污染企業(yè)生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

文_盧朝暉 應(yīng)俊杰

1.浙江力嘉電子科技有限公司 2.紹興市生態(tài)環(huán)境局諸暨分局

環(huán)保部門利用現(xiàn)有的污染源在線監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，基本上實(shí)現(xiàn)了對污染企業(yè)的達(dá)標(biāo)排放監(jiān)管。但企業(yè)在生產(chǎn)過程中，由于治污工藝存在問題，治污設(shè)施處理能力不足，導(dǎo)致某些不良企業(yè)繞過排放口監(jiān)管偷排漏排的現(xiàn)象屢有發(fā)生，而目前的監(jiān)管方式難以做出應(yīng)對。因此，需要對生產(chǎn)過程進(jìn)行環(huán)保監(jiān)管，對生產(chǎn)工況數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和建模分析，從而對企業(yè)生產(chǎn)時(shí)不開污染治理設(shè)施、污染治理能力不足、水污染企業(yè)偷漏排等行為進(jìn)行預(yù)警，并結(jié)合視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行證據(jù)固定，實(shí)現(xiàn)環(huán)保監(jiān)管前移的目標(biāo)。

1 系統(tǒng)目標(biāo)

建立一個(gè)集成化、可視化、智能化的污染企業(yè)生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)對污染企業(yè)生產(chǎn)過程污染治理的全時(shí)、全過程無人值守監(jiān)管，在企業(yè)末端污染物排放監(jiān)管的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將環(huán)保監(jiān)管能力延伸至企業(yè)生產(chǎn)過程，從而實(shí)現(xiàn)了環(huán)保監(jiān)管前移，提高環(huán)保部門的實(shí)時(shí)監(jiān)管能力。

針對大氣污染企業(yè)，根據(jù)不同企業(yè)的生產(chǎn)工藝，實(shí)時(shí)采集企業(yè)主要生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)工況，以及主要環(huán)保治理設(shè)備的運(yùn)行工況等數(shù)據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型分析數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，智能判別企業(yè)在生產(chǎn)過程中未按規(guī)定啟動(dòng)環(huán)保治理設(shè)施、環(huán)保治理設(shè)施處理能力與生產(chǎn)能力不相適應(yīng)的情況，自動(dòng)向環(huán)保監(jiān)管部門發(fā)出預(yù)警信息。

針對水污染企業(yè)，以企業(yè)動(dòng)態(tài)水平衡為依據(jù)，實(shí)時(shí)采集企業(yè)外部總采水量、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的用水量、中水回用量以及廢水排放量、企業(yè)生產(chǎn)用電量等數(shù)據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型分析數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，智能判別企業(yè)在生產(chǎn)過程中的偷、漏排污水行為，自動(dòng)向環(huán)保監(jiān)管部門發(fā)出預(yù)警信息。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為現(xiàn)場采集系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心平臺和應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)四部分。現(xiàn)場采集系統(tǒng)根據(jù)不同的生產(chǎn)設(shè)備，采用不同的傳感器，采集流量、電流、電壓以及主功率等數(shù)據(jù)，并通過現(xiàn)場總線，按照一定的數(shù)據(jù)編碼規(guī)則上傳至現(xiàn)場數(shù)據(jù)終端匯總。通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場采集系統(tǒng)和監(jiān)控中心平臺之間的數(shù)據(jù)傳輸，根據(jù)實(shí)際情況采用有線或無線傳輸方式。監(jiān)控中心平臺由通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器組成。通信服務(wù)器實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，將數(shù)據(jù)及預(yù)警信息實(shí)時(shí)發(fā)送到監(jiān)控終端顯示，同時(shí)上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器保存。數(shù)據(jù)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器負(fù)責(zé)所有工況數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲、分析和展示。應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)中的監(jiān)控終端及執(zhí)法終端可對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、分析，并同報(bào)警終端一起接收即時(shí)預(yù)警信息。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

3.1 企業(yè)工藝流程系統(tǒng)

不同的企業(yè)有不同的工藝流程，利用本系統(tǒng)可以繪制不同企業(yè)的工藝流程，直觀表示企業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備、關(guān)鍵的環(huán)保治理設(shè)備以及相應(yīng)的生產(chǎn)工藝流程。

3.2 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

針對企業(yè)的生產(chǎn)工藝流程，利用相應(yīng)的傳感器，實(shí)時(shí)采集設(shè)備的用電量、用水量等工況數(shù)據(jù)。

3.3 現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

采用現(xiàn)場混合組網(wǎng)方式，利用無線及光纖，將現(xiàn)場傳感器數(shù)據(jù)上傳至企業(yè)在線監(jiān)測機(jī)房匯聚，而后通過光纖上傳至環(huán)保局監(jiān)管中心。

3.4 數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)

環(huán)保局監(jiān)管平臺存儲實(shí)時(shí)上傳的數(shù)據(jù)。

3.5 數(shù)據(jù)分析及預(yù)警系統(tǒng)

