污染源排放過程（工況）自動監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計思路

王華平 李斌

【摘要】建設(shè)污染源排放過程（工況）自動監(jiān)控系統(tǒng)，對污染物排放企業(yè)的重要生產(chǎn)工況過程進行全過程的監(jiān)控，通過對采集的數(shù)據(jù)進行邏輯性和合理性的分析，由此判斷數(shù)據(jù)的正確與否。本文將試點選取污水處理廠、火電廠探討設(shè)計染源排放過程（工況）自動監(jiān)控系統(tǒng)的思路。

【關(guān)鍵詞】污染源? 工況數(shù)據(jù)? 通訊傳輸? 應用平臺

一、前言

2020年5月中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會批準《固定污染源煙氣排放過程（工況）監(jiān)控系統(tǒng)安裝及驗收技術(shù)指南》（T/CAEPI 25—2020），為污染源排放過程（工況）自動監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和建設(shè)提供了依據(jù)和標準。

實際上環(huán)保部辦公廳早在2000年末就明確要求：一、日處理能力大于2萬噸的城鎮(zhèn)污水處理廠都必須安裝完成中控系統(tǒng)，實施監(jiān)控進出污水處理廠的水量和水質(zhì)主要指標、鼓風機電流、鼓風量、曝氣設(shè)備的運行狀況、曝氣池的溶解氧濃度、污泥濃度、濾池堵塞率等數(shù)據(jù)，并能隨機調(diào)閱核查期內(nèi)上述運行指標數(shù)據(jù)及趨勢曲線，相關(guān)數(shù)據(jù)至少保存一年以上，作為核算主要污染物減排量的重要依據(jù)。二、所有脫硫設(shè)施必須安裝完成分布式控制系統(tǒng)，實時監(jiān)控脫硫系統(tǒng)的運行情況。

二、設(shè)計目標

本污染源排放過程（工況）自動監(jiān)控系統(tǒng)項目的設(shè)計目標如下：

（1）建立企業(yè)端污染源排放過程（工況）監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)企業(yè)端污染產(chǎn)生、污染治理、污染排放全過程數(shù)據(jù)的監(jiān)測、采集傳輸、現(xiàn)場應用，有效判斷污染治理過程運行是否正常，督促企業(yè)治污設(shè)施穩(wěn)定正常運行。

（2）建立中心端污染源排放過程（工況）監(jiān)管平臺，實現(xiàn)中心端對企業(yè)現(xiàn)場污染全過程的實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、工況核定（數(shù)據(jù)應用）、數(shù)據(jù)判定（數(shù)據(jù)合理性分析）、統(tǒng)計分析等功能，并能與原有污染源在線數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)對接，實現(xiàn)污染治理設(shè)施運行狀態(tài)分析、排放數(shù)據(jù)真實性判定。為總量核定、環(huán)境執(zhí)法、環(huán)境管理提供科學的依據(jù)。

三、設(shè)計內(nèi)容

本文設(shè)計范圍僅含試點企業(yè)的污染物自動監(jiān)控前端系統(tǒng)的功能設(shè)計;上級監(jiān)控中心建設(shè)平臺通訊及應用軟件功能的設(shè)計。

設(shè)計基本思想是：通過污染源排放過程（工況）監(jiān)控系統(tǒng)的建立，設(shè)立排污系統(tǒng)設(shè)施運行模型，提取出具有代表意義的運行工況參數(shù)，從而全面掌握設(shè)施運行的狀態(tài)。從設(shè)施運行過程中工況參數(shù)之間動態(tài)關(guān)聯(lián)的邏輯關(guān)系，來進行相關(guān)數(shù)據(jù)驗證和判斷，分析出設(shè)備運行的狀態(tài)。例如：火電廠煙氣脫硫機組的負荷和鍋爐煙氣出口流量、脫硫煙氣入口流量、煙囪煙氣出口流量之間有線性關(guān)系。污水處理處理廠的提升泵的總功率和進水量也呈一定的線性關(guān)系。如發(fā)現(xiàn)異常，即進行報警處理。然后進一步判斷異常的產(chǎn)生是主觀還是客觀原因。不合邏輯的異常情況，在很大程度上是人為惡意的因素。據(jù)此，環(huán)保監(jiān)測部門具有了判定違法、違規(guī)排放的第一手材料。

