联合国温室气体减排项目———垃圾填埋场甲烷气发电工程CDM项目

该方案已经成功应用于深圳下坪垃圾填埋场(CDM数据已经通过了挪威船级社的第五次严格审核，Climate Change Capital Carbon Fund s.a.r.l（英国）公司已经先后三次核发温室气体减排量共计120万欧元（约1200万人民币）)，南昌麦园垃圾填埋场，武汉陈家冲垃圾填埋场等的沼气发电项目) ,为国内的垃圾填埋场甲烷气发电工程CDM项目提供借鉴及示范,并可带来可观的温室气体减排CDM效益   
                              
   深圳市副市长吕锐锋视察深圳下坪垃圾填埋场沼气发电CDM
  1、项目：计算机监控系统(包括火炬无害化燃烧及沼气发电）
         垃圾填埋场填埋气发电工程CDM监测系统采用集散控制技术，总线结构。系统由上位机工作站、数据采集站、现场仪表等组成。根据技术要求，现场测量仪表系统实时采集沼气的体积流量、压力、温度、甲烷浓度等信号并发送给数据采集站。数据采集站对原始采集数据做初步处理，采用工业以太网方式将所有数据高速发送至上位机工作站。上位机工作站通过CDM有关方法学计算出混合气标态流量、纯甲烷标态流量、纯甲烷质量流量等。上位机工作站实时将计算后的数据存入数据库内保存。现场测量仪表、数据采集站、上位机工作站有机的结合为一个整体，构成了CDM项目监测系统。
        上位机工作站－－-是本监测系统的核心, 是系统的信息总汇和命令发布者, 担负着数据计算、记录、统计的重要任务。所有原始数据发送到上位机工作站后，监测系统采用CDM方法学对原始数据进行计算处理，得到用户需要的CDM计量数据，并定时记录到数据库中。 本系统采用双机冗余系统，每套监测系统均配备工程师/操作员站与操作员站，两台机器可同时监控现场设备运行情况，由工程师/操作员站负责数据计算累加，两台机器同时进行数据记录。
         数据采集站－－-是本监测系统数据交换的中心，是连接上位机工作站与现场测量仪表的桥梁。数据采集站通过工业以太网总线将原始测量数据发送至上位机工作站做进一步处理。同时，可以采集现场设备的运行、故障信号并发送至上位机工作站，使操作员在控制室内能了解现场所有设备运行情况。
  2、监测系统硬件配置
  2.1 上位系统配置如下：
        监测系统采用工控机作为上位机，CPU：Intel 奔腾双核，内存：2G，硬盘：160G，网卡：工业以太网卡。
  2.2 流量传感器配置如下：
        流量传感器采用原装进口智能涡街流量计，共四套，表头有液晶显示瞬时流量及累计流量，瞬时流量按量程输出4-20MA电流信号给流量积算仪表, 精度0.5%。
  2.3流量积算仪配置如下：
        流量积算仪表采用原装进口WP系列积算仪，其可采集温度，压力及流量信号，瞬时流量及累计流量为经过温度压力补偿后的标况流量，EXCEL报表无须再进行换算。流量积算仪通讯协议通过VB语言编写的DDE驱动可实现远程监控采集。
  2.4 远程通讯模块
  采用工业以太网100兆通讯模块及光纤网络与上位机通讯。
  2.5发电机组信号采集配置
         进口发电机组的瞬时电量及累计电量，运行状态，报警信号的采集根据发电机组PLC的IP地址及寄存器地址，通过MODICON公司的专用协议进行采集，该数据只作为填埋厂CDM中心现代化可视化管理的一部分，不参与CDM报表系统。
  2.6火炬系统信号采集配置
  火炬系统信号采集燃烧温度及火炬状态信号，通过西门子PLC的PPI通讯协议采集。
  2.7信号的线性及滤波配置
  所有信号的线性及滤波都通过专用的信号处理器进行软硬件处理。消除通讯系统干扰。
  2.8甲烷气体分析仪三地采集时序控制系统配置
         甲烷气体分析仪三地采集时序控制系统可以实现一套气体分析仪采集三地气体CH4浓度，节省CDM投资成本，该系统采用西门子S7系列PLC进行控制，其采集的一号二号总管；发电管道；火炬管道的CH4浓度信号通过对零压电磁阀的时序控制实现连续测量，其中发电管道的CH4浓度信号通过信号配电分配器输出给发电机组用于机组控制。
  3、控制柜
          本测控系统的控制柜完全按照IEC国际标准选型，结构设计考虑到合理、美观。达到标准性、通用性、可维修性。
        控制柜配备有机架、开关电源、输入输出模块和输出继电器，输出继电器采用原装进口产品、电缆线架和端子排等。为保证系统信号隔离，配备一台24V直流电源。为仪表和监测系统提供电源。
  4、CDM监测系统功能
  4.1 系统功能
  系统具有监测二套预处理，发电机及CDM相关数据，CDM存档数据可保存十年以上。  
  
