中小型企業(yè)治污設(shè)施智能聯(lián)動控制系統(tǒng)及應(yīng)用

景占浩，吳澤凱，楊瑞芳，王恒源

（1.河南星火源科技有限公司，鄭州 450000；2.河南省環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會，鄭州 450000；3.鄭州富銘環(huán)保科技股份有限公司，鄭州 450000）

在智能化信息化時代下，治污設(shè)施智能聯(lián)動控制系統(tǒng)充分融合了先進的物聯(lián)網(wǎng)、信息化、云計算技術(shù)等，可及時為污染企業(yè)提供更加精準的治污措施，并且在聯(lián)動控制系統(tǒng)中能夠?qū)ξ廴疚镞M行監(jiān)控與預(yù)警，實現(xiàn)精準治污，避免污染物超標排放，提高中小型工業(yè)企業(yè)的治污水平[1]。

1 工業(yè)企業(yè)治污設(shè)施智能聯(lián)動控制系統(tǒng)設(shè)計方案

1.1 數(shù)據(jù)采集

在設(shè)計智能聯(lián)動控制系統(tǒng)時，既要考慮到中小型企業(yè)的接受能力，也要考慮到中小型企業(yè)的靈活管理方式。為此，智能聯(lián)動控制系統(tǒng)直接采用“物聯(lián)網(wǎng)+云平臺+智能終端或小程序（APP）”的形式，主要借助監(jiān)測點的物聯(lián)網(wǎng)模塊來實現(xiàn)對企業(yè)治污設(shè)施與污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集，及時將治污設(shè)施的各類參數(shù)通過物聯(lián)網(wǎng)模塊直接發(fā)送到云平臺系統(tǒng)中。在數(shù)據(jù)采集部分，結(jié)合工業(yè)企業(yè)的治理設(shè)施工藝、受控污染物情況等，對企業(yè)監(jiān)測點進行布置，對核心過程參數(shù)與重點污染物進行重點監(jiān)測，設(shè)置工藝過程參數(shù)與污染物數(shù)據(jù)采集設(shè)備，在設(shè)備的布置上重點考慮治理后污染物濃度的監(jiān)測，根據(jù)治理后的數(shù)據(jù)來實時調(diào)整治污工藝。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊也是整個系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎(chǔ)，該模塊的設(shè)計是借助傳感器、控制器等設(shè)施來實現(xiàn)的，可對工業(yè)企業(yè)污染物的情況進行實時監(jiān)測，并將采集到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送至云平臺[2]。

1.2 數(shù)據(jù)傳輸

在整個智能聯(lián)動控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的傳輸模塊設(shè)計十分重要。數(shù)據(jù)傳輸主要是將數(shù)據(jù)采集模塊中采集到的治污設(shè)施相關(guān)運行參數(shù)與污染物排放數(shù)據(jù)進行傳輸，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸是借助第四代移動通信技術(shù)（4G）來實現(xiàn)的，可與智能聯(lián)動控制系統(tǒng)監(jiān)控平臺進行通訊，實現(xiàn)在線監(jiān)測目的。數(shù)據(jù)傳輸模塊負責數(shù)據(jù)的采集與存儲，數(shù)據(jù)采集模塊的存儲功能可解決網(wǎng)絡(luò)異常情況下的數(shù)據(jù)斷點續(xù)傳問題[3]。

1.3 數(shù)據(jù)控制

數(shù)據(jù)控制模塊是為企業(yè)治污提供聯(lián)動控制的操作邏輯，包含了前端物聯(lián)網(wǎng)模塊數(shù)據(jù)采集、云平臺分析和網(wǎng)頁端、預(yù)警終端數(shù)據(jù)監(jiān)控預(yù)警分析的模塊，可實現(xiàn)對治污設(shè)施與污染物數(shù)據(jù)的全面監(jiān)控[4]。在數(shù)據(jù)控制模塊中通過對治污設(shè)施參數(shù)與監(jiān)測數(shù)據(jù)的控制，有助于工業(yè)企業(yè)治污設(shè)施長期穩(wěn)定運行，實現(xiàn)污染物的達標排放。一旦出現(xiàn)污染物可能超標的情況，在設(shè)定的閾值內(nèi)，預(yù)警預(yù)報終端、云平臺網(wǎng)頁端、手機APP端會直接預(yù)警，有助于企業(yè)對可能存在的超標排放現(xiàn)象進行及時處置。數(shù)據(jù)實時監(jiān)控是實現(xiàn)動態(tài)化預(yù)警報警的主要部分，在數(shù)據(jù)控制中能夠及時對污染物數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，從而實現(xiàn)及時的預(yù)警報警。本系統(tǒng)能夠自動判定結(jié)果，提升系統(tǒng)的聯(lián)動控制準確性，更好地滿足企業(yè)精準治污、節(jié)能低碳的需求[5]。

