化工園區(qū)環(huán)保在線監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

薄磊++安文強(qiáng)++謝昊

摘要：化工園區(qū)建設(shè)是國家協(xié)調(diào)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)資源，合理規(guī)劃工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物，同時工業(yè)污染也是造成環(huán)境影響的主要因素源頭，因此為掌握園區(qū)內(nèi)各企業(yè)的污染物排放情況以及走勢，對工業(yè)污染源排放監(jiān)測及監(jiān)督管理就起著至關(guān)重要的影響，有效的技術(shù)手段應(yīng)用可以為相關(guān)政府部門提供執(zhí)行環(huán)保法律法規(guī)以及全面實(shí)現(xiàn)環(huán)境管控工作提供依據(jù)。該解決方案主要的功能就是為環(huán)境管理、評價(jià)及污染源控制能提供客觀的數(shù)據(jù)，可以對園區(qū)各企業(yè)的污染源排放情況進(jìn)行實(shí)時自動監(jiān)控跟蹤，能夠及時準(zhǔn)確的輔助相關(guān)人員了解各企業(yè)的環(huán)境情況及走勢，最終實(shí)現(xiàn)園區(qū)環(huán)境質(zhì)量的提高和優(yōu)化。由于本解決方案的功能全面化及專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，可以普遍適用于各企業(yè)園區(qū)及工業(yè)園區(qū)環(huán)保部門使用。

關(guān)鍵詞：工業(yè)園區(qū)；環(huán)保；自動監(jiān)控

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）32-0214-02

化學(xué)工業(yè)園區(qū)是我國現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)順應(yīng)集中規(guī)模化發(fā)展大勢的必然產(chǎn)物。隨著一個個化工園區(qū)的誕生，所伴隨而來的環(huán)境保護(hù)問題也成為其最緊急和突出的問題之一，因此環(huán)保監(jiān)管部門需要一套科學(xué)的適用于化工園區(qū)的環(huán)保管控一體化解決方案作為技術(shù)支撐，以提高監(jiān)管的效率和實(shí)時性。

1 環(huán)保監(jiān)管之困惑

1.1 應(yīng)用背景

環(huán)保在線監(jiān)管系統(tǒng)平臺的設(shè)計(jì)及應(yīng)用主要源于以下幾點(diǎn)：

（1）社會對環(huán)境污染的關(guān)注程度提高

（2）環(huán)保監(jiān)管部門對節(jié)能減排的規(guī)范要求

（3）為污染源排放監(jiān)督提供數(shù)據(jù)依據(jù)

（4）檢測技術(shù)和信息化技術(shù)的深入應(yīng)用

1.2 問題及需求

環(huán)保監(jiān)管部門在化工園區(qū)監(jiān)測方面主要存在以下的問題和需求：

（1）環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)量大，在線實(shí)時性要求高，如需要實(shí)現(xiàn)實(shí)時超限報(bào)警；

（2）存在海量數(shù)據(jù)的收集與分析，如需要進(jìn)行高級的、多樣的對比分析；

（3）需要真正實(shí)現(xiàn)有理有據(jù)的監(jiān)管，需要借助新興技術(shù)來實(shí)現(xiàn)移動執(zhí)法。

1.3 解決思路

基于以上的問題及需求，著眼于解決目前環(huán)保監(jiān)管存在的問題，幫助政府及企業(yè)完成環(huán)境治理，實(shí)現(xiàn)合理執(zhí)法等關(guān)鍵目標(biāo)，本系統(tǒng)提出了“四個一體化”的設(shè)計(jì)目標(biāo)，具體如下：

（1）模型化：將環(huán)保監(jiān)管中的問題抽象化，通過系統(tǒng)及算法來實(shí)現(xiàn)；

（2）網(wǎng)絡(luò)化：數(shù)據(jù)的采集、上傳、分析、發(fā)布的整個過程完全實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化傳輸；

（3）可視化：采集配置、通訊情況、三廢等處理工藝、數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)全過程的可視化操作，利于系統(tǒng)維護(hù)和展現(xiàn)。

（4）集成化：完全按照統(tǒng)一平臺來設(shè)計(jì)的，可分為數(shù)據(jù)集成與系統(tǒng)集成，數(shù)據(jù)集成方面支持豐富的數(shù)據(jù)驅(qū)動與防火墻部署等，系統(tǒng)集成方面支持與第三方系統(tǒng)的集成，如可實(shí)現(xiàn)與大屏、短信、視頻等的集成。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 總體架構(gòu)圖

環(huán)保在線監(jiān)測系統(tǒng)從智能感知、智能監(jiān)管、智能分析這三個層面來架構(gòu)，通過三個層次的功能來實(shí)現(xiàn)環(huán)保數(shù)據(jù)在線實(shí)時監(jiān)測和分析。

