Nghiên cứu chế tạo và lắp đặt hệ thống tự động hóa giám sát, xử lý, cảnh báo môi trường tại các khu công nghiệp và đô thị lớn

BKH&CN
LHKHKTCT

B

KHOA H C VÀ CÔNG NGH

LIÊN HI P KHOA H C K THU T CƠNG TRÌNH SEEN
Tồ nhà SEEN, Khu Công nghi p T Liêm
Km13,

ng 32, T Liêm, Hà N i

-------------------***------------------

BÁO CÁO T NG K T
NGHIÊN C U CH T O VÀ L P
GIÁM SÁT, X

TÀI

T H TH NG T

LÝ, C NH BÁO MƠI TR

NG HỐ

NG T I CÁC KHU

CƠNG NGHI P VÀ Ô TH L N
Ch nhi m

tài

C quan ch trì

: KS. Lê
tài

cB o

: LHKHKT CT SEEN

6683
27/11/2007

HÀ N I – 2005
B n quy n s h u thu c v Liên hi p Khoa h c K thu t Cơng trình SEEN


KC.03 - 17
“Nghiên c u ch t o và l p
x lý, c nh báo môi tr
Tài li u
THI T B

t h th ng t

ng hóa giám sát,

ng t i các khu công nghi p và ô th l n”.

c t ch c thành các t p

c ánh s nh sau:

O:

TB -1: Thi t b

o

pH và nhi t

TB -2: Thi t b

o

d n i n.

TB -3: Thi t b

o oxy hoà tan.

TB -4: Thi t b

o

TB -5: Thi t b

o COD và BOD.

TB -6: Thi t b

o

.

c.
n.

H TH NG:
HT-1: H th ng thu th p s li u t i tr m quan tr c.
HT-2: H th ng thu th p s li u t i Trung tâm môi tr
HT-3: Ph n m m SCADA

BÁO CÁO TÓM T T

ng.

TÀI:

Nghiên c u ch t o và l p
môi tr

trung tâm môi tr

ng.

t h th ng t

ng giám sát, x

ng t i các khu công nghi p và ô th l n.

lý, c nh báo


DANH SÁCH NH NG NG

1. KS. Lê

cB o

I TH C HI N

: Ch nhi m
T ng Giám

tài
c LHKHKTCT SEEN

2. PGS. Nguy n Tr ng Qu

:C v n

tài

3. KS. Nguy n Qu c Phong

: Cán b k thu t SEEN

4. KS. Nguy n Ng c Anh

: Cán b k thu t SEEN

5. KS. Hồng Chí Quy t

: Cán b k thu t SEEN

6. KS. Lê Quang Hi u

: Cán b k thu t SEEN


BÀI TĨM T T
Nghiên c u v mơi tr ng, có chi n l c b o v mơi tr ng, t o ra mơi tr ng
thích h p nh t cho cu c s ng ã tr v n s ng còn mà qu c gia nào c ng ph i quan
tâm.
các n c phát tri n, m t khoa h c ang phát tri n m nh trong 5 n m qua là
Domotic và Imotic, là khoa h c v ''vi môi tr ng''.
m b o cho vi c x lý ô nhi m môi tr ng, các h th ng quan tr c thông
c n i thành m ng gi a nhi u n c trên th
s ô nhi m v n c và không khí ã
gi i. Trong khi ó n c ta các tr m quan tr c v khơng khí và n c ch
c m
trên u ngón tay.
Nghiên c u, thi t k , ch t o các thi t b o, v thông s môi tr ng, thi t k h
th ng các tr m quan tr c môi tr ng i v i n c ta là i u h t s c c p thi t.
Ch n cách nào ch t o thi t b , cách nào xây d ng các tr m quan tr c cho
ch

ng mà v a t yêu c u c a khoa h c môi tr ng v a có
c giá thành h nh t,
ó chính là i u c n ph i làm.
tài KC.03-17 là m t th c nghi m nghiên c u ch t o, l p t các thi t b ,
l p trình các ph n m m ng d ng ph c v cho các tr m quan tr c n c th i. T t c
nh ng k t qu c a
tài u tính n các gi i pháp ch
ng cho vi c b o d ng,
phát tri n h th ng các tr m quan tr c mơi tr ng trên tồn t n c.
Vi c thi t k h th ng úng yêu c u k thu t, phù h p v i tình hình kinh t và
trình
hi n nay ó là nhi m v khơng d do ó c n ph i nghiên c u nghiêm túc
quy t nh
c thi t b gì ph i mua, thi t b gì ch
ng ch t o.
M c tiêu c a tài là nh v y.
B n tóm t t này s gi i thi u tinh th n y và các k t qu
t
c.
Sau h n 2 n m nghiên c u,
tài KC.03-17, Liên hi p SEEN có th nói là: có
kh n ng t thi t k và xây d ng h quan tr c n c th i theo yêu c u ng i s d ng,
t tiêu chu n, không thua kém bao nhiêu so v i các h th ng t n c ngoài v i
giá thành ch p nh n
c. Và SEEN mong mu n r ng v i k t qu
t
c c a mình,
nh ng c quan c n xây d ng các tr m quan tr c hãy liên h v i SEEN
có nh ng
tr m quan tr c h p chu n nh yêu c u c a tài.

