環(huán)境監(jiān)測綜合管理系統(tǒng)在鋼鐵企業(yè)的研發(fā)與應用

袁偉

摘 要：環(huán)境監(jiān)測綜合管理系統(tǒng)主要是針對鋼鐵企業(yè)內(nèi)部環(huán)境管理需求開發(fā)的，使用方便，操作簡單。系統(tǒng)突破了環(huán)境管理時間和地域上的限制，最大程度為企業(yè)提供了實時的、客觀的、真實的環(huán)境監(jiān)測信息和環(huán)保管理信息。包括“環(huán)境在線監(jiān)測數(shù)據(jù)實時采集、傳輸、存儲”，“遠程可視化、多形式直觀展示”，“超標報警、超限預警和數(shù)據(jù)異常報警”，“數(shù)據(jù)分析和報表統(tǒng)計”以及“信息發(fā)布”等技術(shù)的研發(fā)和應用。

關(guān)鍵詞：污染；鋼鐵企業(yè)；環(huán)境監(jiān)測；管理

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）05-0003-02

0 前言

近年來，企業(yè)環(huán)保問題成為了重點關(guān)注的問題，我國在大力發(fā)展經(jīng)濟的同時，環(huán)境污染對人類的生態(tài)環(huán)境造成了極大的破壞，鋼鐵企業(yè)是耗能大戶，也是污染大戶，急需一套適合鋼鐵企業(yè)的環(huán)境監(jiān)測綜合管理系統(tǒng)對污染源進行有效管理和控制。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)建立的建設(shè)環(huán)保綜合監(jiān)管系統(tǒng)，一方面，提升了鋼鐵企業(yè)的綜合環(huán)保信息服務(wù)水平，及時監(jiān)測并發(fā)布各類環(huán)保信息，從日常的環(huán)保信息管理實現(xiàn)自動化、規(guī)范化，另一方面，系統(tǒng)對突發(fā)事件的監(jiān)控，科學、高效應變突發(fā)事件，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，形成綜合信息系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)及功能

本系統(tǒng)從切實滿足鋼鐵企業(yè)環(huán)保管理實際需求出發(fā)，整合在線監(jiān)控、視頻監(jiān)控等多種監(jiān)測數(shù)據(jù)，基于向下逐級落實、向上層層監(jiān)管的管理理念和大數(shù)據(jù)的分析方法，通過環(huán)境在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時采集、傳輸、存儲技術(shù)提供海量數(shù)據(jù)；通過數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)、可視化技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程、直觀查看；通過層級關(guān)聯(lián)和權(quán)限控制確保環(huán)保事件的及時報警和精準定位，追溯事件的處理流程；進一步，利用大屏信息發(fā)布，發(fā)揮公眾監(jiān)督作用。通過以上功能的耦合應用，避免企業(yè)環(huán)保事件發(fā)生，提供管理決策支持依據(jù)，減少企業(yè)經(jīng)濟損失，實現(xiàn)環(huán)保與效益同步共贏。

1.1 技術(shù)方案

系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，分層架構(gòu)、所有接口都支持WebService標準，關(guān)系數(shù)據(jù)庫，實時數(shù)據(jù)庫，緩存數(shù)據(jù)庫，開發(fā)框架為SpringMVC，開發(fā)語言為Java。提供可視化的表單定制工具，實現(xiàn)各類表單自定義，并實現(xiàn)用戶、權(quán)限統(tǒng)一管理，一站式登錄，具備較強的系統(tǒng)安全性和災難恢復能力。系統(tǒng)還具有靈活的擴展性和良好的可移植性，充分考慮了今后的橫向和縱向的平滑擴張能力。

1.2 系統(tǒng)整體架構(gòu)

環(huán)境監(jiān)測綜合管理系統(tǒng)是對企業(yè)污染源排放進行實時監(jiān)控、分析、預警和管理的一體化環(huán)保信息監(jiān)管系統(tǒng)，其總體結(jié)構(gòu)是按照分層思想來設(shè)計和實現(xiàn)的，這種結(jié)構(gòu)不僅能較好地實現(xiàn)建設(shè)任務(wù)的分解，以便整個系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)能夠在明確接口定義的基礎(chǔ)上進行并行建設(shè)，縮短整體建設(shè)周期，還能在接口保持不變的前提下保證系統(tǒng)對各層基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展具有良好的適應性，并能較好地體現(xiàn)以數(shù)據(jù)獲取和整合為核心的理念。具體來說，環(huán)境在線監(jiān)控管理系統(tǒng)以污染源在線數(shù)據(jù)、工況數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)等的實時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用純B/S構(gòu)架，及以企業(yè)環(huán)境監(jiān)控中心為核心的樹狀拓撲結(jié)構(gòu)，利用現(xiàn)場采集設(shè)備從生產(chǎn)控制系統(tǒng)中采集各種數(shù)據(jù)，通過有線或無線傳輸?shù)狡髽I(yè)監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)庫并進行數(shù)據(jù)分析和處理，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

