DOŚWIADCZENIA

FIRM

CODEL

I

PENTOL

W

ZAKRESIE

REALIZACJI

SYSTEMÓW

CIĄGŁEGO

MONITORINGU

EMISJI

SPALIN

METODĄ

„IN

SITU”

Z

KOTŁÓW,

TURBIN

GAZOWYCH,

CEMENTOWNI

I

INNYCH

OBIEKTÓW

1. Wstęp – 20 lat monitoringu emisji Pentol-Codel w Polsce

Pojęcie „ciągłe pomiary emisji” (potocznie „monitoring emisji”) pojawiło się w świadomości
operatorów obiektów i instalacji emitujących zanieczyszczenia do atmosfery w Polsce mniej więcej
20 lat temu. Początkowo systemy te były tworzone spontanicznie, bez powszechnie
obowiązującego wymogu ustawowego. Obowiązujące obecnie Rozporządzenie Ministra
Środowiska z 4 listopada 2008 w sprawie wymagań w zakresie prowadzenia pomiarów wielkości
emisji oraz pomiarów ilości pobieranej wody wprowadziło do obowiązkowego stosowania normę
PN-EN 14181 „Emisja ze źródeł stacjonarnych - Zapewnienie jakości automatycznych systemów
pomiarowych”. Wymagania wobec systemów monitoringu emisji, a zwłaszcza procedur
zapewnienia jakości zostały w ten sposób znacząco zaostrzone i zunifikowane z wymaganiami Unii
Europejskiej.

Systemy monitoringu emisji z lat dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku powstawały często na bazie
istniejących pomiarów procesowych. W ten właśnie sposób trafiły do Polski pierwsze analizatory
brytyjskiej firmy Codel International – w latach 1991-1995 zainstalowano na czterech obiektach
w Polsce łącznie 13 instalacji kondycjonowania spalin zaprojektowanych i wyprodukowanych
przez Pentol. Na każdej instalacji zabudowano pyłomierze i analizatory SO

2

. W EC Kraków-Łęg,

gdzie istniały instalacje kondycjonowania spalin na czterech blokach ciepłowniczych, w roku 1993
uzupełniono wyżej wymienione analizatory procesowe o mierniki Codela: CO, NO

x

i przepływomierze wraz z systemem transmisji danych i komputerem emisyjnym
z oprogramowaniem do prezentacji danych, generacji raportów oraz – co 20 lat temu było
ewenementem - zdalnej diagnostyki sprawowanej z siedziby serwisanta czy producenta, tworząc
w ten sposób jeden z pierwszych w Polsce kompletnych systemów monitoringu emisji.

Koncepcja systemu Codela (optyczne analizatory „In situ”, cyfrowa zamiast analogowej transmisja
danych) nie zmieniła się od początku, natomiast głęboką ewolucję przeszły analizatory gazowe: do
połowy lat dziewięćdziesiątych stosowano przyrządy jednogazowe z otwartą ścieżką pomiarową
(modele serii 1000), następnie – wciąż z otwartą ścieżką wielogazowe (model 3000), pod koniec
ub. wieku zmodernizowano model 3000 stosując rurę kalibracyjną łączącą obie głowice, wreszcie
kilka lat temu wprowadzono opisany w rozdziale 3.1 model G-CEM4000. Ostatnie 2 wymienione
modele uzyskały certyfikaty MCERTs. Obecnie, równolegle z modelem G-CEM4000 oferowana jest
jego „lżejsza” wersja oznaczona symbolem G-CEM40.

2

W dziedzinie systemów ciągłych pomiarów emisji panuje duża konkurencja, poszczególni
producenci oferują przyrządy oparte o różne zasady działania, natomiast Codel jest zapewne
jedynym znanym w Polsce producentem oferującym wszystkie podstawowe analizatory
oraz(wspólnie z Pentolem) zintegrowany z nimi system transmisji danych, wizualizacji i
raportowania. Jedynym elementem pomiarowym, którego Codel nie produkuje, jest tlenomierz.

2. Przegląd rozwiązań specyficznych dla systemu Codela

2.1.