T/M các tác gi
Lê
cB o


M CL C
CH
H

NG I: T NG QUAN V CÁC V N
NG VÀ NHI M V HO T

NGHIÊN C U, PH

NG C A

NG

TÀI ................................1

I.1. T NG QUAN V H TH NG TR M QUAN TR C MƠI TR

NG: 1

I.1.1. TÌNH HÌNH TRÊN TH GI I : ...........................................................1
I.1.2. TÌNH HÌNH TRONG N
I.1.3. CH TR
I.1.4. H P

C :..............................................................2

NG C B N C A

TÀI KC.03-17: .............................2

NG KÝ K T : .........................................................................3

I.2. N I DUNG NGHIÊN C U:......................................................................5
I.2.1. H TH NG THU TH P S LI U TR M QUAN TR C:...................5
I.2.1.1. Phòng x lý trung tâm (PXLTT): ..................................................5
I.2.1.2. Tr m quan tr c
I.2.2. XÁC

a ph

ng (TQT P): ..........................................5

NH NHI M V THEO H P

NG : ....................................6

I.3. T CH C TÀI LI U BÁO CÁO: .............................................................6
CH

NG II: NGHIÊN C U, THI T K , CH T O CÁC THI T B

THÔNG S

Ô NHI M MÔI TR

NG..........................................................9

II.1. NGHIÊN C U THI T K , CH T O CONVERTER O
II.1.1. CÁC TIÊU CHU N TCVN V
II.1.2. CÁC YÊU C U KHÁC

O

PH:

....10

pH PH I O:...........................10

M B O TÍNH TIN C Y C A PHÉP O:

......................................................................................................................10
II.1.2.1. T c
II.1.2.2.

dòng n

mb o

c i qua bu ng o: ...........................................10

b nc a

u o:.......................................................10

II.1.2.3. Ki m tra, hi u ch nh, chu n

thi t b : .....................................11

II.1.3. CÁC YÊU C U K THU T C A pH MET THI T K : ..................11
II.1.4.

U O

pH: ..............................................................................12

II.1.4.1. Lý thuy t chung v
II.1.4.2. S c i n

pH: .........................................................12

ng Galvanic:.............................................................12

II.1.4.3. Các i n c c:...............................................................................14


II.1.4.4. Ch n

u o:...............................................................................17

II.1.5. THI T K PH N C NG:.................................................................20
II.1.5.1. S

kh i c b n và ph

II.1.5.2. Tính tốn m ch o
II.1.5.3. M ch o nhi t

ng h

ng gi i quy t converter: .......20

pH : .........................................................22

: ......................................................................23

II.1.5.4. Vi x lý và các ph ki n: ............................................................23
II.1.5.5. Ngu n n áp:...............................................................................24
II.1.6. PH N M M THI T B

O

II.1.6.1. Cách gi i quy t và ch

pH:.................................................25
ng trình chính:......................................25

II.1.6.2. Thi t l p c u hình: ......................................................................26
II.1.6.3. Kh c

i v i pH :...................................................................27

II.1.6.4. Kh c

nhi t k Pt-1000: ..........................................................29

II.1.6.5. Th c hi n phép o nhi t

: .......................................................30

II.1.6.6. Th c hi n phép o pH: ...............................................................32
II.1.6.7. T o dòng ra t

ng ng v i pH, t 0:.............................................34

II.1.7. TÍNH TỐN V DỊNG CH Y:........................................................34
II.1.8. I U KHI N L Y S LI U VÀ TRUY N TIN : .............................34
II.2. NGHIÊN C U, THI T K , L P TRÌNH THI T B

O

D N

I N (CONDUCTOMET): ...........................................................................37
II.2.1. YÊU C U K THU T: .....................................................................37
II.2.1.1. Các tiêu chu n TCVN

iv i

d n i nn

c th i công

nghi p: ......................................................................................................37

II.2.1.2. Các yêu c u khác

i v i conductomet: .....................................37

II.2.1.3. Các yêu c u k thu t

i v i conductomet thi t k :...................38

II.2.2. NGHIÊN C U, THI T K PH N C NG C A CONDUCTOMET:
......................................................................................................................39
II.2.2.1. Nguyên lý làm vi c c a Conductomet:.......................................39
II.2.2.2. Thi t k ph n c ng c a Conductomet: .......................................46
II.2.3. THI T K PH N M M THI T B

O: ...........................................52


II.2.3.1. S

kh i c a ph n m m x lý s li u trên MCU: ...................52

II.2.3.2. Các ch

ng trình con:.................................................................53

II.2.4. NGHIÊN C U, THI T K PH N TRÍCH M U, THAU R A, KH C
T

NG: ............................................................................................58

II.2.4.1. L p ráp thi t b
II.2.4.2. L y n

o:......................................................................58

c m u ki m tra:..............................................................59

II.2.4.3. Thau r a: .....................................................................................59
II.2.4.4. Nghiên c u, thi t k ph n kh c
II.3. NGHIÊN C U THI T B

t

ng:...............................60

O OXY HÒA TAN (DO):.........................62

II.3.1. CÁC YÊU C U K THU T

I V I THI T B

O DO: ..............62

II.3.1.1. Các tiêu chu n TCVN ng d ng: ...............................................62
II.3.1.2. Các i u ki n k thu t nh h
II.3.1.3. Các yêu c u k thu t

ng

n k t qu

i v i thi t b

o DO: .............................63

II.3.2. NGHIÊN C U THI T K PH N C NG THI T B
II.3.2.1. Nguyên t c c b n c a thi t b

o (DO): ...........62

O DO: ........64

o DO:.......................................64

II.3.2.2. Thi t k ph n c ng converter DO: .............................................69
II.3.3. THI T K PH N M M C A CONVERTER:..................................74
II.3.3.1. Ch

ng trình chính:....................................................................74

II.3.3.2. Kh c

ph n o nhi t

II.3.3.3. Kh c

DO: ...............................................................................77

II.3.3.4. Tính s li u DOx

: ..........................................................75

nhi t

tx:....................................................79

II.3.4. NGHIÊN C U, THI T K KHÂU TRÍCH M U, THAU R A,
KH C

T

NG..................................................................................80

II.3.4.1. Nghiên c u, thi t k ph n trích m u:..........................................80
II.3.4.2. Nghiên c u, thi t k ph n thau r a:............................................81
II.3.4.3. Nghiên c u, thi t k ph n kh c
II.4. NGHIÊN C U, THI T K THI T B

t

ng:...............................83

O

C: ..........................85

II.4.1. NGUYÊN LÝ C B N VÀ PH N C NG THI T B
II.4.1.1.

