1、1Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 污染源現場數據采集和傳輸污染源現場數據采集和傳輸中國環境監測總站中國環境監測總站 2014年年8月月2Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 目錄數據采集傳輸儀介紹一一污染源現場數采儀數據造假的檢查二二3Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 一、數據采集傳輸儀介紹1背景背景2發展史發展史3儀器構造和工作原理儀器構造和工作原理4環境監測領域的應用環境監測領域的應用1、背景2007年, 國務院關于印發

2、節能減排綜合性工作方案的通知(國發 2007 15號)污染物減排三大體系能力建設國控重點污染源城鎮污水處理廠數據采集傳輸儀實時、準確的核定污染源排放狀況加強管理4自動監控排污現場數據采集傳輸儀監控中心上位機平臺必選設備5截止20122012年全國共建成省市級監控中心344個；共對13248家企業現場端實施了自動監控，其中國控重點污染源9213家6環境監理適配器污染處理設施運行記錄儀2、發展史7Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 COD在線監測儀氨氮在線監測儀CEMS數據采集傳輸儀監控中心上位機平臺數字量信號模擬量信號傳輸網絡流量計pH計在

3、線自動監控系統局域網、GPRS、光纖、3G、衛星反控控制3、環境監測領域的應用反控控制83.1 確保在線儀器與平臺之間數據的準確性1、采集準確模擬量數采儀對在線儀器輸出的信號，根據量程僅做A/D轉化，不做其他處理數字量數采儀對串口輸出的數字量信號，僅按照串口協議解析數據部分，不做其他處理2、單位統一保證儀器和平臺數據單位統一93.2 數據可追溯性 根據HJ/T212和HJ477標準，數采儀存儲了至少14400條歷史數據。歷史數據有三種類型：分鐘歷史數據（按照每十分鐘存儲一條，存儲一個月）；小時歷史數據（按照每一個小時存儲一條，存儲一年）；日歷史數據（按照每天存儲一條，存儲一年）。并且存儲的數據

4、為上報的數據，不能對已存在的歷史數據進行修改、刪除等操作。3.3 完成平臺控制功能項目指令列舉實現方式響應方為數采儀提取/設置現場機時間；提取/設置報警門限；提取/設置實時數據上報間隔；提取歷史分鐘/小時/日數據等等監控平臺下法指令，數采儀直接響應執行，并發送執行結果，具體的功能由數采儀來完成。響應方為在線儀器校零校滿；及時采樣；設置采樣周期等等 104、儀器構造和工作原理4.1 儀器分類一般由8 8位或1616位單片機為核心，加上存儲芯片、A/DA/D芯片、串擴展芯片、顯示屏等外圍設備組成數據采集傳輸儀一般由低功耗、高性能的ARMARM芯片為核心，外擴A/DA/D芯片、大容量的FlashFl

5、ash存儲芯片、串口芯片等外圍設備組成數據采集傳輸儀基于工控機的系統：有工業級板卡為核心，加上A/DA/D模塊、串口擴展板卡等組成11數采儀結構示意圖4.2 儀器組成124.3 工作原理數采儀的主要工作是完成現場在線設備的數據采集、處理、存儲、展示與上報功能數據采集接口類型采集方法備注模擬量通過AI采集，采集的精度由AD位數和轉換的精度來決定流量計；pH計等數字量串口接口定義使用RS232/RS485來采集數據，直接提取儀器串口輸出數據，不作任何轉換COD；氨氮；CEMS等第三方系統采集后通過網絡轉發使用RJ45口來采集數據部分CEMS。13數據處理數據類型計算方法計算類數據根據212協議的要

6、求，計算污染參量與污染物的10分鐘、1小時、1天的最大值、最小值、平均值、累計值。折算類數據根據212協議的要求，煙氣污染物除過需要上報實測數據（實測實時、分鐘、小時、日數據）還需要上報折算數據（折算實時、分鐘、小時、日數據）超標數據根據設置的超標上限值，數采儀實時判斷數據是否超標，如果超標則存儲超標數據，并上報CN=2071給平臺數據存儲和上報存儲數據212協議中不涉及對實時數據的存儲，只存儲分鐘/小時/日最大、最小、平均和累計值以及報警數據等數據上報實時數據、分鐘數據、小時數據和日數據等14Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 二、污染