Pomiary gazowe „In situ” kontra ekstrakcyjne

Codel jest jednym z pionierów metody „In situ”, uzasadniając swoją preferencję praktyczną
bezobsługowością analizatorów (dzięki rezygnacji z systemu transportu i przygotowania próbki)
i związanymi z tym stosunkowo niskimi kosztami eksploatacji. Pomocniczymi zaletami jest
możliwość rzeczywistego pomiaru zawartości pary wodnej w spalinach oraz brak zagrożenia
zafałszowaniem wskazań w przypadku, gdy część mierzonych gazów może zostać rozpuszczona w
eliminowanym z próbki kondensacie. Codel w odróżnieniu do większości producentów gazowych
analizatorów „in situ” opanował pomiar stężeń wszystkich gazów metodą absorpcji w
podczerwieni (NDIR). Alternatywą jest stosowanie dwóch analizatorów – jednego mierzącego
niektóre gazy w podczerwieni, a pozostałe w ultrafiolecie.

Pierwsze analizatory Codela miały otwartą ścieżkę pomiarową, co skutkowało dwiema genialnymi
zaletami: uśrednianiem wzdłuż całej ścieżki pomiarowej oraz całkowitą odpornością na wszystkie
agresywne składniki spalin, ale uniemożliwiały wiarygodną kalibrację podczas pracy źródła emisji.
Obecnie stosowane rozwiązanie (sonda pomiarowa z filtrami dyfuzyjnymi w strudze spalin) daje
możliwość kalibracji w każdym stanie obiektu, wymaga za to doprowadzenia powietrza AKPiA
stosowanego do osłony optyki i kalibracji. Ponieważ strefa pomiarowa w sondzie ma długość do
1m, można mówić o efekcie uśredniania w poprzek strugi spalin, pamiętając, że w metodzie
ekstrakcyjnej praktycznie punktowy pobór próbki nie zapewnia żadnego uśredniania.

Analizatory „In situ” znajdują przede wszystkim zastosowanie w pomiarach spalin za wszelkimi
typami kotłów energetycznych (z wyjątkiem wyposażonych w mokre instalacje odsiarczania), za
piecami obrotowymi i innymi obiektami w cementowniach (również spalających „paliwa
alternatywne” czyli po prostu odpady) oraz za różnymi instalacjami przemysłowymi (np. za
spiekalniami rud w hutach).

Metoda „In situ” przy wszystkich swoich zaletach ma również ograniczenia: nie nadaje się do
pomiarów w strudze spalin o temperaturze powyżej ok. 400 C oraz o temperaturze poniżej
wodnego punktu rosy (powstające w takich warunkach lepkie, często agresywne chemicznie
substancje mogą zakleić filtry w sondzie).

W nielicznych przypadkach, gdy warunki procesowe definitywnie uniemożliwiają pomiar metodą
„in situ”, stosuje się metodę ekstrakcyjną. Większość analizatorów ekstrakcyjnych kondycjonuje
próbkę osuszając ją, najczęściej metodą wychłodzenia do temperatury nieznacznie ponad 0 C

Pentol oferuje takie systemy oparte o komponenty wiodących producentów - analizatory
japońskiej firmy Fuji Electric oraz drogę gazową austriackiej firmy JCT. Więcej informacji na ten
temat w publikacji Pentolu „Koncepcja Systemu Ciągłego Monitoringu Emisji z ekstrakcyjnymi
analizatorami gazowymi”, dostępnej na stronie internetowej Pentolu.

Codel produkuje również analizator ekstrakcyjny, ale jest to przyrząd z tzw. gorącą próbką – jest
ona jedynie odfiltrowana, a na całej długości transportu oraz w samej strefie pomiarowej
utrzymywana jest temperatura ok. 150 C, co powoduje zachowanie wszystkich składników
gazowych (w tym pary wodnej) w stanie identycznym jak w strudze spalin. Tylko analizator z
gorącą próbką może mierzyć silnie rozpuszczalne w wodzie gazy jak HCl. Rozwiązanie to jest w
praktyce stosowane najczęściej do analizy spalin z turbin gazowych. Specyfiką tego typu obiektów

3

są niskie stężenia mierzonych gazów (np. NO

x

rzędu 20ppm), konieczność niezależnego pomiaru

NO i NO

2

oraz (w przypadku turbin nie wyposażonych w kotły odzysknicowe) wysoka temperatura

spalin (rzędu 550 C).

2.2.

Metoda absorpcyjna pomiaru pyłu kontra metoda rozproszeniowa

Większość pyłomierzy optycznych stosowanych w monitoringu emisji działa na zasadzie pomiaru
pochłaniania (ekstynkcji) światła widzialnego. Alternatywnymi rozwiązaniami są analizatory oparte
na pomiarze rozproszenia światła: „do tyłu” (back-scatter) lub „do przodu” (front-scatter).