nh ngh a và nguyên lý o

O

C:85

c:...........................................85


II.4.1.2.

u o

c TB450B c a YOKOGAWA : ............................92

II.4.1.3. Thi t k ph n c ng: ....................................................................96
II.4.2. NGHIÊN C U THI T K PH N M M TH C HI N PHÉP O :
....................................................................................................................101
II.4.2.1. L u

ch

II.4.2.2. o

ng trình o: ...........................................................101

c:.................................................................................102

II.4.3. H TH NG D N N

C, I U KHI N O, THAU R A : ........106

II.4.3.1. H th ng ng d n:.....................................................................106
II.4.3.2. i u khi n o

c trong TB 450: ........................................108

II.5. NGHIÊN C U THI T B

O COD VÀ BOD: ...................................109

II.5.1. CÁC

NH NGH A, TIÊU CHU N VÀ CÁC PH

NG PHÁP XÁC

NH:.........................................................................................................109
II.5.1.1. Các

nh ngh a: .........................................................................109

II.5.1.2. Ph

ng pháp o COD:..............................................................111

II.5.1.3. Các ph

ng pháp xác

nh BOD:.............................................117

II.5.2. THI T K H TH NG O COD VÀ BOD:..................................124
II.5.2.1. Ch n thi t b

o COD và BOD:................................................124

II.5.3. THI T K PH N M M O BOD SAC – UV: ...............................128
II.5.3.1. L u

chính:............................................................................128

II.5.3.2. Kh c

: ....................................................................................129

II.5.3.3. Tính k t qu t s li u

c SAC và tra b ng:...........................130

II.5.4. NGHIÊN C U, THI T K CHU TRÌNH O, L Y S LI U: .....131
II.6. K T LU N: ..........................................................................................133
II.6.1. NGHIÊN C U
X

C THÙ CÁC

U O

TÌM RA BI N PHÁP

LÝ : ......................................................................................................133
II.6.1.1.

i v i converter o pH: ..........................................................133

II.6.1.2.

i v i converter i n d n: ......................................................134

II.6.1.3.

i v i converter DO: ..............................................................134

II.6.1.4.

i v i converter o

c: ....................................................134


II.6.1.5.

i v i thi t b

o BOD, COD, SAC – UV: ............................134

II.6.2. GIA CƠNG S LI U, HÌNH THÀNH PH N M M X
II.7. NGHIÊN C U, THI T K THI T B

O

LÝ : ........135

N: ...........................136

II.7.1. NGUYÊN LÝ O VÀ CÁC I M C N CHÚ Ý KHI THI T K : .136
II.7.1.1.

n và b n ch t c a

n:....................................................136

II.7.1.2. Áp su t âm ho c m c âm:........................................................138
II.7.1.3. Trung bình theo th i gian c a m c âm:....................................139
II.7.1.4. Trung bình theo th i gian dài: ..................................................139
II.7.1.5. Phân b th ng kê và percentiles: ..............................................140
II.7.1.6. Trung bình theo khơng gian:.....................................................140
II.7.1.7. o công su t âm b ng ph

ng pháp c

II.7.2. THI T K PH N C NG THI T B
II.7.2.1. S

kh i thi t b

O

ng

âm: .................140

N: .........................143

o:...............................................................143

II.7.2.2. Microphones: ............................................................................143
II.7.2.3. Các b l c: ................................................................................146
II.7.2.4. Các yêu c u k thu t:................................................................146
II.7.2.5. Chu n

thi t b :......................................................................147

II.7.3. PH N L A CH N

U O VÀ THI T K CÁC THI T B

O:148

II.7.3.1. Yêu c u k thu t c a thi t b : ...................................................148
II.7.3.2. L a ch n Microphone:..............................................................148
II.7.3.3. Thi t k s

kh i c a thi t b : ...............................................148

II.7.4. THI T K , L P TRÌNH PH N M M: ...........................................151
II.7.4.1. Các ch
II.7.4.2. Ch
CH

ng trình vi t cho DSP: ...............................................151

ng trình giao di n và qu n lý trên máy tính:....................153

NG III: NGHIÊN C U, THI T K , XÂY D NG H TH NG

TRUY N TIN, X

LÝ, GIÁM SÁT, QU N LÝ THÔNG TIN C A H

TH NG QUAN TR C MÔI TR

NG ......................................................155

III.1. H TH NG THU TH P VÀ TRUY N S LI U T I TR M QUAN
TR C

A PH

NG: .................................................................................155


III.1.1. XÂY D NG NHI M V VÀ PH

NG ÁN TR M QUAN TR C:

....................................................................................................................155
III.1.1.1. Xây d ng nhi m v tr m quan tr c:........................................155
III.1.1.2. Các ph

ng h

ng và ph

ng án: ..........................................157

III.1.2. THI T K K THU T CÁC PH

NG ÁN

III.1.2.1. Thi t k h th ng thu th p s li u

XU T: ...............161

tr m quan tr c

a ph

ng:

................................................................................................................161
III.1.3. THI T K H TH NG THU TH P S

D NG PLC S7-200:.....170

III.1.3.1. C u hình c a h thu th p s li u và truy n tin dùng S7 –200: 170
III.1.4. THI T K L P
Ô NHI M N

C: .....................................................................................183

III.1.4.1. Ch t o t
III.1.4.2.