智能感知層是基礎(chǔ)條件，通過現(xiàn)場采集設(shè)備將各個層面的環(huán)保數(shù)據(jù)信息采集到實(shí)時數(shù)據(jù)庫，供智能監(jiān)管和智能分析使用。智能感知層能夠采集的信息包括雨污數(shù)據(jù)、生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)、企業(yè)排放廢氣、監(jiān)控視頻信息、及其他環(huán)境數(shù)據(jù)。

智能監(jiān)管層是管理工具，將從智能感知層采集的各類環(huán)保數(shù)據(jù)存儲在相應(yīng)的實(shí)施數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、視頻數(shù)據(jù)庫中，在數(shù)據(jù)平臺基礎(chǔ)上搭建預(yù)警/報(bào)警、實(shí)時監(jiān)測、歷史追溯、信息綜合集成等各類管理應(yīng)用，通過上層應(yīng)用實(shí)現(xiàn)環(huán)保在線監(jiān)測管理。

智能分析層是大腦，在采集的環(huán)保數(shù)據(jù)和監(jiān)管應(yīng)用基礎(chǔ)上進(jìn)行建模，通過環(huán)保分析模型的搭建實(shí)現(xiàn)環(huán)保監(jiān)測智能化分析。

環(huán)保在線監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（圖1所示），從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層面需要滿足在線監(jiān)測系統(tǒng)是一個集成化平臺的需要，可以通過VPN訪問形式銜接智能感知層（底層各類環(huán)境、生產(chǎn)及其他數(shù)據(jù)的集成），實(shí)現(xiàn)環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺搭建（涵蓋實(shí)時數(shù)據(jù)、關(guān)系數(shù)據(jù)及應(yīng)用分析數(shù)據(jù)模型等），在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)管與智能分析。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

1）安全性和保密性

系統(tǒng)必需保證計(jì)量數(shù)據(jù)和操作員賬戶的安全和保密，避免非操作人員查看數(shù)據(jù)和輸入數(shù)據(jù)；保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集不對過程控制層產(chǎn)生不利影響，對采集網(wǎng)、生產(chǎn)管理網(wǎng)、辦公網(wǎng)等進(jìn)行有效隔離。

2）開放性和標(biāo)準(zhǔn)性

系統(tǒng)須支持多種標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，并完成數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一轉(zhuǎn)換。同時，系統(tǒng)采用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)以及通信協(xié)議要符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)要求。

3）成熟性與先進(jìn)性

采用成熟的技術(shù)是保障系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行的基礎(chǔ)條件，另外在兼顧系統(tǒng)成熟性的前提下，采用業(yè)界先進(jìn)的技術(shù)，才能保證系統(tǒng)的先進(jìn)性，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)揮最大的效率，并隨著技術(shù)的不斷發(fā)展得到持續(xù)性的完善。

4）可靠性與可用性

采用信息系統(tǒng)的目的就是為了提高工作效率，更好地實(shí)現(xiàn)在線環(huán)保監(jiān)測的各類建設(shè)目標(biāo)。因此在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，需要采用關(guān)注系統(tǒng)的高可靠性和高可用性，以保證系統(tǒng)連續(xù)、正常地工作。

5）易操作性和可維護(hù)性

一個技術(shù)再先進(jìn)、再尖端的信息系統(tǒng)，如果用戶不能方便地進(jìn)行操作，也不可能成為一個好的系統(tǒng)，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)僅僅成為一個擺設(shè)。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要貫徹面向最終用戶的原則，建立友好的用戶界面，使操作簡單、直觀、靈活，易于學(xué)習(xí)掌握，便于用戶使用和管理，以發(fā)揮系統(tǒng)的最大實(shí)際效益。

2.3系統(tǒng)軟件功能

環(huán)保在線監(jiān)測系統(tǒng)、跟環(huán)保監(jiān)管需求及業(yè)務(wù)相結(jié)合，可以為政府環(huán)保部門監(jiān)管執(zhí)法提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)及保障，系統(tǒng)整體業(yè)務(wù)功能如下：

（1）實(shí)時數(shù)據(jù)庫：基于現(xiàn)場實(shí)時信息管理要求而開發(fā)的實(shí)時數(shù)據(jù)集成與過程監(jiān)控平臺，能提供統(tǒng)一而完整的實(shí)時數(shù)據(jù)采集、存儲、統(tǒng)計(jì)分析、監(jiān)視和Web瀏覽功能，并提供API、OPC、WCF等多種數(shù)據(jù)服務(wù)方式將現(xiàn)場實(shí)時數(shù)據(jù)反饋關(guān)系數(shù)據(jù)使用；