Zaletą metody ekstynkcyjnej jest pomiar na całej szerokości (średnicy) kanału spalin lub komina,
a więc odpowiedni dobór osi pomiaru może pozwolić na wiarygodne uśrednienie pomiaru nawet
dla rozwarstwionej strugi pyłu, natomiast ograniczeniem tej metody jest pomiar bardzo niskich
stężeń zwłaszcza na krótkiej ścieżce pomiarowej. Metody rozproszeniowe pozwalają mierzyć
bardzo niskie stężenia, ale strefa pomiarowa jest zazwyczaj ograniczona do kilkudziesięciu cm w
głąb kanału czy komina. Codel oferuje pomiar pyłu jedynie w technice ekstynkcyjnej, umożliwiając
jednakże pomiar typowych stężeń pyłu za filtrami workowymi (rzędu kilku-kilkunastu mg/m

3

).

Przyjęta technika pomiarowa w połączeniu z cyfrową transmisją danych pomiarowych umożliwia
wiarygodny pomiar w bardzo szerokim zakresie stężeń (typowo od kilku mg/m

3

do kilku g/m

3

) bez

konieczności jakichkolwiek zmian ustawień w przyrządzie.

2.5

Pyłomierze jednoprzebiegowe kontra dwuprzebiegowe

Większość pyłomierzy ekstrakcyjnych składa się z głowicy nadawczo-odbiorczej i zlokalizowanego
po przeciwnej stronie ścieżki optycznej lustra. Rozwiązanie to ma szereg zalet, np. dzięki
podwójnej ścieżce optycznej może rozszerzyć zakres pomiarów w kierunku małych wartości
stężeń, jest jednak obarczona wadą, jaką jest brak możliwości rzeczywistej kompensacji
zanieczyszczeń lustra. Codel zastosował w modelu D-CEM2100 rozwiązanie alternatywne: dwie
głowice nadawczo-odbiorcze zamieniające się funkcjami kilkadziesiąt razy na sekundę. To
rozwiązanie (opisane w rozdziale 3.2) pozwala na rzeczywistą kompensację zanieczyszczeń optyki
z obu stron, a poza tym pozwala na wykrycie niewłaściwego osiowania.

2.3.

Przepływomierze korelacyjne z detektorami podczerwieni kontra

ultradźwiękowe

Miarodajny pomiar prędkości (przepływu) spalin w warunkach zanieczyszczonych spalin jest
najczęściej realizowany metodami nieinwazyjnymi. Powszechnie stosowana jest metoda
ultradźwiękowa, polegająca na zastosowaniu dwóch głowic nadawczo-odbiorczych umieszczonych
po przeciwnych stronach kanału spalin lub komina, a oś głowic pochylona jest pod kątem
najczęściej 45°. Metoda ultradźwiękowa sprawdza się przede wszystkim dla laminarnej strugi
spalin, co stawia wysokie wymagania co do lokalizacji analizatora. Ponadto, montaż przyrządu
ultradźwiękowego na kominie jest utrudniony (wymaga dodatkowego podestu).

Codel stosuje unikalną metodę korelacji sygnałów z głowic odbierających naturalne
promieniowanie podczerwone emitowane przez przepływające spaliny. Opis tego ciekawego
przyrządu zawarto w rozdziale 3.3. Miernik wiarygodnie pracuje również w umiarkowanie
turbulentnej strudze spalin, a zawartość pyłu czy pary wodnej poprawia jakość wskazań.

Przepływomierz optyczny wymaga (dokładnie tak jak wszystkie inne przepływomierze)
minimalnego prostego odcinka, a ograniczeniem zastosowania są: bardzo niska temperatura
i prędkość spalin. Miernik Codela V-CEM5100 uzyskał certyfikat TÜV dla zakresu prędkości
3-50m/s.

4

2.4.