7、源現場數采儀數據造假的檢查 關于現場數據造假污染源在線監測的根本意義是：真實的數據反映現場真實的排放狀況15Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 排污口造假1、私設暗管，開通旁路2、稀釋進樣3、偷換水樣4、間歇性時差集中排放16Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 分析儀器造假1、修改標準曲線2、設定系數(輸出的監測數據=K*實際測試數據+B)3、量程雙標準 3.1 分析儀器量程雙標準，測試量程和數據輸出量程 3.2 數采儀量程比在線分析儀器量程低（針對模擬量接入）17數據采集傳輸儀數據

8、造假數據采集階段造假 模擬量-修改數采儀量程和信號范圍造假 模擬量-修改采集公式系數法造假 串口量-增加通訊協議系數法造假數據處理傳輸階段造假 數采儀超標數據造假上報法造假 數采儀模擬數據上報法造假18Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 數據采集階段造假1、修改數采儀量程和信號范圍（針對模擬量接入）例：分析儀器輸出4-20mA模擬信號，對應量程為0-1000， 假如此時數采儀采集到12mA信號通過A/D轉換，顯示數據應為A值，如果此時人為設定數采儀的量程為0-500，雖然數采儀采集到的仍是12mA信號，但經過A/D轉換后顯示數值約為A/2

9、；同理信號范圍也類似。19Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 產生影響：該手段影響的將是全部數據，較容易被發現現場檢查：查看數采儀量程和分析儀器量程是否一致； 數采儀信號范圍是否與分析儀器一致 對比數采儀和分析儀的歷史數據20數采儀量程和信號范圍現場檢查步驟第一步：查看分析儀器的信號范圍與量程范圍（一般需要密碼進入，量程范圍在驗收時應有備案）第二步：查看數采儀的信號范圍與量程范圍信號范圍量程范圍第三步：比對分析，如果一致則正常，不一致則異常注意：該種作弊手段比較常見，并且實現簡單，僅需要修改數采儀的參數即可。21Copyright 201

10、2 Andy Guo. All rights reserved。 數據采集階段造假2、修改采集公式系數（針對模擬量接入）一般常見的修正方法為一次線性方法，通過設置斜率、截距的值對數據進行修正，即y=k*x+b（修改k，b值），對于模擬量數據采集方式，設置合理的修正系數，能夠更好的保證采集數據的準確性以及與分析儀表數據的一致性，但如果為了將數據“造”成合格數據而去調整公式系數，即為非法操作，存在數據造假嫌疑。22Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 產生影響：該手段影響的將是全部數據，較容易被發現現場檢查：使用萬用表測量分析儀器實際輸出信號并

11、換算 對比數采儀和儀表的歷史數據23使用萬用表測量分析儀器實際輸出信號并換算現場檢查步驟第一步：獲取數采儀的信號范圍與量程范圍第二步：用萬用表測得進入數采儀的電壓或電流值（即儀器實際輸出值）以萬用表的測試結果為準24現場檢查步驟第三步：用A/D轉換公式，看數采儀顯示結果與計算的是否一致注意：該種作弊手段是在數采儀廠家的支持下才能完成。使用萬用表測量分析儀器實際輸出信號并換算現場檢查步驟25Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 數據采集階段造假3、增加系數（針對串口接入） 如果信號為數字量則通過增加系數的方式來控制上報給監控中心的數據26Co

12、pyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 產生影響：該手段影響的將是全部數據，較容易被發現現場檢查：通過截獲在線儀器輸出報文的方式來核查 對比數采儀和儀表的歷史數據27Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 數據比對 檢查并記錄儀表數值，同時核對、記錄數采儀和平臺數值； 對于儀表數值和數采儀數值，若存在示值誤差，說明數采儀在數據采集部分已經進行了數據修正； 對于數采儀數值和平臺數值，若存在示值誤差，說明數采儀在數據傳輸部分進行了數據修正。記錄儀表示值比對數采儀示值核對平臺數據28Copyright

