛细管可以水平或垂直方向布置在任何地方，如封闭机柜内、活动地板下或吊顶内，设备内部过流、过压产生的微量烟雾可以直接探测到；在空气流速较大的通信建筑环境中采样管还可以直接敷设在交换机上方或空调、通风设备的回风口处，因机房内任何部位产生的烟雾在空调、通风设备的作用下均由回风口返回，采样管网布置在回风口，可及时探测到整个机房环境内的烟雾变化，而普通感烟探测器却是不允许安装在通风空调的回风口。采样管网安装极其简便，避免了繁琐的连线、安装调试工作。
关键词：GPRS;AVR单片机;油烟传感器;数据采集;远程无线监控;TCP/IP协议
中图分类号：TN915文献标识码：B
文章编号：1004-373X(2009)05-014-03
Design of Oil-fume Remote Wireless Monitoring ＆ Controling System Based on GPRS
XU Jianlong,CHEN Yimin,LUO Dehan
(School of Information Engineering,Guangdong University of Technology,Guangzhou,510006,China)
Abstract：To realize oil-fume remote wireless monitoring,a controlling system based on GPRS is proposed.The monitoring system is controlled by AVR single chip computer.The AVR single chip computer collects signal from the gas sensor TGS2100,sends the data to the remote PC via GPRS and Internet,and then the remote real-time detection is implemented.The AVR single chip computer receives commands from PC monitor through wireless network and controls the peripheral equipments accordingly,hence ensures the realization of remote wireless control.Contrasting from the traditional method,this system is more cheep,and convenient,which has a wide application prospect.
Keywords：GPRS;AVR single chip computer;oil-fume sensor;data acquisition;remote wireless monitoring;TCP/IP protocol
油烟能够对人体及环境造成严重危害,对油烟加强监控治理已经成为人们关注的焦点。目前国内的油烟监控方式多为现场监控,具有远程信号传输功能的的监控系统很少,监控的效率也不高。随着移动通信的迅速发展,GPRS移动数据通讯网络已经覆盖了全国各地,GPRS除具有接入迅速、永远在线、流量计费等特点外,还有无线连接Internet业务,给远程无线监控提供了便利［1］。本系统采用AVR单片机为控制核心,对油烟气体进行检测,并借助GPRS技术,将数据通过GPRS无线网和Internet,实现油烟的远距离实时监测和管理。
1 系统的工作原理
以AVR单片机为主处理芯片,实现传感器信号的采集、发送以及远程控制命令的接收。系统功能结构框图如图1所示。
系统工作时,油烟传感器采集的模拟信号经过滤波与放大处理后进入AVR单片机的A/D转换接口,单片机把采集的数据存入扩展的SRAM中并传给GPRS模块,并通过GPRS网络与Internet连接传送到远方的PC机,显示在数据采集监控软件上。如果远方的PC机的工作人员需要对系统进行控制时,可以发送的控制信号通过Internet与GPRS服务进行连接,系统的GPRS模块接收到信号后也把数据存入SRAM,AVR单片机从SRAM中读取数据,控制输出警告信号,同时控制继电器控制油烟净化设备采取油烟的净化措施。
2 系统硬件电路设计
系统硬件电路主要分为传感器信号采集电路、存储电路、GPRS模块接口电路、继电器输出控制电路等几部分。
2.1 数据采集电路
单片机ATmega64L有一个10位的逐次逼近型ADC,最高分辨率时采样率高达15 kSPS,8路复用的单端输入通道,单端电压输入以0 V(GND)为基准,0～VCC的ADC输入电压范围,可选的2.56 V ADC参考电压,ADC还包括一个采样保持电路,以确保在转换过程中输入到ADC的电压保持恒定。