Transmisja cyfrowa danych kontra analogowa

Gdy 20 lat temu Codel wdrożył koncepcję generowania danych pomiarowych w postaci cyfrowej
oraz szeregowej transmisji danych z analizatorów do jednostki centralnej i komputera był
niewątpliwie pionierem w tej dziedzinie. Większe zdziwienie musi budzić fakt, że również w chwili
obecnej znaczna część systemów monitoringu emisji wciąż opiera transmisję danych na wyjściach
analogowych wprowadzonych do koncentratora, a stamtąd do komputera emisyjnego. Wieloletnie
doświadczenie potwierdza niewątpliwie zalety takiego rozwiązania. Najważniejsze z nich to:
oszczędność na okablowaniu (praktycznie dowolna ilość pomiarów nawet z wielu przekrojów
pomiarowych transmitowana jest wspólnym czterożyłowym kablem), brak konieczności
przestawiania zakresu nawet przy dużych zmianach wartości mierzonych, możliwość buforowania
danych w analizatorach w przypadku przerw w transmisji, wreszcie – dwukierunkowa transmisja
danych pozwala na zdalny dostęp do diagnostyki i konfiguracji wszystkich podstawowych
elementów systemu nie tylko z poziomu komputera emisyjnego, ale poprzez Internet, modem
GSM lub sieć telefoniczną z siedziby serwisu lub producenta. Takie rozwiązanie w sposób
znaczący podnosi niezawodność systemu, pozwala również na jego eksploatację na obiektach nie
zatrudniających kwalifikowanych automatyków.

3. Opis analizatorów Systemu Ciągłego Monitoringu Emisji Codela

3.1.

Analizator gazowy Codel G-CEM4000/G-CEM40

Model G-CEM4000 może mierzyć stężenie do siedmiu gazów spośród CO, NO, NO

2

, SO

2

, HCl, CH

4

i H

2

O. Jest to miernik optyczny „in situ”, zachowujący wszystkie opisane w rozdziałach 2.1-2.3

zalety tej technologii. Pomiar dokonywany jest wewnątrz sondy zamontowanej wewnątrz kanału
spalin lub komina – miernik (rysunek 1) ma jedną głowicę (pokazaną na rysunku 2) pełniącą rolę
nadajnika i odbiornika promieniowania podczerwonego. Element pomiarowy – sonda
prześwietlana promieniowaniem podczerwonym ma długość zależnie od wersji 0,6 lub 1m.

.

Rysunek 1. Schemat analizatora wielogazowego Codel typ G-CEM4000

Wzdłuż części pomiarowej sondy zabudowane są filtry dyfuzyjne, zapewniające swobodny
przepływ gazów i nie przepuszczające do wewnątrz sondy pyłów ani kropel cieczy. Na końcu sondy
znajduje się lustro pokryte rodem (metal szlachetny z grupy kobaltowców, bardzo odporny na
działanie czynników chemicznych), co zapewnia trwale wysoki współczynnik odbicia również dla

5

promieniowania podczerwonego. Łączna długość sondy (część pomiarowa i część nośna) wynosi
w zależności od wersji od 1,0 do 1,8m.

Zasada pomiaru oparta jest na niedyspersyjnym pochłanianiu promieniowania podczerwonego
(NDIR). Wykorzystuje się zjawisko pochłaniania promieniowania podczerwonego przez gazy
heteroatomowe (jak np. CO lub NO) – dla każdego gazu da się określić indywidualne
częstotliwości promieniowania podczerwonego silnie pochłaniane przez dany gaz.

Analizator zawiera zintegrowane mierniki temperatury i ciśnienia bezwzględnego, co upraszcza
połączenia między elementami systemu. Zachowanie stabilnej temperatury wewnątrz głowicy jest
krytyczne dla dokładności i powtarzalności wskazań analizatora. Aby sprostać temu wymaganiu
w najtrudniejszych i szybko zmieniających się warunkach atmosferycznych (np. na kominach),
Codel opracował aktywną osłonę pogodową z elementem Peltiera.

Rysunek 2. Głowica analizatora G-CEM4000 zabudowana na kominie

Sterownik lokalny wspólny dla grupy pomiarowej pełni funkcję zasilacza, buforu danych
pomiarowych oraz realizuje funkcję normalizacji. Parametrami normalizującymi są: temperatura,
ciśnienie, wilgotność i zawartość O

2

. Pierwsze trzy parametry mierzone są w mierniku

wielogazowym, O

2

za pomocą tlenomierza zewnętrznego. Wartości stężeń mogą być alternatywnie

przedstawione w postaci mg/m

3

lub mg/Nm

3

, w przeliczeniu na stałą zawartość O

2

i/lub na

spaliny suche. Zastosowany procesor umożliwia swobodny wybór czasu uśredniania w zakresie od
10s do 30 dni.