  4.2、CDM数据的计算及保存
   
  ⑴ 原始数据计算的高精确度
      本系统采用了先进的现场测量仪表，保证了原始数据的高精确度；采集模块的高精确度A/D转换保证了计量数据采集的高精确度，从流量积算仪读取的现场原始数据均送到上位机工作站。⑵ 双重数据库数据保存的高可靠性
      本CDM监测系统采用了流量积算仪采集-高速工业以太网传输协议传输-KINGSOFT组态的高速采集系统，本CDM监测系统所有现场数据的采样率达到每秒采样一次，保证了气流量累计的精确度。
   
   
        由于本CDM监测系统采用了KINGSOFT组态软件包Industrial Data Bridge(工业数据桥)配选件包的数据记录方式，系统可以实现双重数据库的高可靠性保存方式。
         在KINGSOFT系统每小时将CDM计量数据记录到SQL Server数据库的同时，通过Industrial Data Bridge，程序自动将CDM计量数据转存到另一存储路径的MS Access数据库中。这种双重数据库自动备份方式大大提高了数据记录的可靠性和安全性，也免去了以往所有数据必须人工备份的烦琐操作。
   
  ⑶ 系统间数据通信的高扩展性
        随着IT技术的发展，现今的工业自动化控制领域信息化、集成化程度大大提高。单独的现场层控制系统已不能满足企业发展的需求，工业自动化控制领域新兴的企业管理层可直接接收所有现场数据信息，各现场数据报表、生产数据趋势图等为企业领导者的对生产管理的掌控及统筹规划提供了极大的便利。
         采用了KINGSOFT/Industrial Data Bridge选件包的本CDM监测系统具有数据通信的高扩展性，可随时与其他监测系统进行高性能的数据交换。工业自动化现场的数据可被传送到高层次的IT领域，满足了企业未来发展对数据通信的需求。
   
