DOÅšWIADCZENIA FIRM CODEL I PENTOL W ZAKRESIE REALIZACJI
SYSTEMÓW CI
GA
EGO MONITORINGU EMISJI SPALIN METOD
 IN SITU
Z KOTA
ÓW, 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
obowiÄ…zujÄ…cego wymogu ustawowego. ObowiÄ…zujÄ…ce obecnie RozporzÄ…dzenie 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 z
ródeł 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 Å‚Ä…cznie 13 instalacji kondycjonowania spalin zaprojektowanych i wyprodukowanych
przez Pentol. Na każdej instalacji zabudowano pyłomierze i analizatory SO . W EC Kraków-A
ęg,
2
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, tworzÄ…c
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 oferujÄ…cym 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 zwiÄ…zanymi 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 z
ródła emisji.
Obecnie stosowane rozwiÄ…zanie (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 znajdujÄ… 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 rzędu 20ppm), konieczność niezależnego pomiaru
x
NO i NO oraz (w przypadku turbin nie wyposażonych w kotły odzysknicowe) wysoka temperatura
2
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/m3).
Przyjęta technika pomiarowa w połączeniu z cyfrową transmisją danych pomiarowych umożliwia
wiarygodny pomiar w bardzo szerokim zakresie stężeń (typowo od kilku mg/m3 do kilku g/m3) 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
ultradz
więkowe
Miarodajny pomiar prędkości (przepływu) spalin w warunkach zanieczyszczonych spalin jest
najczęściej realizowany metodami nieinwazyjnymi. Powszechnie stosowana jest metoda
ultradz
więkowa, 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 ultradz
więkowa sprawdza się przede wszystkim dla laminarnej strugi
spalin, co stawia wysokie wymagania co do lokalizacji analizatora. Ponadto, montaż przyrządu
ultradz
więkowego 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 sÄ…: bardzo niska temperatura
i prÄ™dkość spalin. Miernik Codela V-CEM5100 uzyskaÅ‚ certyfikat TÜV dla zakresu prÄ™dkoÅ›ci
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 stamtÄ…d 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 , SO , HCl, CH
2 2 4
i H O. Jest to miernik optyczny  in situ , zachowujący wszystkie opisane w rozdziałach 2.1-2.3
2
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. A
ączna 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 zmieniajÄ…cych siÄ™ warunkach atmosferycznych (np. na kominach),
Codel opracował aktywną osłonę pogodową z elementem Peltiera.
Rysunek 2. GÅ‚owica analizatora G-CEM4000 zabudowana na kominie
Sterownik lokalny wspólny dla grupy pomiarowej pełni funkcję zasilacza, buforu danych
pomiarowych oraz realizuje funkcjÄ™ normalizacji. Parametrami normalizujÄ…cymi sÄ…: temperatura,
ciśnienie, wilgotność i zawartość O . Pierwsze trzy parametry mierzone są w mierniku
2
wielogazowym, O za pomocą tlenomierza zewnętrznego. Wartości stężeń mogą być alternatywnie
2
przedstawione w postaci mg/m3 lub mg/Nm3, w przeliczeniu na stałą zawartość O i/lub na
2
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 bądz
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/m3, 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 ekstynkcjÄ™, 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 z
ródła 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, bÄ…dz
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
bÄ…dz
jako przyrząd samodzielny  w tym ostatnim przypadku miernik posiada własny wyświetlacz
z klawiaturÄ….
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 strugÄ™ 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 bÄ…dz
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. A
Ä…cznie
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:
Øð PCEMComm  program komunikacyjny
Øð PCEMData  program konwertujÄ…cy dane
Øð PCEMView  program do wizualizacji danych pomiarowych
Øð PCEMReport  program do generowania raportów rozliczeniowych
4.2.1 Dane pomiarowe i dane diagnostyczne
Wizualizacja danych pomiarowych odbywa siÄ™ 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:
Øð parametry normalizacji,
Øð jednostki pomiarowe
Øð wartoÅ›ci aktualnych wyników dla wybranej Å›redniej 1minuta, 60 minut 24h, 48h
oraz aktualnej średniej miesięcznej
Øð wartoÅ›ci prognozowane dla Å›rednich 24h, 48h oraz Å›redniej miesiÄ™cznej
Øð zakresy pomiarowe poszczególnych torów pomiarowych
Øð zadane poziomy alarmowe. WartoÅ›ci alarmowe mogÄ… 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
Øð status ważnoÅ›ci danych (dane ważne, kalibracja)
Øð 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 sÄ… 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  y
ródle 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:
Øð Dane pomiarowe bÄ™dÄ… dostÄ™pne w systemie SCADA z wykorzystaniem Å‚Ä…cza
komunikacyjnego Ethernet z protokołem Modbus TCP/IP lub dodatkowego portu
RS485 w Komputerze Emisyjnym; jest to alternatywne rozwiÄ…zanie analogowej
transmisji danych 4-20mA.
Øð Na wybranych istniejÄ…cych 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.
Øð Informacje niezbÄ™dne 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:
Øð Zapis danych pomiarowych, konfiguracyjnych i diagnostycznych w sposób
minimalizujÄ…cy ryzyko utraty danych;
Øð Zabezpieczenie zarejestrowanych danych przed skasowaniem, znieksztaÅ‚ceniem
lub sfałszowaniem.
Powyższe cele zrealizowano w sposób następujący:
Øð Zastosowano lokalne koncentratory zapisujÄ…ce dane pomiarowe za ostatnie kilka
miesięcy w swojej pamięci (niezależnie od zapisu w komputerze).
Øð Zastosowano macierz dyskowÄ… RAID1 (100% redundancji zasobów dyskowych).
Øð 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;
Øð DostÄ™p do ważniejszych funkcji komputera chroniony jest wielopoziomowym
systemem indywidualnych haseł oraz systemem uwierzytelnienia.
Øð Mierniki na obiekcie w przypadku zaniku napiÄ™cia i jego ponownego podania
automatycznie kontynuujÄ… pracÄ™ w dotychczasowej konfiguracji.
Øð W czasie zapisywania danych na dysku, każdy rekord danych ma przypisanÄ…
specjalnie wyliczanÄ… sumÄ™ kontrolnÄ…. 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 ZARZ
DU!
PENTOL  ENVIRO POLSKA Sp. z o.o.
ZARZ
D I CENTRUM SERWISOWE
Os. Piastów 21B, 31-624 Kraków
Tel. [phone] (zarzÄ…d), 12 686 36 86 (serwis), fax [phone]
www.pentol.pl e-mail: [e-mail], [e-mail]
Numer Certyfikatu 6460-001