Zastosowanie sondy pomiarowej zamontowanej wewnątrz kanału spalin umożliwia dokonanie
kalibracji zera i zakresu. Wykorzystywany do tego celu jest dołączony do analizatora moduł
kalibracji. Zero kalibruje się poprzez podanie do wnętrza sondy gazu zerowego (powietrze AKPiA
lub azot), który usuwa spaliny ze strefy pomiarowej i umożliwia stworzenie rzeczywistych
warunków zerowych. Po przedmuchaniu wnętrza sondy oraz uzyskaniu stabilnych wskazań
rozpoczyna się cykl kalibracyjny. Kalibracja zera może być dokonywana automatycznie
w zadanych odstępach czasu bądź inicjowana ręcznie z poziomu analizatora lub komputera.
Producent zaleca automatyczną kalibrację zera raz na dobę. Ponieważ krzywa pochłaniania
promieniowania podczerwonego jest jednoznacznie określona prawami fizyki, ewentualny błąd

6

wskazań analizatora może być skutkiem jedynie pełzania zera. Regularna kalibracja zera
gwarantuje, więc długotrwałą poprawność wskazań.

Kalibracja zakresu dokonywana jest, podobnie jak kalibracja zera, w warunkach rzeczywistych.
Dla uzyskania maksymalnej miarodajności kalibracji punktu pracy, gaz wzorcowy będący
mieszaniną gazów wzorcowych o uzgodnionych stężeniach z nośnikiem w postaci azotu jest
podawany do tej samej przestrzeni, w której odbywa się pomiar, tzn. do wnętrza sondy
pomiarowej. Kalibracja zakresu wykonywana jest po każdym przeglądzie serwisowym i w dowolnej
chwili według potrzeb użytkownika.

W ostatnich latach Codel wdrożył model analizatora wielogazowego G-CEM40, który zachowuje
zasadę działania, podstawy konstrukcji i parametry jakościowe poprzedniego modelu jest jego
alternatywą, szczególnie przydatną do zastosowań procesowych. Miernik może mierzyć do pięciu
gazów (zamiast siedmiu) z tej samej palety co G-CEM4000. Istnieje również uproszczona,
jednogazowa wersja analizatora przeznaczona do pomiaru CO. Sonda z filtrami dyfuzyjnymi
doskonale sprawdza się w warunkach wysokiego zapylenia rzędu kilkudziesięciu g/m

3

, dzięki

czemu analizatory znajdują zastosowanie w systemach zabezpieczeń odpylacza przed
niekontrolowanym wzrostem stężenia tlenku węgla.

3.2.

Pyłomierz optyczny Codel D-CEM2100

Miernik (pokazany na rysunku 3) mierzy ekstynkcję, a po wprowadzeniu charakterystyki
kalibracyjnej z pomiarów równoległych – stężenie pyłu. Jego konstrukcja umożliwia kontrolę
wskazań w zerze i punkcie pracy bez przerywania procesu technologicznego. Układ kompensacji
zanieczyszczeń powierzchni optycznych zapewnia precyzyjny pomiar również dla niskich poziomów
zapylenia.

Rysunek 3. Układ pyłomierza Codel D-CEM 2100

Miernik składa się z dwóch identycznych zamontowanych naprzeciw siebie zespołów nadajnik-
odbiornik i procesora. Każda z głowic składa się ze źródła światła (diody LED), detektora, układu
optycznego z ruchomym lustrem kalibracyjnym zamontowanym w zaworze kulowym oraz
niezbędnego dla sterowania i pomiaru układu elektronicznego. Głowice pracują na przemian jako

7

nadajnik i odbiornik, zamieniając się rolami 37,5 razu na sekundę. Przyrząd oferuje możliwość
odczytu wartości pomiaru w postaci zaczernienia (w procentach lub jednostkach Ringelmana),
ekstynkcji, bądź po wprowadzeniu współczynnika proporcjonalności - stężenia pyłu, mierzonego
w miligramach na rzeczywisty lub normalny metr sześcienny. Zasady normalizacji i uśredniania
sygnałów pomiarowych są analogiczne jak dla analizatorów gazowych.

Analizator występuje w dwóch odmianach: jako element Systemu Ciągłego Monitoringu emisji
bądź jako przyrząd samodzielny – w tym ostatnim przypadku miernik posiada własny wyświetlacz
z klawiaturą.

3.3.

Przepływomierz spalin Codel V-CEM5100

Do pomiaru przepływu spalin firma CODEL stosuje niewymagającą kontaktu ze spalinami metodę
korelacji poprzecznej. Normalnie metoda ta wymaga wprowadzenia do medium śladowej ilości
znacznika chemicznego, barwiącego lub promieniotwórczego. Prędkość przepływu mierzonego
gazu jest określona w funkcji czasu przepływu znacznika między punktami pomiarowymi o znanej
odległości. W przypadku jednakże gazu zanieczyszczonego pyłem i/lub zawierającego parę
wodną, zamiast sztucznie wprowadzanego znacznika, wykorzystuje się występujące naturalnie
szybkozmienne zaburzenia promieniowania podczerwonego emitowanego przez strugę spalin.