系统所用的传感器是TGS2100空气质量传感器,具有对气味气体、气态的空气污染灵敏度高、低功耗、寿命长、低价位、应用电路简单等特点,广泛应用在气体测量报警比如香烟气、油烟气、异味等。TGS2100传感器电路如图2所示。
其中:VH是加在加热电阻RH上的电压,保证传感器工作在合适的感应温度;VC是传感器的工作电压,VC和VH可以使用同一个电源,保证在5.0±0.2 V DC;RS是敏感电阻,烟气的浓度改变其电阻值也跟着改变;RL是负载电阻,它两端的电压是传感器的输出电压。为保证传感器检测的精度,要求传感器工作时RS的功耗PS≤15 mW［2,3］。
2.2 存储电路
由于以太网的数据包最大可以有1 500 B,当数据传输高峰时,单片机是无法存储的,因此采用了扩展RAM,以提高整个系统的吞吐数据的能力。结合本系统的要求,采用了ISSI公司生产的IS62C256芯片。这是一款低功耗、32 KB、8位的CMOS静态RAM。单电源5 V供电,TTL兼容输入输出。由于容量是32 KB,所以要用15根地址线控制,在本系统中AVR单片机的PA0～PA7接口连接IS62C256的高7位,在读写过程中,地址传输完后,将IS62C256的低8位地址锁存,然后进行数据传输。
另外,系统还采用E2PROM,用来存储一些配置信息,例如IP地址、时钟初始时间等,防止系统掉电后信息的丢失。
2.3 GPRS模块接口电路设计
本系统的GPRS通讯模块采用的是西门子公司的MC39i,它具有GPRS,USSD和CSD三种数据传输方式以及SMS和FAX功能。模块具有体积小，重量轻，功耗低等特点。
根据本系统的要求,用到的功能引脚只包括电源的输入、电源地、SIM卡引脚,控制部分以及数据输入/输出。系统采用三线制(RXD/TXD/GND)的方式连接MC39i与单片机。对于标准RS 232中未使用的引脚,如果为输出引脚则浮空,如果为输入引脚则通过10 kΩ电阻上拉。模块接口的IGT 引脚用于启动GPRS引擎模块,为下降沿使能。
2.4 继电器输出电路模块
继电输出由单片机I/O口引出,触发晶体管开通控制继电器,从而控制外部设备的运作。继电器输出电路如图3所示。
3 系统软件设计
系统在上电复位后,首先要进行系统初始化,即要对其工作参数进行设置,以确保其正常工作。主要是对一些寄存器进行配置,例如接收配置寄存器、发送配置寄存器、数据配置寄存器、中断屏蔽寄存器等。系统软件总体流程图如图4所示。
系统工作时不断地通过串口向MC39i模块发送AT 命令查询是否有新的命令,然后根据命令做相关的处理。
在监控中心服务端PC机上,数据采集监控软件,采用VC++作为开发平台,采用TCP/IP Winsock编程。对TCP的实现是通过TCP API来实现的。通过在PC机上设计TCP/IP端口监控的程序,对系统进行控制与通信,实时监控系统发来的TCP数据包,达到远程监控的目的。
4 结 语
讨论了以AVR单片机为主控制核心,利用GPRS技术,实现油烟远程无线监控系统,系统不仅可以应用在油烟的监测,也可以用在其他领域的信号监测上,具有广阔的应用前景。
参考文献
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［10］Wright G R,Stevens W R.TCP/IP 详解 卷2：协议［M］.陈雪莹,译.北京：机械工业出版社,2000.
作者简介 许建龙 男,1982年出生,硕士研究生。主要研究方向为嵌入式系统设计。
【关键词】视频图像 火灾报警 感烟探测器
中图分类号：U260.4+23文献标识码： A 文章编号：
一、纺织生产厂房的生产工序及环境特点
纺织厂的工序分为：清花梳棉并条粗纱细沙络筒包装等工序；
车间消防特点：
人员相对密集：纺织行业是典型的人员密集型产业。
原料易燃：棉纺企业生产中大部分原料的燃点都很低，极易引起火警。如棉花的燃点为210℃，处于松散状态的棉纤维为150℃。
尘絮大量集聚：纺织企业在清花、梳棉过程中，会产生大量的花絮、棉尘等，随着车间气流四处飘散，积聚在横梁上、夹层内，甚至是墙面上。而积聚的纤维、花絮、棉尘导热性较差，热量难以散发，一旦遇到火星、火苗，就会迅速燃烧。
火灾时会产生大量烟雾：大量棉、纱及包装用的塑料包装物等物品燃烧时，会产生大量烟雾和有毒有害气体，主要为NO、NO2、CO、SO2等，灭火难度大。
附图1：某纺织厂房布置平面图
二、火灾报警系统的选型
1、点型光电感烟探测器
点型光电感烟探测器一般适用于饭店、旅馆、教学楼、电子计算机房、通讯机房、办公楼的厅堂、卧室、办公室书库、档案库等相对比较洁净的场所，如果有大量水汽滞留、可能产生腐蚀性气体、气流速度大于5m/s、相对湿度经常大于95%、在正常情况下有烟滞留的场所不宜选用感烟探测器。
纺织生产厂房不适宜用光电感烟探测器，原因如下：1）纺织厂内有大量的粉尘和飞絮，点型光电感烟探测器容易被棉尘堵塞, 造成探测器失灵或误报, 大部分同类厂都有此现象发生, 所以需定期取清洗、 维护。2）大部分棉纺企业采用“中央空调”对车间的温度和湿度进行控制，厂房内基本上都用石膏板吊顶，吊顶上是技术夹层，因厂房内的温度底下高顶上低，导致在吊顶上产生冷凝水，特别是在冬天最容易出现，这就使感烟探测器内进水，使设备损坏以及信号线绝缘阻值得不到技术要求，导致系统瘫痪。