T TR M THU TH P S LI U O THÔNG S

i u khi n:..............................................................183

c tính k thu t c a thi t b s d ng:....................................189

III.1.4.3. Xây d ng tr m quan tr c: ........................................................192
III.1.5. PH N M M TR M QUAN TR C: ...............................................195
III.1.5.1. L p ch

ng trình o l

ng, thu th p, x lý s li u:................195

III.1.5.2. L p ch

ng trình o l

ng, b o v ngu n cung c p:..............196

III.1.5.3. L p ch

ng trình ph i ghép v i h th ng báo cháy:...............197

III.1.5.4. L p ch

ng trình i u khi n trích m u: ..................................198

III.1.5.5. L p ch

ng trình i u khi n thau r a: ....................................199

III.1.5.6. L p ch

ng trình i u khi n kh c

III.1.5.7. L p ch

ng trình qu n lý s li u, giám sát h th ng: ............201

III.1.5.8. L p ch

ng trình truy n thơng v i trung tâm t xa:...............202

:.....................................200

III.1.6. QUY TRÌNH V N HÀNH TR M QUAN TR C:...........................203
III.2. H TH NG TRUY N TIN VÀ I U KHI N TRUNG TÂM V I
NHI U TR M QUAN TR C:.....................................................................207
III.2.1. CÁC YÊU C U K THU T: .........................................................207
III.2.1.1. Mô t ho t
III.2.1.2. Các

ng c a h th ng: ................................................207

c tính k thu t yêu c u:.................................................209

III.2.2. THI T K PH N C NG: .............................................................211
III.2.2.1.

tv n

:...............................................................................211

III.2.2.2. Các ph

ng ti n truy n tin hi n có: ........................................211

III.2.2.3. Ch n ph

ng ti n truy n tin: ..................................................213

III.2.2.4. Ph

ng án modem i n tho i:.................................................215

III.2.2.5. Ph

ng án radio - modem : .....................................................217

III.2.3. THI T K PH N M M H TH NG: ..........................................222
III.2.3.1. Xác

nh c th các cách làm vi c c a h th ng:....................222

III.2.3.2. Ch

ng theo chu k :..........................224

III.2.3.3. Ch

thu th p s li u t

ng

III.2.3.4. Ch
CH

thu th p s li u t

thu th p s li u b ng tay: ............................................226

m t tr m:...........................226

NG IV: THI T K , XÂY D NG PH N M M SCADA, X

LÝ

PHÂN TÍCH T I TRUNG TÂM ..................................................................228
IV.1. T NG QUAN,

TV N

:...........................................................228

IV.1.1. PHÂN TÍCH BÀI TỐN: ...............................................................228
IV.1.1.1. M
IV.1.1.2.
IV.2. H
IV.3. CH
IV.3.1.

u: ...................................................................................228
t bài toán: ............................................................................228

NG TRI N KHAI ÁP D NG VÀO BÀI TỐN C A TA:......246
NG TRÌNH THU TH P S LI U: .........................................247
TV N

IV.3.1.1. M

: ................................................................................247
u: ...................................................................................247

IV.3.1.2. Phân lo i:.................................................................................247
IV.3.2. TRI N KHAI CH
IV.3.2.1. M
IV.3.2.2. V n

NG TRÌNH: ..................................................248

u: ...................................................................................248
phân c p c s d li u: ...............................................249

IV.3.2.3. Tri n khai cài

t các ph

IV.3.3. KHUNG TRUY N TIN
TH P D

ng pháp thu th p d li u:.............250
CS

D NG TRONG VI C THU

LI U: .......................................................................................256

IV.3.3.1. Khung truy n (TX):.................................................................256


IV.3.3.2. Khung nh n (RX):...................................................................257
IV.4. CH

NG TRÌNH GIAO DI N NG

IV.4.1. M
IV.4.2.

I – MÁY:.............................259

U: .......................................................................................259
TV N

IV.4.2.1. M

: ................................................................................259
u: ...................................................................................259

IV.4.2.2. Các yêu c u c th c a bài toán: .............................................262
IV.4.3. TRI N KHAI CH
IV.4.3.1. Ph

NG TRÌNH: ..................................................267

ng pháp thi t k và tri n khai: ........................................267

IV.4.3.2. Tri n khai: ...............................................................................272
IV.4.4. M T S GIAO DI N MINH H A:...............................................277
IV.4.4.1. Giao di n chính: ......................................................................277
IV.4.4.2. B ng s li u và bi u

các thông s : .....................................279

IV.4.4.3. Hi n th báo cháy: ...................................................................281
IV.4.4.4. Tr ng thái làm vi c c a h th ng: ...........................................282
IV.4.4.5. Ch n oán k thu t:.................................................................283
IV.4.4.6. B n

v tình tr ng ơ nhi m: .................................................284

IV.4.4.7. Hình nh Camera t i tr m quan tr c: ......................................285
CH

NG V: K T LU N .............................................................................287

V.1. V CÁC THI T B

O: .......................................................................287

V.2. V H TH NG THU TH P S LI U VÀ TRUY N TIN:...............287
V.3. XÂY D NG TR M QUAN TR C PILOT: .......................................288


CÁC HÌNH MINH HO
Hình 1- S

b trí h th ng thu th p d li u....................................................5

Hình 2 – Quan h EpH(pH) theo các nhi t

khác nhau. .................................14

Hình 3 - i n c c thu tinh và i n c c ISFET. ...............................................15
Hình 4 - M ch khu ch dịng i n g n li n v i i n c c pH (ISFET)................16
Hình 5 - i n c c Calomel. ...............................................................................16
Hình 6 - C u t o

u o Gel-polymer. ..............................................................17

Hình 7 -

u o sensorlyt..................................................................................18

Hình 8 -

u o pH c a YOKOGAWA...............................................................19