Miernik V-CEM5100 (Rysunek 4) składa się z dwóch głowic odbiorczych mierzących natężenie
naturalnego promieniowania podczerwonego przepływającego gazu oraz procesora. Głowice
rozmieszczone są wzdłuż osi przepływu spalin w odległości 0,6 do 1m. Przyrząd może mierzyć
prędkości spalin w zakresie od ok. 2 do 50m w temperaturze powyżej ok. 70 C. W sprzyjających
warunkach możliwe jest dokonywanie pomiarów w niższych temperaturach, nawet do 50 C.

Rysunek 4. Sposób montażu przepływomierza Codel V-CEM 5100

Również przepływomierz oferowany jest w dwóch wersjach – do współpracy z Systemem Ciągłego
monitoringu emisji bądź do pracy samodzielnej.

8

4. System transmisji, rejestracji i przetwarzania danych
4.1.

Konfiguracja systemu

System transmisji, rejestracji i przetwarzania danych składa się ze sterowników lokalnych (SCU)
w każdej grupie analizatorów, czterożyłowej szeregowej magistrali danych oraz elementów
wspólnych dla całego systemu: sterownika centralnego (CDC) niezbędnego w przypadku więcej niż
jednej grupy przyrządów i komputera emisyjnego z zainstalowanym oprogramowaniem. Na
rysunku 5 przedstawiono przykładową konfigurację systemu z jedną grupą analizatorów. Łącznie
do jednej jednostki centralnej można podłączyć ich 12.

Rysunek 5. Przykładowa konfiguracja systemu ciągłych pomiarów emisji dla jednej grupy
analizatorów

Konfiguracja systemu zapewnia dwukierunkową łączność zarówno z analizatorów do komputera
(odczyt wartości mierzonych, diagnostyki, parametrów pracy przyrządów) jak i z komputera do
analizatorów (kalibracja analizatorów, konfiguracja elementów systemu).

4.2 Pakiet oprogramowania PCEM

System informatyczny pracujący w ramach Systemu Ciągłego Monitoringu emisji (AMS)
zapewnia prawidłową wymianę informacji pomiędzy poszczególnymi elementami systemu,
a ponadto umożliwia komunikowanie się systemu z komputerami Użytkownika poprzez
zakładową sieć komputerową. Dane gromadzone są w bazie danych MS SQL

9

zainstalowanej na serwerze. Dane te są dostępne dla uprawnionych użytkowników na ich
komputerach podpiętych do wspólnej sieci.
Architekturę systemu PCEM przedstawia rysunek 6. System jest uniwersalny – może być
stosowany zarówno do współpracy z różnymi generacjami analizatorów Codela
(oznaczonymi na rysunku 23 symbolami 3000, 4000 i 40) jak też analizatorami
ekstrakcyjnymi dowolnego producenta (poprzez panel operatorski HMI).l

Rys. 6. Architektura systemu PCEM

10

W skład opracowanego przez Pentol pakietu oprogramowania PCEM wchodzą
następujące programy:

 PCEMComm – program komunikacyjny
 PCEMData – program konwertujący dane
 PCEMView –program do wizualizacji danych pomiarowych
 PCEMReport – program do generowania raportów rozliczeniowych

4.2.1 Dane pomiarowe i dane diagnostyczne

Wizualizacja danych pomiarowych odbywa się z wykorzystaniem programu „PCMView”
wchodzącego w skład pakietu oprogramowania Systemu Ciągłego Monitoringu Emisji
„PCEM”, rysunek 7 poniżej przedstawia okno programu dla „danych bieżących”:

Rys. 7 Przykładowe okno wizualizacji danych bieżących
W oknie tym przedstawiane są dane pomiarowe, jako dane bieżące oraz wszystkie
parametry istotne dla odczytywanych wyników, a więc:

 parametry normalizacji,
 jednostki pomiarowe
 wartości aktualnych wyników dla wybranej średniej 1minuta, 60 minut 24h, 48h

oraz aktualnej średniej miesięcznej

 wartości prognozowane dla średnich 24h, 48h oraz średniej miesięcznej
 zakresy pomiarowe poszczególnych torów pomiarowych
 zadane poziomy alarmowe. Wartości alarmowe mogą być ustawione w odniesieniu

do wartości dopuszczalnych (ELV). W przypadku różnych wartości dopuszczalnych
dla podłączonych kotłów wartości ELV dla wspólnego kolektora są dynamicznie