13、 2012 Andy Guo. All rights reserved。 數采儀通過模擬量采集數據時，允許存在數采儀量程1以內的誤差，數采儀和平臺數據一致，但和儀表可能會存在偏差。應采用分鐘數據（十分鐘數據）去做數據比對數采儀不存儲實時數據，如采用實時數據，只能比較平臺和分析儀器數據的一致性，同時應以儀表存儲數據的時間點為準（平臺數據顯示時間存在延后的可能性，但最多延后時間為數采儀的一個上報間隔）小時數據比對時，平臺和數采儀的數據一致，但與儀表數據會產生偏差例：假定分析儀2小時測定一次，從0點開始采樣，0：20測試完成，結果為A值。如果此時選取數采儀的小時數據（0-1點），數采儀在0點至0：2

14、0之間采集到的數據并非為A值，而應是儀表上次測量的數據B值，故數采儀的小時數據（0-1點）是根據儀表上一次的測定值B以及本次的測定值A綜合得出。采用分鐘數據去做比對時，應以分析儀器數據時間為起點，從該時間點往后推10分鐘（如分析儀記錄時間的是采樣開始時間，則時間起點還應將整個采樣，測試周期的時間考慮進去），比較該時間段內的三方的分鐘數據（分析儀數據為選取時間點A點的數據，數采儀和平臺為A點A點+10分鐘時間段內的分鐘數據，用這三個數據作為本次測量數據的比對數據）數據比對需注意的問題29Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 數據處理傳輸造假1

15、、數采儀超標數據造假上報 如果數據在正常范圍內則不作處理，如果超過設定的某個值則對采集到的數據進行屏蔽，保持為上一次采集到的正常數據（或對超標數據進行修正）上報給監控中心。30Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 產生影響：該種作假手段影響不是所有數據，僅僅是針對個別數據而言，比較隱蔽，基本無法通過過數據比對來發現。超標數據造假上報一般有三種方式1）在數采儀內部設置不合理的超標限值及上報程序，當采集到的數據超過該限值則顯示并上報該設定的值的方式。報警限值31現場檢查步驟第一步：通過數采儀的顯示屏找到報警的限值第二步：直接修改該“限值”使其低

16、于當時數采儀顯示的的實際數值第三步：觀察結果 結果一：修改完后數采儀顯示的數值為實際的數值則正常 如果二：如修改完后數采儀顯示的數值是我們剛才設置的“限值”則異常注意：設置數采儀的報警上下線的目的是：當超過此限值時需要記錄數據并上報給平臺CN=2072，而不是限制讓其輸出的數據不超過此數據。32Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 2）數采儀采集到數據后未直接報送到監控中心平臺而是通過其他設備/服務器中轉處理后再發送到監控中心平臺。現場檢查：首先了解本區域數采儀設備需上報中心的IP地址和端口信息。然后在現場查看數采儀的服務器IP和端口配置，

17、通過比較即可知道是否經過第三方設備/服務器中轉。33Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 3）分析儀器的測試數據測定完成后，首先通過儀器內部工控機處理（造假）數據，將處理（造假）后的數據存儲在分析儀器上，再將此數據通過串口或模擬量輸出給數采儀。現場檢查：可以隨身攜帶超標濃度的標準物質（儀器量程范圍內），現場做樣，檢查在線儀器、數采儀、平臺數據是否超標，并且是否一致。34Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 數據處理傳輸造假2、報送模擬數據1）直接報送模擬數據；2）某些特定時段斷開數采儀與分析儀的連接，但數采儀仍“正常”上報數據給平臺。35Copyright 2012 Andy Guo. All rights reserved。 數字量或模擬量通信模擬數據現場檢查步驟： 將儀器和數采儀之間的通信斷開。 看數采儀是否依然顯示正常數據，是否提示設備通信中斷。一般數采儀為了防止偶發的數據通信異常，都會有一個通信異常次數的容錯（根據數采儀自身特性，可要求廠商提供該參數） 經過一段時間等待后若數采儀依然保持正常狀態數據，說明數采儀可能存在數據模擬造假的嫌疑。 同時核對平臺數據驗證是否存在傳輸數據模擬造假的情況。斷電或斷開通信線檢查數