2、线型光束感烟探测器
线型光束感烟探测器，利用红外线组成探测源，利用烟雾的扩散性可以探测红外线周围固定范围之内的火灾，线型光束感烟探测器通常是由分开安装的、经调准的红外发光器和收光器配对组成的；其工作原理是利用烟减少红外发光器发射到红外收光器的光束光量来判定火灾，这种火灾探测方法通常被称做烟减光法，红外光束感烟探测器又分为对射型和反射型两种。
该探测器的主要优点有两点：一是成本低，调试时间少；二是布线费比前二种型式减少一半，主要是因为其探测单元和反光板之间没有电气连接线。所以，特别适合保护古建筑，不仅育利于古建筑的美观，而且还安装简单，其需对收发光器探测单元进行谓准，这一点对于极高而又不易进入的安装现场来说，是个极大的优点。它还具有误报少的优点，因为反光板有个极宽的光束接收角(士10%)。它还具有自动补偿功能，即使在到达信号探测单元的信号量发生变化时，探测器仍能正确工作。
线型光束感烟探测器适用场所：1）无遮挡的大空间或有特殊要求的房间，宜选择红外光束感烟探测器。2）符合下列之一的场所，不宜选择红外光束感烟探测器： 有大量粉尘、水雾滞留； 可能产生蒸气和油雾； 在正常情况下有烟滞留；3） 探测器固定的建筑结构由于振动等会产生较大位移的场所。
线型光束感烟探测器在纺织厂房使用的局限性：
1） 由于纺织生产厂房内有大量棉尘，容易造成误报。2）厂房内机器运转震动很大，容易造成发射器因长期震动使方向发生偏移，导致故障，维护比较困难。
3、空气采样系统
空气采样系统包括探测器和采样网管。探测器由吸气泵、过滤器、激光探测腔、控制电路、显示电路等组成。吸气泵通过PVC管或钢管所组成的采样管网，从被保护区内连续采集空气样品放入探测器。空气样品经过过滤器组件滤去灰尘颗粒后进入探测腔，探测腔有一个稳定的激光光源。烟雾粒子使激光发生散射，散射光使高灵敏的光接收器产生信号。经过系统分析，完成光电转换。烟雾浓度值及其报警等级由显示器显示出来。主机通过继电器或通讯接口将电信号传送给火灾报警控制中心和集中显示装置。
纺织生产厂房不宜采用空气采样系统：最主要的原因是厂房内有大量的纤维飞絮，由于空气采样系统是通过主动吸气完成对烟雾的分析，采样孔孔径很小，在2mm~5mm之间，所以空间中的飞絮极易堵塞采样孔，使系统失灵。
4、图像型火灾安全监控系统
图像型火灾安全监控系统是九十年代中期兴起的通过视频图像探测火焰和烟雾的一种新型的智能火灾探测系统，本人经十多年现场经验，认为该系统有效解决了纺织生产厂房的火灾探测。
三、图像型火灾安全监控系统的原理及特点
探测部分
线型光束图像感烟火灾探测器（又称光截面探测器）采用光截面图像感烟火灾探测技术，在探测方式上属于线型光束感烟火灾探测器。它可对被保护空间实施任意曲面式覆盖，不需要准直光路，具有一个接收器对应多个发射器的特点，能分辨发射光源和干扰光源，具有保护面积大、响应时间短的特点；同时具有防尘、防潮、防腐蚀功能。线型光束图像感烟火灾探测器可以广泛应用于在发生火灾时产生烟雾的场所，如烟草企业的烟叶仓库、成品仓库，纺织企业的棉麻仓库、原料仓库等，也可使用于环境恶劣的场所。
因纺织生产厂房火灾时产生的是大量烟雾，所以图像型感火焰探测器就不做介绍。
控制中心部分
控制中心部分一般设置在消防控制室内，包括信息分析处理设备，视频处理设备（图像切换、显示、记录设备），以及火灾报警设备。该部分主要实现监控现场的信息分析、火灾信息提取、火灾报警等功能，在使用双波段图像火灾探测器的系统中，还可以同时实现图像监控功能。
火灾探测报警：
前端探测器所采集的现场信息通过视频同轴线缆（或其它图像传输设备）传回控制中心，经视频分配器，将每路信息分配成两路：一路送给视频切换器，一路送给防火并行处理器。
视频切换器把各路现场信息以循环切换的方式传送给信息处理主机，由主机进行巡检；防火并行处理器对每一路现场信息作并行实时处理，一旦检测到火灾信号便向信息处理主机发出预警信号；信息处理主机优先对预警信号进行确认。巡检与并行处理相结合为及时发现、准确报警提供了可靠保证。
可以根据实际被防护场所的火险等级不同，现场设置防火灵敏度。
对确认为真实火情的信息，由信息处理主机发出报警信号，自动声光报警；自动显示对应报警区域的现场图像，并自动启动录像机进行记录；值班员通过现场图像和对讲电话指挥扑救和疏散，并通过联动控制台启动消防联动设备；在无人状态下，主机按设定程序自动启动消防联动设备。
图像监控方面：
该部分功能与闭路电视监控系统基本相同。
在使用了双波段图像火灾探测器的系统中，由双波段图像火灾探测器采集的彩色（或红外）视频信号经视频同轴线缆（或其它图像传输设备）送回控制中心，经视频处理设备（画面分割器、矩阵切换器等）送至图像显示设备（监视器等）、图像记录设备（录像机或硬盘记录仪）及信息处理主机显示器上，实现图像监控功能。画面的选择、控制由信息处理主机实现，也可以由矩阵切换器实现。