11

wyliczane na podstawie stanu pracy poszczególnych kotłów. Jeżeli wartości
dopuszczalne są zależne od ilości spalanej biomasy to program wylicza je
automatycznie i odpowiednio aktualizuje wartości alarmowe

 status ważności danych (dane ważne, kalibracja)
 status obiektu

Aby program PCEM mógł poprawnie prezentować otrzymywane dane z analizatorów
konieczna jest praca w tle programów komunikacyjnego i konwertującego. Wyłączenie
programów komunikacyjnych powoduje przerwanie transmisji danych pomiędzy
serwerem, a analizatorami. Dane historyczne zapisane w bazie danych MS SQL na
twardym dysku komputera systemu monitoringu prezentowane są z wykorzystaniem opcji
„Wykres” (Rysunek 8).
Program umożliwia odtworzenie przebiegu każdej zarejestrowanej wielkości pomiarowej,
w dowolnym przedziale czasowym w okresie objętym rejestracją. Oprócz odwzorowania
graficznego w postaci wykresu można za pomocą kursora wyświetlać kolejne wartości
średnie analizowanego przedziału czasowego zaznaczając w „Źródle danych” „Wartość
kursora” odczytując je, co 1 minutę lub co 10 minut. Dane historyczne mogą być
prezentowane w dowolnych dostępnych w systemie jednostkach i średnich czasowych.
Możliwe też jest wycięcie z wykresu określonego przedziału czasowego i obliczenie
średniej dla tego przedziału.

Rys. 8. Przykładowe okno wizualizacji wykres trendu

Dla operatorów procesu zaprojektowano osobny program ‘PCEMmonitor’ służący do
wizualizacji bieżących wartości niezbędnych z punktu widzenia prowadzenia procesu
i podejmowania optymalnych decyzji. Przykładowe okno przedstawia rysunek 9.
Z punktu widzenia obsługi przyrządów bardzo pomocną funkcją programu jest możliwość
edytowania na ekranie komputera danych diagnostycznych dla każdego podłączonego do
systemu przyrządu w celu analizy poprawności pracy przyrządów w czasie. Dane te

12

pozwalają na precyzyjne określenie poprawności działania przyrządów, a w przypadku
usterki na zlokalizowanie usterki. Dane te są zapisywane w pamięci komputera, co daje
możliwość pełnej analizy serwisowej urządzeń monitoringu. Podłączenie do internetu lub
modemu pozwoli na zdalne sprawdzanie poprawności działania pracy analizatorów lub
lokalizacji usterek. Można będzie z siedziby serwisu Pentol-Enviro Polska lub producenta
aparatury mieć wgląd do danych diagnostycznych, co pozwoli na prowadzenie działań
profilaktycznych i osiągnięcie prawie stuprocentowej dyspozycyjności systemu.

Rys. 9 Przykładowe okno wizualizacji dla operatorów procesu

Rys. 10 Przykładowe okno diagnostyki

13

4.2.2 PCEM Report – generowanie raportów rozliczeniowych

W skład pakietu oprogramowania wchodzi program PCEMReport do generowania
raportów emisji i raportów przekroczeń generowanych w wybranych przez użytkownika
interwałach czasowych doby, tygodnia, miesiąca, kwartału, pół roku, roku lub
zadeklarowanego przez Użytkownika interwału czasowego.
Zawartość programu PCEMReport jak również sposób generowania raportów i ich
zawartość opierają się na interpretacji obowiązujących aktów prawnych, a w przypadku
ich zmiany Pentol niezwłocznie oferuje aktualizację oprogramowania.

4.3 Wymiana danych między system monitoringu emisji a systemem zewnętrznym

DCS/SCADA

System PCEM ofertuje kilka możliwości transmisji danych do systemów zewnętrznych.
Wszystkie dane zarówno bezpośrednio zmierzone jak i sprowadzone do warunków
normalnych odpowiadające wymaganym poziomom uśredniania w tym również dane
uwzględniające funkcje korekcyjne wyznaczone zgodnie z procedura QAL 2 normy PN-EN
14181 będą dostępne w komputerze emisyjnym systemu monitoringu. Uzupełnieniem
tych informacji będą dane dotyczące alarmów np. związane z uszkodzeniem analizatora,
zanikiem zasilania, uruchomieniem procedury kalibracyjnej
Założono następujące sposoby wymiany danych z systemem informatycznym
Użytkownika:

 Dane pomiarowe będą dostępne w systemie SCADA z wykorzystaniem łącza

komunikacyjnego Ethernet z protokołem Modbus TCP/IP lub dodatkowego portu
RS485 w Komputerze Emisyjnym; jest to alternatywne rozwiązanie analogowej
transmisji danych 4-20mA.