本項目設(shè)計要求為采用JAVA平臺開發(fā)，以實時數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，采用B/S構(gòu)架，在業(yè)務范圍上，涵蓋試點污染源監(jiān)控企業(yè)，在部署上，采用以監(jiān)控中心為核心的樹狀拓撲結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場采集設(shè)備從生產(chǎn)及治污控制系統(tǒng)中采集工況過程數(shù)據(jù)，通過有限或無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的工況過程數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)經(jīng)過分析和處理后，供區(qū)域各環(huán)保部門使用。整體軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三層：前端數(shù)采層、通訊傳輸層、應用平臺層。

前端數(shù)采層主要負責工況數(shù)據(jù)的采集、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)、補發(fā)、重發(fā)。由現(xiàn)場端監(jiān)控系統(tǒng)從企業(yè)生產(chǎn)設(shè)施/治理設(shè)施采集其運行參數(shù)和電氣參數(shù)，同時也可以采集企業(yè)中央控制系統(tǒng)（DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、在線監(jiān)測系統(tǒng)等）中的相關(guān)參數(shù)，并通過通訊設(shè)備存儲到現(xiàn)場端監(jiān)控系統(tǒng)中。

通訊傳輸層位于工況前端與監(jiān)控中心之間，由網(wǎng)絡(luò)通信模塊組成。主要負責工況前端所有過程數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送和監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)接收?，F(xiàn)場端和監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)傳輸通過網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)，由光纖、交換機、路由器等網(wǎng)絡(luò)通信模塊組成，主要負責工況前端的數(shù)據(jù)發(fā)送及監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)接收。

應用平臺層位于監(jiān)控中心，由實時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫組成，主要負責工況數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲。監(jiān)控中心主要負責匯總試點企業(yè)的工況數(shù)據(jù)，并由分析統(tǒng)計平臺對工況數(shù)據(jù)做分析及統(tǒng)計，最終提供一系列的功能模塊，包括實時工況監(jiān)控，工況數(shù)據(jù)分析，統(tǒng)計和環(huán)境執(zhí)法、排污收費、總量核算等數(shù)據(jù)應用。

四、結(jié)語

若本設(shè)計得以實現(xiàn)，則試點的污水處理廠、火電廠將在現(xiàn)有末端監(jiān)控的基礎(chǔ)上，對每個污染治理工藝過程實施監(jiān)控，采集污染治理設(shè)施的運行參數(shù)及污染物產(chǎn)生過程參數(shù)，建立過程與排放數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系，發(fā)現(xiàn)治污設(shè)施工藝參數(shù)異常、設(shè)施不正常運行等問題，及時進行預警，預防違法排污行為，避免重大污染事故發(fā)生。此外，建設(shè)成功的工況監(jiān)控系統(tǒng)與末端自動監(jiān)控系統(tǒng)互為支撐、互相驗證，工況監(jiān)控數(shù)據(jù)可以有效地驗證污染物排放數(shù)據(jù)的真實性，確保污染物排放數(shù)據(jù)真實可靠。這樣一來不僅有效遏制了企業(yè)監(jiān)控數(shù)據(jù)弄虛作假行為，也促進和引導排污企業(yè)積極主動進行污染治理，有限地管理和減少污染物排放。工況監(jiān)控數(shù)據(jù)可作為監(jiān)控數(shù)據(jù)審核、計算、應用的重要依據(jù)，可以全面提升監(jiān)控數(shù)據(jù)分析研判能力，為環(huán)境執(zhí)法和排污收費等環(huán)保工作提供有力的依據(jù)，也為環(huán)境保護制定相關(guān)工作政策提供了重要的參考內(nèi)容。

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作者簡介：王華平（1964-），男，學士，高級工程師，研究方向：電氣自動化。