Hình 9 – Quan h gi a pH và nhi t
Hình 10 – S

..............................................................19

kh i c a Transmitter pH.........................................................20

Hình 11 - M ch ti n khu ch

i.........................................................................21

Hình 12 - M ch o vi sai ch ng nhi u...............................................................22
Hình 13 – S

m ch o nhi t

.....................................................................23

Hình 14 – S

ngu n n áp cung c p cho thi t b

o pH...............................24

Hình 15 – L u

ch

ng trình chính o pH. ...................................................26

Hình 16 – L u

kh c

u o pH. ..............................................................29

Hình 17 – L u

kh c

nhi t k Pt1000. ......................................................30

Hình 18 – L u

phép o nhi t

Hình 19 – L u

ch

Hình 20 - Bi u

th i gian thu th p và truy n s li u .....................................35

Hình 21 – L u

ch

Pt1000.......................................................31

ng trình o pH. .............................................................33

ng trình i u khi n l y s li u o pH. ..........................36

Hình 22 – Quan h gi a và n ng

dung d ch. .............................................39

Hình 23 – Các ki u i n c c ti p xúc c a Conductormet. ................................41
Hình 24 – Nguyên lý

u o ki u c m ng........................................................42

Hình 25 - C u t o và kích th

c

u o............................................................45

Hình 26 – S

o

d n. ...........................................................47

kh i thi t b

Hình 27 - M ch t o dao

ng t n s 2 kHz.......................................................48


Hình 28 - M ch khu ch

i cơng su t và chuy n thang o...............................48

Hình 29 - M ch khu ch

i................................................................................50

Hình 30 - M ch ch nh l u và tích phân. ............................................................50
Hình 31 – L u

kh i gia cơng s li u c a MCU............................................52

Hình 32 – L u

kh c

Conductomet. ..........................................................54

Hình 33 – L u

kh c

nhi t k ....................................................................55

Hình 34 – L u

t

Hình 35 – L u

ng ch n thang o MCU-GAIN. ....................................56
c k t qu

x

bù nhi t

.....................................................57

Hình 36 - H th ng ng l y m u cho thi t b
Hình 37 – L u

l y m u ki m tra

Hình 38 – L u

thau r a

o Conductivity..........................58

d n.......................................................59

u o. ...................................................................60

Hình 39 – Nguyên t c c a phân c c ký. ............................................................65
Hình 40 - C u t o

u o DO ki u galvanic. ....................................................66

Hình 41 - C u t o

u o DO phân c c............................................................67

Hình 42 – Quan h gi a DO v i nhi t
Hình 43 - M ch
Hình 44 – S

và

m nc an

c ki m tra. ........68

u vào Converter. ..................................................................69
kh i c a Converter DO...........................................................70

Hình 45 – Thơng s c a INA110. ......................................................................71
Hình 46 – ADC87-H. .........................................................................................72
Hình 47 - C u o nhi t

v i Pt1000...............................................................72

Hình 48 – L u

ho t

Hình 49 – L u

tính s li u nhi t

Hình 50 – L u

tính s li u DOx

Hình 51 – S

t

ng ch

ng trình chính. .............................................74
..............................................................78
nhi t

ng o, thau r a, t

tx................................................79
ng kh c

. ..................................80

Hình 52 – L u

l y m u và ki m tra. .............................................................81

Hình 53 – L u

quy trình thau r a.................................................................82

Hình 54 – L u

kh c

t

ng. ...................................................................83

Hình 55 - Nguyên lý phép o

c thơng qua suy gi m................................88

Hình 56 – Ngun lý phép o

c b ng ánh sáng lan to ............................89


Hình 57 – Máy o

c b ng ph

Hình 58 - C u t o thi t b

o

ng pháp ánh sáng lan to . ......................91
c TB450G...................................................92

Hình 59 – S

n i ng d n khi khơng t

Hình 60 – S

n i ng d n khi t

ng thau r a và không t kh c

Hình 61 – S

n i ng d n khi t

ng thau r a và kh c

Hình 62 – C u t o b l c n

ng thau r a và kh c

..............94
. ........94

.........................95

c zero..................................................................95

Hình 63 – Chu k th i gian................................................................................96
Hình 64 – S
Hình 65 – S

u

c 4 lu ng GLI...............................................................97

kh i c a converter. .................................................................97

Hình 66 - Ngu n cung c p ±12V, ±5V. .............................................................98
Hình 67 - M ch khuy ch
Hình 68 – L u

ch

Hình 69 – L u

i..............................................................................99

ng trình o

c. .....................................................101

c s li u...........................................................................102

Hình 70 – L u

o, tính tốn

Hình 71 - Gi n

th i gian cho m t chu k kh c

Hình 72 – S

h th ng n

Hình 73 - L u

c............................................................103
......................................105

c trong TB450G...............................................107

i u khi n o

c trong TB450G..................................108

Hình 74 - Các giai o n phân hu sinh hố...................................................110
Hình 75 - Thi t b phân tích COD b ng ch t ơxy hố kh ..............................113
Hình 76 - Thi t b phân tích nhanh COD dùng ozone.....................................116
Hình 77 - Thi t b

o BOD5 c a YSI................................................................118

Hình 78 - Thi t b

o th tr c ti p OLR-300 t.................................................119

Hình 79 – S

ho t

ng c a OLR-300. ......................................................121

Hình 80 – Quan h gi a SAC-UV v i BOD, COD..........................................123
Hình 81 – S

nguyên lý c a SAC-UV. ........................................................125