 Na wybranych istniejących stacjach roboczych Użytkownika zostanie zainstalowany

pakiet oprogramowania PCEM. Umożliwi to dostęp specjalistów Użytkownika do
danych pomiarowych i diagnostycznych oraz umożliwi generację raportów.
Rozwiązanie takie jest niezależne od dostępu do danych zgromadzonych w DCS.

 Informacje niezbędne do identyfikacji stanu pracy poszczególnych kotłów lub

innych urządzeń objętyuch monitoringiem będą wydane przez użytkownika w
formie sygnału Modbus TCP/IP lub jako wyjścia analogowe. Sygnały analogowe
zostaną wprowadzone do dostarczonych przez Pentol modułów wejść analogowych
z wyjściem Ethernet i wprowadzone do sieci. Zadaniem oprogramowania PCEM
będzie odczytywanie tych sygnałów i wprowadzenie do bazy danych systemu.

4.4 Baza danych

Pakiet oprogramowania PCEM jest oparty o współpracę z bazą danych Microsoft SQL
Serwer 2012. Jest to nowoczesna relacyjna baza danych spełniająca wszystkie aktualne
standardy informatyczne. Serwer bazy będzie zainstalowany na komputerze emisyjnym.
Dane pomiarowe oraz wszystkie istotne ustawienia będą zapisane w tej bazie. Baza ta ma
cały szereg możliwości pobierania danych (sporządzania kwerend w języku SQL),
eksportowania wybranych danych oraz rozbudowany system administrowania. Na
komputerze emisyjnym będzie zainstalowane oprogramowanie narzędziowe ‘SQL Server

14

Management Studio’, które daje Użytkownikowi bogaty zestaw narzędzi służący zarówno
do administrowania bazą jak i zapewniający bezpieczny dostęp do danych.

4.5 Bezpieczeństwo danych

System transmisji, rejestracji i przetwarzania danych został zaprojektowany z myślą
o zapewnieniu maksymalnego bezpieczeństwa danych, rozumianego, jako:

 Zapis danych pomiarowych, konfiguracyjnych i diagnostycznych w sposób

minimalizujący ryzyko utraty danych;

 Zabezpieczenie zarejestrowanych danych przed skasowaniem, zniekształceniem

lub sfałszowaniem.

Powyższe cele zrealizowano w sposób następujący:

 Zastosowano lokalne koncentratory zapisujące dane pomiarowe za ostatnie kilka

miesięcy w swojej pamięci (niezależnie od zapisu w komputerze).

 Zastosowano macierz dyskową RAID1 (100% redundancji zasobów dyskowych).
 Zastosowana baza danych MS SQL wyposażona jest w wbudowany mechanizm

automatycznego

tworzenia

kopii

bezpieczeństwa

według

ustalonego

harmonogramu. Kopia bezpieczeństwa powinna być objęta zakładowym systemem
przechowywania kopii bezpieczeństwa;

 Dostęp do ważniejszych funkcji komputera chroniony jest wielopoziomowym

systemem indywidualnych haseł oraz systemem uwierzytelnienia.

 Mierniki na obiekcie w przypadku zaniku napięcia i jego ponownego podania

automatycznie kontynuują pracę w dotychczasowej konfiguracji.

 W czasie zapisywania danych na dysku, każdy rekord danych ma przypisaną

specjalnie wyliczaną sumę kontrolną. Na wykresach danych historycznych
widoczny jest specjalny pasek ‘Ważność danych’, który pozwala w łatwy sposób
rozpoznać każdą ewentualną ingerencję w dane.

OD 1 SIERPNIA 2013 R. ZMIANA ADRESU ZARZĄDU!

PENTOL – ENVIRO POLSKA Sp. z o.o.

ZARZĄD I CENTRUM SERWISOWE

Os. Piastów 21B, 31-624 Kraków

Tel. [phone]

(zarząd)

, 12 686 36 86

(serwis)

, fax [phone]

www.pentol.pl

e-mail:

[e-mail], [e-mail]

Numer Certyfikatu 6460-001