（2）關(guān)系數(shù)據(jù)庫：用于存儲在線監(jiān)管各類管理應(yīng)用的操作數(shù)據(jù)，以及從實(shí)時數(shù)據(jù)庫獲取用于智能分析的各類實(shí)時、歷史數(shù)據(jù)等；

（3）視頻數(shù)據(jù)平臺：用于存儲從各類視頻終端采集的流媒體數(shù)據(jù)；

（4）預(yù)警/報(bào)警管理：通過在實(shí)時庫流程圖組態(tài)過程中進(jìn)行報(bào)警組態(tài)，將報(bào)警的觸發(fā)條件和參數(shù)，如高限、高高限、低限、低低限報(bào)警等輸入到報(bào)警數(shù)據(jù)庫中，然后將實(shí)際獲取到的實(shí)時數(shù)據(jù)與報(bào)警設(shè)置參數(shù)進(jìn)行比對，再根據(jù)比對的結(jié)果進(jìn)行聲光預(yù)警提示，告知環(huán)保監(jiān)測管理人員異常情況。通過預(yù)警/報(bào)警管理功能，環(huán)保工作人員可實(shí)時獲取化工生產(chǎn)企業(yè)各類環(huán)保數(shù)據(jù)超出正常值的實(shí)時數(shù)據(jù)，并能根據(jù)報(bào)警情況迅速做出相關(guān)執(zhí)法動作；

（5）實(shí)時監(jiān)測/歷史追溯：針對大型實(shí)時數(shù)據(jù)庫中與位號相關(guān)的實(shí)時、歷史追溯查詢，獲取監(jiān)測位號的屬性、實(shí)時值、歷史值和報(bào)警信息，并可通過建立位號組的方式對位號進(jìn)行管理。同時可統(tǒng)計(jì)變量在查詢時間段內(nèi)的最大值、最小值及時間標(biāo)簽，瀏覽變量超限運(yùn)行的時間及其數(shù)值，且能夠進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)和導(dǎo)出；

（6）綜合集成：結(jié)合環(huán)保在線監(jiān)測的要求，在同一個界面中可集成實(shí)時視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、園區(qū)地理信息數(shù)據(jù)、新聞、公告、分析報(bào)表等；

（7）智能分析：根據(jù)化工園區(qū)的監(jiān)測位號、監(jiān)管環(huán)保數(shù)據(jù)類型、監(jiān)測時間等維度進(jìn)行環(huán)保數(shù)據(jù)分析建模，并通過集成監(jiān)測現(xiàn)場實(shí)時數(shù)據(jù)、監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)、視頻數(shù)據(jù)等各類環(huán)保相關(guān)數(shù)據(jù)源，通過報(bào)表分析工具以及相應(yīng)的豐富展示界面（如棒圖、曲線、堆積等），對系統(tǒng)內(nèi)的各類環(huán)保實(shí)際數(shù)據(jù)與指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與展示，對于同系列數(shù)據(jù)支持橫向、縱向的對比，實(shí)現(xiàn)環(huán)保預(yù)警、智能管理的分析需求。

2.4 采集設(shè)備功能

化工園區(qū)監(jiān)測位號現(xiàn)場部署相關(guān)的采集設(shè)備，通過采集設(shè)備獲取相關(guān)實(shí)時環(huán)保數(shù)據(jù)，采集設(shè)備具備如下功能：

（1）污染物排放數(shù)據(jù)監(jiān)測：排放數(shù)據(jù)實(shí)時采集監(jiān)測，數(shù)據(jù)超標(biāo)后能自動報(bào)警。

（2）治污設(shè)施運(yùn)行監(jiān)測：具備可參照性、邏輯判斷性，能進(jìn)行實(shí)時有效的監(jiān)測，對設(shè)備的監(jiān)控即可進(jìn)行單參數(shù)的監(jiān)測，又能進(jìn)行多狀態(tài)監(jiān)測。

（3）檢測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測：自動監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)（運(yùn)行、停止或故障等）。

（4）工作環(huán)境監(jiān)測：現(xiàn)場監(jiān)測站的運(yùn)行環(huán)境參數(shù)（如溫度、濕度）、安防報(bào)警等信號進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

采集設(shè)備硬件參數(shù)指標(biāo)如上表。

3 結(jié)論

通過環(huán)保在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)，對園區(qū)污染排放實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)管，預(yù)計(jì)可帶來以下效益：

（1）實(shí)現(xiàn)環(huán)保數(shù)據(jù)的集中遠(yuǎn)傳；

（2）為環(huán)保局監(jiān)管提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與監(jiān)管便利；

（3）形成環(huán)保數(shù)據(jù)監(jiān)測報(bào)表；

（4）對下屬企業(yè)的環(huán)?？己颂峁┯辛σ罁?jù)；

（5）為后期開展環(huán)境治理工作建立了基礎(chǔ)。

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