Hình 82 – S

kh i ph n c ng BOD SAC-UV. ............................................127

Hình 83 – L u

ch

ng trình chính o BOD...............................................128

Hình 84 – L u

kh c

Hình 85 – L u

tính k t qu t s li u SAC. ................................................130

thi t b

o BOD.....................................................129


Hình 86 - Gi n

th i gian c a m t chu k l y m u, o, thau r a................131

Hình 87 - H th ng ng d n l y m u o BOD. ...............................................132
Hình 88 – L u
Hình 89 -

i u khi n ch

ng trình o. ...............................................132

u chu n m c áp su t âm. ............................................................147

Hình 90 – Các ph n t c a h th ng o..........................................................149
Hình 91 – Mơ hình máy o

n. ...................................................................150

Hình 92 – Algorithm th c hi n ch
Hình 93 - H th ng ng d n

ng trình vi t cho DSP. ...........................152

n các

u o...................................................160

Hình 94 - C u hình h thu th p s li u analog. ..............................................163
Hình 95 - H th ng thu th p s li u dùng chu n RS485MPI. .........................165
Hình 96 - H th ng thu th p s li u b ng RTU...............................................166
Hình 97 - H truy n tin ki u Modem. ..............................................................168
Hình 98 - Gi n

th i gian c a chu trình l y s li u.....................................169

Hình 99 - H th ng thu th p s li u và truy n tin

tr m quan tr c...............171

Hình 100 – Các lo i S7-200. ...........................................................................173
Hình 101 - B trí t

i u khi n thu th p và truy n s li u. .............................183

Hình 102 - H th ng DAS trên c s S7-200. .................................................190
Hình 103 – Kích th
Hình 104 – S

c khung tr m quan tr c.................................................194

công ngh tr m quan tr c...................................................203

Hình 105 - C u hình c a h th ng quan tr c mơi tr

ng. ..............................207

Hình 106 - C u hình h th ng nhi u tr m thơng qua Modem i n tho i. ......215
Hình 107 - C u hình h th ng truy n tin c a nhi u tr m

a ph

ng v trung

tâm.....................................................................................................................216
Hình 108 - H thu th p s li u môi tr

ng và truy n tin c a YSI...................219

Hình 109 - H truy n tin dùng Radio Modem. ................................................221
Hình 110 – L u

ch

ng trình chính c a h th ng. ....................................223

Hình 111 – L u

thu th p s li u t

Hình 112 – L u

th t c nh n s li u. .........................................................225

Hình 113 – L u

thu th p s li u t

ng theo chu k . ...............................224

ng

m t tr m. ................................226


Hình 114 – L u

thu th p s li u b ng tay ..................................................226

Hình 115 –Tích h p h th ng theo chi u d c..................................................235
Hình 116 – Mơ hình các mô un ng d ng s d ng các giao ti p tr c ti p ....238
Hình 117 – Mơ hình các mơ un ng d ng s d ng m t thành ph n chung mang
tính trung gian

th c hi n liên thơng (mơ hình m i).....................................239

Hình 118 – Mơ hình t ng quan m t h th ng v i các mơ un ch

ng trình c

b n.....................................................................................................................242
Hình 119 - C u trúc d ng mô un c a h th ng. .............................................244
Hình 120 –Minh ho m t h giao di n th ng nh t..........................................245
Hình 121 – Quan h gi a h th ng thu th p d li u, c s d li u ................247
Hình 122 – Minh ho 3 c p c s d li u và m i quan h c a chúng v i các
c p thi t b trong h th ng................................................................................250

Hình 123 – Mơ hình th c hi n các thu th p s li u ph c t p d a trên các cách
thu th p s li u c b n......................................................................................253
Hình 124 –Minh ho các b

cc b n

c th c hi n trong vi c ..................254

Hình 125 –Mơ hình tác t MVC. .....................................................................267
Hình 126 – Minh ho cách thi t k giao di n theo mơ hình MVC. .................268
Hình 127 – Mơ hình c b n miêu t s ho t

ng c a các tác t trong vi c .270

Hình 128 – Các d ng s li u ph c v hi n th .................................................272
Hình 129 – L u

kh i bi u di n cách x lý

i v i......................................274

Hình 130 – Minh ho vai trị c a ch

ng trình giao di n...............................275

Hình 131 – Giao di n chính c a ch

ng trình................................................277

Hình 132 – Menu chính c a ch

ng trình.......................................................278

Hình 133 – Màn hình xem thơng s t i h n cho tr m quan tr c. ...................278
Hình 134 – Màn hình hi n th thơng s thu th p
Hình 135 – Màn hình th hi n

c....................................279

th các thơng s thu th p

c theo th i gian.

...........................................................................................................................280
Hình 136 – Màn hình th ng kê các thơng tin báo cháy...................................281
Hình 137 – Màn hình hi n th tình tr ng làm vi c c a t ng tr m quan tr c. .282


Hình 138 – Màn hình hi n th các thơng tin c nh báo và ch n oán k thu t.
...........................................................................................................................283
Hình 139 – Màn hình hi n th b n

ơ nhi m c a t ng tr m quan tr c........284

Hình 140 – Hình nh Camera t i tr m quan tr c. ..........................................285


CÁC B NG THÔNG S , D

B ng 1 – Tóm t t n i dung h p

B ng 2 – Quan h gi a
B ng 3 – Thông s c a

LI U M U

ng ã ký k t 17/2002/H - TCT. ................4

pH và n ng

ch t hoà tan. ..................................13

u o Sensolyt ............................................................18

B ng 4 – Giá tr pH c a các dung d ch chu n. .................................................27
B ng 5 – Quan h gi a tr ng l

ng mu i tinh khi t v i i n d n su t. ...........53

B ng 6 – Quan h gi a i n tr Pt1000 v i nhi t
B ng 7 - Kh c

........................................76

c a turbidimeter ng n n n. .................................................86

B ng 8 - B ng s n ph m Palintest. .................................................................114
B ng 9 - B ng th ng kê m c áp su t âm s d ng. ..........................................142