根據(jù)系統(tǒng)建立的數(shù)據(jù)模型，對上傳的企業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，主要是針對三類狀態(tài)發(fā)出預(yù)警：①生產(chǎn)過程中未開啟相應(yīng)的環(huán)保治理設(shè)備；②生產(chǎn)過程中環(huán)保治理設(shè)施能力不足；③水污染企業(yè)有疑似偷漏排行為。

3.6 預(yù)警信息告警及發(fā)布系統(tǒng)

系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)有預(yù)警信息，即在環(huán)保局值班中心發(fā)出語音報(bào)警信號，并將預(yù)警信息實(shí)時(shí)發(fā)布至相關(guān)人員的手機(jī)上。

3.7 預(yù)警信息查證系統(tǒng)

系統(tǒng)自動(dòng)記錄預(yù)警時(shí)刻點(diǎn)前后2小時(shí)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（包括安裝在企業(yè)現(xiàn)場該時(shí)段內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)）作為證據(jù)保存，并提交相應(yīng)的人員進(jìn)行查證處理，系統(tǒng)跟蹤記錄該預(yù)警信息的查證過程，直至結(jié)案。

3.8 移動(dòng)執(zhí)法終端

移動(dòng)執(zhí)法終端APP支持Android及iOS系統(tǒng)，執(zhí)法人員利用移動(dòng)執(zhí)法終端可進(jìn)行企業(yè)查詢、報(bào)警、故障查詢等操作，方便實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和現(xiàn)場執(zhí)法。

4 核心功能實(shí)現(xiàn)

不同的企業(yè)有不同的生產(chǎn)工藝、不同的生產(chǎn)設(shè)備以及不同的環(huán)保設(shè)施，應(yīng)根據(jù)每一家企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)工藝提出不同的解決方案。

4.1 水污染企業(yè)解決方案

主要的監(jiān)管重點(diǎn)在于各設(shè)施的運(yùn)行工況。針對水污染企業(yè)，其主要污染原因一是生產(chǎn)過程中的廢水未能進(jìn)入廢水管道進(jìn)行處理；二是埋設(shè)暗管進(jìn)行偷排。兩者的監(jiān)管重點(diǎn)均在于實(shí)時(shí)分析企業(yè)外部采水量、中水回用量以及廢水排放量之間的關(guān)系。

利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，建立企業(yè)總采水量、中水回用量、廢水排放量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)實(shí)際采集到的水量數(shù)據(jù)，對偏離正常關(guān)系模型的數(shù)據(jù)發(fā)出預(yù)警信息。

4.2 大氣污染企業(yè)解決方案

大氣污染企業(yè)污染的主要原因?yàn)椋阂皇巧a(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢氣未通過廢氣管道進(jìn)入污染治理設(shè)施；二是生產(chǎn)過程未啟動(dòng)相應(yīng)的治污設(shè)施，或者治污設(shè)施處理能力不足。前者主要的監(jiān)管重點(diǎn)在于生產(chǎn)車間的引風(fēng)機(jī)及相應(yīng)的風(fēng)管，后者主要的監(jiān)管重點(diǎn)在于各設(shè)施的運(yùn)行工況。

利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，建立生產(chǎn)設(shè)備工況、治污設(shè)備工況、引風(fēng)設(shè)備工況之間數(shù)學(xué)關(guān)系模型，根據(jù)實(shí)際采集到的工況數(shù)據(jù)，對偏離正常關(guān)系模型的數(shù)據(jù)發(fā)出預(yù)警信息。

4.3 可視化監(jiān)控和預(yù)警實(shí)現(xiàn)方案

系統(tǒng)以可視化的方式展示各個(gè)企業(yè)的工藝流程圖、數(shù)據(jù)采集設(shè)備等，并提供企業(yè)的廠區(qū)平面布置圖，實(shí)時(shí)顯示各設(shè)備運(yùn)行工況，有助于監(jiān)管人員更清晰地定位發(fā)出報(bào)警的生產(chǎn)車間及設(shè)備，并直觀了解預(yù)警信息。

系統(tǒng)以可視化的方式顯示預(yù)警信息，顯示生產(chǎn)設(shè)備開啟時(shí)間和對應(yīng)環(huán)保設(shè)施開啟時(shí)間，若兩者之間的時(shí)間差超過固定時(shí)效，或引風(fēng)機(jī)功率與設(shè)備功率之比低于設(shè)定的閾值，則自動(dòng)發(fā)出預(yù)警。

5 結(jié)語

本系統(tǒng)通過對污染企業(yè)生產(chǎn)過程實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管，達(dá)到了對污染企業(yè)用水量、廢水排放量、設(shè)備工況和治污設(shè)備工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管的目的，從而實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)末端監(jiān)控”向“全過程監(jiān)控”的轉(zhuǎn)變，最大程度地減少企業(yè)生產(chǎn)過程中的環(huán)保違規(guī)行為，徹底打消企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)的僥幸心理，從而保證動(dòng)態(tài)監(jiān)管數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確、有效地反映企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)和減排情況。通過本系統(tǒng)的預(yù)警信息，可精準(zhǔn)定位問題企業(yè)，為提高環(huán)保部門執(zhí)法效率提供了有力的技術(shù)支持，生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控必將成為環(huán)保自動(dòng)監(jiān)控管理的發(fā)展趨勢。