一、项目背景
某市重点科研园区,日常科研实验涉及大量有机溶剂、强酸强碱及复杂化学反应。其废气治理面临组分复杂(涵盖有机、无机及混合废气)、排放动态性强(浓度与风量呈间歇性、无规律排放)、污染物高危高腐(对设备材质与工艺适配性要求极高)等多重挑战。
传统废气处理方式难以应对此类动态、复杂的治理需求,更无法满足国家级平台对安全、智能管控及达标排放的严格要求。因此,实验室亟需构建一套集高效净化、精准控制、智能运维于一体的废气处理系统,实现对分散的废气处理设备、智能加药装置及环境传感器的统一监控、数据采集与智能管理,确保处理效果稳定达标,并降低运维成本与安全风险。
二、方案解析
针对上述需求,数之能以工业物联网平台为核心,结合数据采集网关与物联网技术,构建覆盖“感知-传输-分析-控制-展示”全流程的智慧废气管理系统。系统架构如下:
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设备层:
废气处理装置:部署于各实验室排风系统的智能组合式废气处理设备(如活性炭吸附箱、洗涤塔等),其内部PLC(可编程逻辑控制器)控制风机、阀门、水泵等执行机构。
智能加药系统:配套的智能加药装置,实时监测喷淋液pH值等参数,并自动调节药剂投加量。
传感监测层:部署于管道及设备内部的多参数传感器,实时采集TVOC(总挥发性有机化合物)、温湿度、风压、风速及电机运行电流、电压等关键数据。
网关层:
部署数之能工业智能网关,通过网口、串口等接口,接入不同品牌PLC、智能电表及各类串口传感器。
网关具备强大的协议解析能力(支持Modbus、DLT645及主流PLC协议),可高效采集设备运行参数、工艺数据与能耗数据,并通过5G/4G/以太网等方式,采用MQTT协议将数据安全上传至平台。
平台层:
部署于本地服务器或云端的工业物联网平台,统一接收并解析网关上传的实时数据。
平台实现以下核心功能:
智能监测与组态监控:通过可视化组态界面,远程监控每台废气处理设备的运行状态、关键工艺参数(如进出风温度、压力、风机频率、阀门开度)及排放数据。
智能预警与闭环处置:可设定TVOC浓度、设备电流、pH值等多重告警阈值。一旦数据超标或设备异常(如“主机开、风机停”),系统即通过短信、微信、邮件等方式自动分级预警,并联动生成运维工单,实现“监测-告警-派单-处理-反馈”的闭环管理。
能耗与能效分析:自动统计各处理单元及系统的电力、水等能耗数据,生成日报/周报/月报,为评估设备能效、优化运行策略提供数据依据。
智能运维管理:建立设备电子档案,记录维保历史。可根据设备累计运行时间或压差等参数,智能提醒更换活性炭、清洗滤网等维护工作,变“被动维修”为“主动预防”。
综合决策支持:整合设备运行数据、能耗数据与排放监测数据,计算系统综合净化效率、单位废气处理能耗、碳排放强度等指标,辅助管理人员制定科学合理的节能优化与设备改造决策,持续提升绿色实验室管理水平。
三、功能效益
提升治理稳定性与合规性:通过对处理设备关键参数的实时监控与智能预警,确保系统始终在最佳工况下运行,有效避免因设备故障或人为疏忽导致的超标排放风险,保障废气稳定达标排放。
实现精细化管理与降本增效:平台提供的远程监控与集中管理功能,大幅减少了现场巡检频次与人工干预。智能加药系统可精确控制药剂用量,在保障处理效果的同时降低物料消耗,实现无人值守与节能降耗。
强化安全保障与快速响应能力:设备异常、排放超标等状况可实现秒级感知与多重告警,信息直达责任人,显著缩短故障响应时间,有效杜绝环境污染与安全风险。
构建数据驱动的决策体系:通过长期积累的设备运行、能耗与排放数据,可深度分析不同工况下的最优控制策略,为设备选型、工艺优化及节能改造提供科学量化依据,推动实验室安全管理向智能化、数字化转型
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