L IM

U

tài KC.03-17: “Nghiên c u, ch t o và l p
giám sát, x lý, c nh báo môi tr

t h th ng t

ng hố

ng t i các khu cơng nghi p và ơ th l n” có

m c tiêu:
Nghiên c u, thi t k , ch t o các thi t b
tr

o các thông s ô nhi m môi

ng thích h p v i hồn c nh Vi t Nam có ngh a là: ch t o cái gì có th ch

t o

c, nh p nh ng gì mà mình khơng ch t o

vì lý do

u t ).

c (vì lý do công ngh hay

tài t p trung vào nghiên c u thi t k ch t o các b bi n

th ng nh t hoá sau c m bi n

thích h p cho vi c thu th p s li u.

tài nghiên c u h th ng thu th p s li u
bi n pháp khác nhau có th th c hi n
th ng PLC công nghi p mà

i

tr m quan tr c b ng các

c, nh ng ch th nghi m

tài cho là r ti n

m th

u t nh t. H th ng thi t b

PowerLine RTU-PLC c a SEEN dùng cho h SCADA

c coi là d tr cho

h th ng thu th p này.
Sau 2 n m nghiên c u SEEN ã có 2 h th ng thu th p s li u và ch c
ch n có th dùng

c.

tài ã cùng SEEN xây d ng m t tr m quan tr c pilot
SEEN

v n hành, theo dõi và
V i nh ng gì

ch c ch n xây d ng

tài làm

t t i tr s c a

làm demo cho khách hàng.
c,

tài KC.03-17 và SEEN có th

c các tr m quan tr c theo

n

mb o

t hàng.

tài KC.03-17 xin chân thành c m n s giúp

c a các c quan i u

hành, các c quan qu n lý k thu t ã h t lịng giúp

tài này có k t qu

nh hi n nay.
T/M các tác gi

tài KC.03-17

Ch nhi m

Lê

tài

cB o


B KHOA H C VÀ CÔNG NGH
LIÊN HI P KHOA H C K THU T CƠNG TRÌNH SEEN
Tồ nhà SEEN, Khu công nghi p T Liêm
Km13,
ng 32, T Liêm, Hà N i
-----------------***------------------

BÁO CÁO T NG K T KHOA H C VÀ K THU T

TÀI KC.03- 17

NGHIÊN C U CH T O VÀ L P
T H TH NG T
NG HOÁ
GIÁM SÁT, X LÝ, C NH BÁO MÔI TR
NG T I CÁC
KHU CÔNG NGHI P VÀ Ô TH L N

KS. Lê
cB o
Ch nhi m tài:
C quan ch trì tài: LHKHKT CT SEEN

HÀ N I – 2005
Tài li u vi t theo k t qu nghiên c u

tài KC.03-17


T ng quan v các v n

CH

nghiên c u, ph

ng và nhi m v ho t

NG I: T NG QUAN V CÁC V N

PH

NG H

H

ng c a

tài

NGHIÊN C U,

NG VÀ NHI M V HO T

I.1. T NG QUAN V
TR

ng h

NG C A

TÀI

TH NG TR M QUAN TR C MƠI

NG:
I.1.1. TÌNH HÌNH TRÊN TH GI I :
m b o có m t môi tr

con ng
ã

h c

i là v n
c

c

ng trong s ch thích h p nh t cho cu c s ng

t ra và là v n

c a nhân lo i. G n ây m t khoa

a ra và ang r t phát tri n,m t khoa h c m i

“Domotic” và “Imotic”, là khoa h c nghiên c u c a các nhà b t
khí h u có th

i u khi n

mái nh t trong môi tr
H n n a, ng

c, t o i u ki n cho con ng

c g i là
ng s n v i vi

i có th s ng tho i

ng vi khí h u ó.
i ta l i còn mu n t o ra m t ti u khí h u trong m t thành

ph , m t khu v c khí h u t t nh t cho con ng
hay nói cách khác là các thông s v môi tr

i. Yêu c u v thu th p s li u
ng c a m t khu v c tr nên c p

bách.
các n

c phát tri n v n

này ã

quan tr c v ô nhi m v khơng khí, v n
m ng.

c bi t, s l

ng tr m quan tr c n

c

c ã

t ra t khá lâu và các tr m
cl p

c ã lên

t và

c n i thành

n hàng tr m, hàng ngàn

tr m trên m t l u v c c a các con sông l n nh .
H th ng x lý s li u, ánh giá ô nhi m t
lý và

c ph n m m các h th ng qu n lý s li u môi tr

ng d ng các thành t u m i v
tr

ng

ng tr thành nhu c u th
Chi n l

c môi tr

quan tâm xem nh là

u o, ph
ng xuyên

ng ã

ra các bi n pháp x
ng th c hi n. Vi c

ng pháp o và ph n m m x lý môi
c b sung c p nh t.

c nhi u qu c gia, th m chí nhi u t p ồn,

ng l i kinh t qu c k dân sinh c a mình.

1


T ng quan v các v n

nghiên c u, ph

ng h

I.1.2. TÌNH HÌNH TRONG N

ng và nhi m v ho t

ng c a

C:

N

c ta, do nhi u n m chi n tranh liên miên, s c ng

chi n tr

ng nên kinh t ch a phát tri n; trong nh ng n m

phát tri n nhanh, nhà máy và khu dân c phát tri n
ch a có, quan i m v môi tr

is cc a

ra

i m i, kinh t

t, quy ho ch t ng th

ng ch a hình thành, cho nên hi n nay, tình hình

ơ nhi m r t tr m tr ng. V thi t b quan tr c môi tr
quan và

tài

ng ch l t

m t s c

c phát tri n m t cách thi u h th ng.

Có th nói thi t b quan tr c mơi tr

ng và h th ng quan tr c ch a có gì.