1.3 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

1.3.1 實時數(shù)據(jù)

實時數(shù)據(jù)主要有3種展現(xiàn)和管理形式：

（1）展示鋼鐵企業(yè)污染源實時趨勢和歷史趨勢；（2）對企業(yè)污染源治理過程進行實時監(jiān)控管理；（3）對實時數(shù)據(jù)顯示狀態(tài)進行管理。

實時數(shù)據(jù)分為正常數(shù)據(jù)、超標報警數(shù)據(jù)及異常數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)狀態(tài)不同，相對于顯示的顏色不同，方便用戶區(qū)分和查看，做到所有數(shù)據(jù)狀態(tài)一目了然。用戶還可以進行自定義條件查詢，對自己崗位關(guān)心的污染源進行進行針對性查詢。

用戶以曲線圖的方式查看實時趨勢，方便用戶掌握各污染源監(jiān)測因子數(shù)據(jù)的實時變化趨勢，并做出相對應的應急方案。默認情況下，實時趨勢顯示的是污染源當前監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時趨勢曲線。

1.3.2 自定義數(shù)據(jù)查看

系統(tǒng)可以對當前實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)以及原始數(shù)據(jù)進行條件查詢。系統(tǒng)也支持多條件綜合查詢，對數(shù)據(jù)進行多條件查詢，包括起始時間和結(jié)束時間監(jiān)測因子、監(jiān)測站室、監(jiān)測區(qū)域等。

用戶可按廠區(qū)、部門、排口，時間等條件查詢在線監(jiān)測數(shù)據(jù)?？娠@示區(qū)間狀態(tài)，包括正常和報警兩種，當所選時間段內(nèi)出現(xiàn)過報警，狀態(tài)即為報警，點擊“報警”可鏈接到報警查詢界面查看詳情；區(qū)間的平均值、最大值、最小值。

1.3.3 報警管理

根據(jù)報警原因可分為：超限預警、超標報警、故障報警、數(shù)據(jù)缺失報警等。系統(tǒng)會顯示報警類型、報警級別（紅色預警；橙色預警、黃色預警）、報警是否被確認、報警開始時間、報警結(jié)束時間、處理狀態(tài)（包括未處理、處理中、已處理，并以不同顏色表示）以及報警處理人員等，并可以將一段時間內(nèi)的報警信息匯總形成報警快報。

系統(tǒng)將提供報警查詢面板，供用戶在此查閱任意時間段、某個或全部監(jiān)測站點的活動報警、歷史報警，或是結(jié)合報警級別、類別進行查詢，系統(tǒng)將顯示所有的報警信息。系統(tǒng)支持當報警發(fā)生，可以調(diào)取相應站點視頻進行查看。

1.3.4 污染源數(shù)據(jù)分析

系統(tǒng)收集鋼鐵企業(yè)所有排污點位、污染源治理設(shè)施等環(huán)保相關(guān)數(shù)據(jù)，計算各項污染源數(shù)據(jù)的最小值、最大值和平均值等各類分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)，實現(xiàn)同一類污染源數(shù)據(jù)進行橫向分析對比，根據(jù)污染物監(jiān)測因子篩選條件，各監(jiān)測因子進行數(shù)據(jù)分析對比。同一類污染源物在不同廠區(qū)或者不產(chǎn)線之間的環(huán)保數(shù)據(jù)分析對比，并以列表和圖形的方式展現(xiàn)分析對比結(jié)果，用不同的顏色代表相應的環(huán)保數(shù)據(jù)，（如紅色代表報警，綠色代表數(shù)據(jù)正常），提供圖形展示（餅狀圖、折線圖、柱形圖等）。支持以PDF格式進行分析結(jié)果打印。

1.3.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表

系統(tǒng)自動計算各監(jiān)測項目的數(shù)據(jù)，生成廢氣廢水量分鐘報表、小時報表、日報表、周報表、月報表、年報表以及月污染天數(shù)統(tǒng)計報表等。生成的報表保存至服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，同時根據(jù)報表內(nèi)容生成餅狀圖、折線圖、柱形圖等各類所需圖表，判斷重點污染源的各指標的超標情況，用戶可對環(huán)保數(shù)據(jù)自由組合，根據(jù)實際需求生成個性化訂制報表，也可以調(diào)整報表模板，生成自定義報表，并生成相應的文字描述等。報表模塊具有良好的擴展性。