  4.4、系统运行状况的监控
         本监测系统可采集所有现场设备的运行、故障状态，所有的压力、温度、流量值等在屏幕上也有显示，操作员可实时在显示屏上了解系统当前运行状态。如遇设备发生故障或系统发生报警，操作员可立即通过报警信息找出系统的故障点和故障原因，及时采取措施防止故障进一步扩大。
  ⑴ 本系统应用软件的操作界面友好，具备一般计算机控制系统的常规功能、特性：
  l            垃圾填埋气预处理装置运行状态显示；工艺流程动态参数显示；控制方式显示；顺序运行状况显示；有关参数趋势显示，历史数据显示，记录等功能。
  l            过程控制回路参数设定值的打印；事故报告打印；班报，月报打印等功能。
  l            回路控制和优化软件。
  l            过程通讯软件。
  l            具有报警优先权，可在当前画面显示任何报警提示。
  l            编程、组态、调试和修改等由工程师站完成（授权权限口令）。工程师站配备丰富的相关软件，组态、编程方便，无需另设专用编程器。
  l            可完成在线/离线组态或修改等；系统有自诊断等功能。
  l            可在线模拟仿真。
  ⑵ 本系统应用软件除了具备一般计算机控制系统的常规功能、特性和标书的要求外有以下的独特之处：
  l      系统界面汉化，包括各种显示画面、报警、记录和生产报表，并有中文操作提示和帮助。
  l      操作简易、方便、可靠且易于掌握，对操作人员的要求不高。
  l      设备表查询功能，可以在操作界面上，随时查看主要设备的档案和运行状态。
  l      专家意见指导功能，一旦发生报警情况，中央操作站将发出报警信息，并用画面方式给出专家指导处理意见。
  l      严格的管理功能
         如何查清问题，分清责任。计算机控制系统对所有设备发生的故障以及操作过程都有详细的记录。该记录不可更改，并有四级权限口令保护功能。
  4.5人机界面的设计
         本系统设计的人机界面以简洁、美观、易操作为宗旨。所有操作界面中文/英文显示，配合图形引导加文字说明，完全按照中国人的操作习惯进行设计，适合各层次操作者操作。操作者可通过大屏幕监视器监视系统运行状况和运行数据，并可通过简单的键盘、鼠标操作完成数据报表、趋势图查询等功能。所有屏幕上均有当前时间指示。
  以下配合监测系统效果图详细说明：
  ⑴ 系统总览图
        在系统总览图中，操作者可以一目了然的了解系统流程及当前系统运行状况，包括设备的运行状态，所有现场实时数据（包括所有原始数据、经CDM方法学计算后的数据、累加数据等）。
  下方工具栏为系统画面切换按钮，操作者可通过形象的图形或文字描述随意在各功能画面之间切换。
  ⑵ 数据趋势图
          数据趋势图采用控件制作而成，实时从数据库中查询历史数据并以趋势图的形式显示，数据时间跨度、画面显示时间间隔等均可通过控件自由控制，方便快捷。本系统所有记录的数据都可以通过数据趋势图查看变化趋势。
  ⑶ 数据报表
         数据报表采用控件制作而成，实时从数据库中查询历史数据并以事先预制的CDM报表的形式显示。报表分日报表、月报表、年报表，报表所需数据时间跨度均可通过控件自由控制，方便快捷。
  ⑷ 报警画面
          在报警画面中，操作员可以了解到系统何处发生报警，报警发生、确认、消除的时间，方便操作员寻找、分析故障原因，及时排除故障。
   
  整个系统由三部分组成，现场层、数据服务中心和决策层。
  （1）现场层
  现场层将数据传输到数据中心的采集计算机IOServer上，它完成设备数据的采集转发功能。
  （2）数据服务中心
         数据服务中心采用KingHistrian实时/历史工业库作为数据存取平台；同时，为了采集部署设备数据，需要部署IO Server作为采集服务器，在线或者周期性采集设备数据，传入KingHistorian。
         在数据服务中心，将IO Server部署在计算机上； 而KingHistorian可以采用数据库服务器作为硬件平台。
  （3）决策层
        KingSOFT即作为工程组态和数据展示服务器，具有趋势对比，历史流程回放等分析功能，同时可以作为WebServer提供Web服务，决策者通过IE访问工业库中的数据。报表服务器解决实时数据的计算问题，报表模板制作，报表定时生成，报表邮件周期发送等功能。
         在决策层中，决策者可以通过IE浏览到各种数据，如实时曲线，历史曲线，报表，报警等信息，通过这些信息决策者可以对设备的工况信息分析和诊断。
         在这一层上，既可以所有功能在一台计算机上实现，也可以分别部署。同时，web服务器应该部署到专门的Web服务器上。
  （4）IO Server
  －毫秒级数据采集功能；
  －单台采集器稳定支持上万个IO点；
  －远程通讯诊断功能；
  Control System）之间的桥梁，而且是整个生产执行系统（MES，Manufacturing Execution System）的基石。
  通过使用工业实时数据库KingHistorian，可以实现：
  －高速在线存储长达数年的企业生产过程数据；
  －组态画面与数据采集功能分离；
  －为生产过程优化提供数据；
  －为企业扩展提供参考模型；
  －为事故追诉提供事实依据；
  －为企业MIS、ERP、MES集成提供平台支持。
  系统主要性能
  （1）提供了一种分布是的设备工况集中监控、分析及诊断解决方案；
  （2）自动监测异常发展趋势，实现在线预警；
  （3）基于工业库的历史数据，制造商可以建立数学模型，进行设备性能分析与系统报表，提供了新的增值空间和强大的市场竞争力；
  （4）支持对设备运行状态长达数年历史数据的分析决策，轻松实现设备的远程故障诊断与故障处理，提高设备制造商的客户服务质量，降低运营成本；
  （5）支持断点续传和数据缓存，保持数据的完整性。