Phát tri n t m t tình hình tr ng nh v y, n u khơng có quy ho ch t ban
nh p b a bãi thi t b và

c bi t là nh p h th ng quan tr c n

u,

c ngồi, thì

sau này các h th ng b sung phát tri n s g p r t nhi u tr ng i.
ng v ph
quan tr c

ng di n kinh t mà xét, n u nh p ngo i toàn b thi t b

c bi t là toàn b tr m quan tr c thì q

t và khó phát tri n nhanh

trong khi ó nhu c u ã tr nên c p bách. ó là lý o ra

ic a

tài KC.03-17

.

I.1.3. CH TR

NG C

B NC A

Trên c s tình hình trong n

TÀI KC.03-17:

c, theo các hình m u

trên tiêu chu n th gi i và Vi t Nam, v i vi c ã
tài c n ph i ti n hành nghiên c u thi t b

n

c ngoài, c n c

c xem xét t ban

u,

o và ti n hành thu th p s li u v các

thông s c b n nh t.
- Các thông s c b n ph i thu th p s li u là:
hoà tan,
ph

ng h

c, COD, BOD,

pH,

d n i n, oxy

n. Các thông s khác c ng s gi i quy t theo

ng c a các thông s này.

- Ch t o: nh ng ph n t nào trong thi t b có th ch t o
nh rõ ràng, k t h p v i vi c nh p các chuy n

c thì xác

i s c p, ch t o ph n gia

công x lý, thi t k thành thi t b hoàn ch nh, th ng nh t hố tín hi u và t o
thu n l i cho vi c xây d ng toàn b h th ng.
C th là:
+

u o pH, DO,

d n i n,

n,
2

c ta mua các c m bi n.


T ng quan v các v n

nghiên c u, ph

ng h

ng và nhi m v ho t

+ COD/BOD: mua các c m bi n và chuy n

ng c a

tài

i.

- Tích h p thành h th ng tr m quan tr c : ch n h th ng thu th p thích
h p, ph

ng ti n truy n thơng thích h p cho h th ng ho t

ng t t, chính xác,

an toàn.
- T ch c thu th p và x lý

trung tâm: dùng máy tính thơng th

ng

ho c máy tính công nghi p.
+ Thi t k ph n m m

m b o ch c n ng SCADA cho toàn h th ng.

+ ánh giá ô nhi m.
I.1.4. H P

NG KÝ K T :

C n c theo nhi m v
m ch p

ng,

c ch

Ch nhi m

tài:

C quan ch trì
H p

ng s :

c giao.

tài KC.03-17 ã xây d ng các

ng trình KC.03 thơng qua và ký h p
Lê

cB o

tài:Liên hi p khoa h c k thu t cơng trình SEEN
17/2002/H - TCT (b ng 1).

N i dung c a b ng t ng k t

tài g m:

1. Thi t k ch t o, hoàn thi n các thi t b
COD, BOD,

o: pH, nhi t

, DO,

c,

tr m quan tr c

a

n.

2. Thi t k h th ng thu th p s li u v
ph

ng.

ol

ng

ng.
3. Thi t k , ch t o h th ng thu th p các s li u các tr m quan tr c hi n

th ,

i chi u, giám sát, báo

báo

ng, ch n oán qu n lý s li u (MIS) và thông

i chúng.

3


T ng quan v các v n

nghiên c u, ph

ng h

B ng 1 – Tóm t t n i dung h p

1

Tài li u s n
ph m
pH met

2
3
4

5
6
7

8

9

10

11

n
v o
pH

ng c a

tài

ng ã ký k t 17/2002/H - TCT.

Conductomet

TT

ng và nhi m v ho t

Ch tiêu kinh t - k
thu t
- Thang o 0-14pH
- Phân li: 0,01pH
- Chính xác: 0,1pH
- Bù nhi t : T
ng

mS/cm - Thang o 0-199mS/cm
- Chính xác: 0,1%
o oxy hồ tan
mg/l - Thang o 0-20mg/l
- Chính xác: 2%
o
c
NTU - Thang o 0-1000NTU
- Phân ly: 0,01 NTU
- Chính xác: 2%

o nhu c u oxy mg/l - Thang o 0-200mg/l
sinh h c BOD
- Chính xác: 2%
o
n
dB
- Thang o 1-10
phân gi i u vào
H th ng thu th p s li u 12 - 16 bit
môi tr ng
Các d ng c o: pH, CON, - Truy n thông qua
modem PTNS.
DO, DU, BOD
- Nhi t
ho t ng 0
50oC
H th ng thu th p, qu n lý - Qu n lý truy n thông
truy n thông
n 16 tr m.
- Truy n thông qua
modem PTNS
H th ng ph n m m x lý - áp ng yêu c u qu n
lý ô nhi m môi tr ng
k t qu quan tr c môi
t i Vi t Nam.
tr ng
- áp ng tiêu chu n
quy nh trong TCVN
và ISO.
Quy trình cơng ngh ch - Ph i m b o tính hi n

t o
i hố. Tn th úng
quy trình cơng ngh
ch t o, m b o các
yêu c u kh t khe và
chính xác trong ch t o
s n ph m
Quy trình v n hành thi t b - Tuân th các nguyên
lý, nguyên t c v n
hành c a thi t b . m
b o
chính xác cho
quá trình v n hành

4

S
l

Ghi chú
ng
01
S n ph m
c thi t
k , ch t o v i các
ch tiêu ch t l ng
t t,
c bi t là làm
vi c t t trong môi
tr ng nhi t i

01
Nh trên
01

Nh trên

01

Nh trên

01

Nh trên

01
01

Nh trên
Nh trên

01

Nh trên

01

Nh trên

01

Nh trên

01

Nh trên