報表可生成Excel、Word等格式，并根據(jù)用戶權(quán)限導出。

1.3.6 視頻監(jiān)控

通過高清監(jiān)控攝像機，可獲得監(jiān)視范圍內(nèi)24小時清晰的視頻圖像及音頻信息，輔助環(huán)保管理。以視頻監(jiān)控為基礎(chǔ)，結(jié)合計算機控制技術(shù)，按區(qū)域、污染源重點監(jiān)視點位進行視頻、圖像的實時點播，支持點播視頻、圖像的無級播放、圖像抓幀；實現(xiàn)云臺的遠程調(diào)控，控制攝像頭的向上、向下、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)、停止等控制；同時支持攝像頭參數(shù)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)視頻監(jiān)控的視頻單口及多窗口同時播放、暫停播放、平移操作、圖像放大縮小操作；焦距調(diào)節(jié)、聚焦調(diào)節(jié)、色彩參數(shù)調(diào)節(jié)等功能。前端監(jiān)控設(shè)備可對巡檢、視頻、系統(tǒng)日志等信息予以存儲和備份，用戶可在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中依據(jù)授權(quán)進行訪問。

1.3.7 基礎(chǔ)信息維護

基礎(chǔ)信息管理包括對視頻監(jiān)控點和視頻設(shè)備的管理，提供增加、編輯、查詢和刪除的功能。增加視頻監(jiān)控點，需要關(guān)聯(lián)到污染源企業(yè)監(jiān)控點和環(huán)境自動監(jiān)測站的站點。視頻監(jiān)控點的內(nèi)容主要包括：視頻監(jiān)控點名稱、點組名（視頻監(jiān)控點分組）、通道編號、IP地址、PUID、監(jiān)控點位置、啟用時間等。視頻設(shè)備直接在視頻監(jiān)控點信息中添加，視頻設(shè)備的主要信息有：設(shè)備名稱、設(shè)備型號、生產(chǎn)廠商、啟用時間等?？蓪σ曨l監(jiān)控點信息和設(shè)備信息進行編輯。提供企業(yè)名稱和站位名稱的查詢，查詢出滿足搜索條件所有視頻監(jiān)控點信息?？蛇M行多條刪除。

2 應用效果

充分了解污染源排放信息，擴大環(huán)保管理范圍：

（1）自系統(tǒng)運行來，共收集在線數(shù)據(jù)量190萬條，月統(tǒng)計各類報警數(shù)量90余條，設(shè)備故障得以及時處理，通過對這些數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計，企業(yè)對集團所屬各廠區(qū)、各部門、各排口的污染物排放情況有了充分、準確的了解，建立了企業(yè)污染源排放數(shù)據(jù)庫，為環(huán)保管理工作的高效開展打下了堅實的基礎(chǔ)。

（2）環(huán)保事件及時發(fā)現(xiàn)，處理效率大幅提高。自系統(tǒng)運行來，企業(yè)環(huán)保事件的發(fā)現(xiàn)時間縮短到2個小時以內(nèi)，處理時間縮短到6小時以內(nèi)，處理效率大幅提高，減少了企業(yè)的經(jīng)濟損失。

（3）污染排放超標事件大幅減少。系統(tǒng)運行后，企業(yè)根據(jù)實際情況，對超限報警規(guī)則不斷進行優(yōu)化，一方面減少了超限報警的數(shù)量，減輕了現(xiàn)場人員的工作量；更重要的，通過合理的超限報警規(guī)則，企業(yè)對可能出現(xiàn)排放超標情況進行了及時處理，大幅減少了企業(yè)污染排放總量和排放超標事件。

（4）管理考核工作精細化。通過該系統(tǒng)，實現(xiàn)了集團-廠區(qū)-部門-點檢人員的層層管理，實現(xiàn)了環(huán)保責任到人，考核依據(jù)精確。

3 結(jié)語

“環(huán)境監(jiān)測綜合管理系統(tǒng)”符合鋼鐵企業(yè)環(huán)保管理需求，給在鋼鐵企業(yè)打造了一套量身訂制的污染源數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)管理流程，實現(xiàn)數(shù)字化管理，環(huán)保任務(wù)責任到人，環(huán)保事件有跡可循。自環(huán)境監(jiān)測綜合管理系統(tǒng)應用后，企業(yè)污染物排放超標事件大幅下降，廢氣、廢水排放總量下降，徹底實現(xiàn)了鋼鐵企業(yè)污染物超標無人管的現(xiàn)象，為鋼鐵企業(yè)環(huán)境改善提供了穩(wěn)定、堅實的數(shù)據(jù)支撐，提高了環(huán)保監(jiān)督人員的工作效率。