2 工業(yè)企業(yè)治污設(shè)施智能聯(lián)動控制系統(tǒng)主要功能

2.1 治污設(shè)施運行參數(shù)及污染物實時監(jiān)測功能

在系統(tǒng)當中能夠?qū)I(yè)企業(yè)的治污設(shè)施運行參數(shù)與污染物排放情況進行實時監(jiān)測，并且將監(jiān)測獲取到的數(shù)據(jù)信息傳輸至物聯(lián)網(wǎng)云平臺，在物聯(lián)網(wǎng)云平臺中能查看各項治污設(shè)施運行參數(shù)與污染源監(jiān)控數(shù)據(jù)，可更加科學地指導企業(yè)選擇適合的治污設(shè)施運行模式。下圖為治污設(shè)施運行參數(shù)及污染物實時監(jiān)測的程序圖。在監(jiān)測過程中通過對工業(yè)企業(yè)的治污設(shè)備、工藝過程參數(shù)、電氣設(shè)備等進行監(jiān)測點的設(shè)置，借助專業(yè)的過程參數(shù)監(jiān)測儀器可實現(xiàn)對污染情況的實時監(jiān)測，及時獲取動態(tài)化的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并上報物聯(lián)網(wǎng)云平臺。同時，可根據(jù)污染物種類的不同，來對治理工藝進行實時動態(tài)調(diào)整[6]。

污染物實時監(jiān)測流程圖

2.2 數(shù)據(jù)分析與聯(lián)動控制功能

本系統(tǒng)可對治污設(shè)施進行實時聯(lián)動控制，重點分析治污設(shè)施與污染物濃度實時監(jiān)測數(shù)據(jù)信息，通過數(shù)據(jù)分析，按照預(yù)先設(shè)定的污染物預(yù)警閾值，對污染物超標等級進行劃分與預(yù)警。預(yù)警分為數(shù)據(jù)超過設(shè)定閾值的預(yù)警、超過排放標準的超標報警及嚴重與工況邏輯不符的異常狀態(tài)報警。根據(jù)治污前后的受控污染物指標的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)對風機、水泵、加藥、噴淋、曝氣、過濾、推流等裝置的合理有效控制，同時確保在受控污染物達標排放的前提下，治污設(shè)施能節(jié)能低碳運行。治污設(shè)施根據(jù)治理工藝及受控污染物的排放限值，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)云平臺的大數(shù)據(jù)計算結(jié)果，可選擇節(jié)能運行模式、安全運行模式。中小型企業(yè)的治污設(shè)施多為手動控制，本系統(tǒng)的設(shè)計可實現(xiàn)通過小的物聯(lián)網(wǎng)模塊的數(shù)據(jù)傳送、邏輯運算與雙向反饋控制，解決治污設(shè)施的全自動化控制。在對治污設(shè)施與污染物的監(jiān)測中，也能夠發(fā)現(xiàn)企業(yè)治污工作中存在的問題，進而有助于企業(yè)采取有針對性地措施確保達標排放。除此之外，在數(shù)據(jù)與治污設(shè)施的聯(lián)動控制中，能夠結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)平臺的大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，在系統(tǒng)中建立起人工智能（AI）學習模式的數(shù)據(jù)庫，對目前中小型企業(yè)可能存在的一些超標排放情況進行預(yù)警，實現(xiàn)精準治污、節(jié)能低碳治污[7]。

2.3 預(yù)警與報警功能

本系統(tǒng)預(yù)警的設(shè)定值低于數(shù)據(jù)超標報警值，預(yù)警采用聲光、語音短信預(yù)警，待監(jiān)測值低于報警設(shè)定的閾值時，自動解除。當排放濃度超過有關(guān)法規(guī)允許排放限值時將引發(fā)報警，報警利用聲、光、語音在各種報警終端不間斷地進行，需要人工手動操作才能解除報警。在系統(tǒng)的預(yù)警與報警功能中，能夠通過物聯(lián)網(wǎng)電腦網(wǎng)頁端、手機APP 端、預(yù)警預(yù)報設(shè)備終端對企業(yè)整個治污過程存在的一些超限值、超標值、數(shù)據(jù)異常值進行預(yù)警或報警，在污染物排放數(shù)據(jù)與治污設(shè)備聯(lián)動過程中，也會對治污設(shè)施的核心運行參數(shù)的異常情況進行報警，核心運行參數(shù)有風機風量、變頻器頻率、溫度、加藥流量、曝氣量、溶解氧、濁度、pH值等。在本系統(tǒng)的報警中，首先是對治污系統(tǒng)運行異常情況進行報警，可以更好地保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；其次就是對污染物超標情況進行預(yù)警，以確保企業(yè)不會出現(xiàn)超標排放現(xiàn)象。在系統(tǒng)產(chǎn)生超標預(yù)警或報警之后，能夠生成污染物預(yù)警或超標報告，將相關(guān)的信息上傳給公司管理部門或管理人員，讓企業(yè)相關(guān)部門及時解決污染物超標情況[8]。

2.4 應(yīng)急管理功能

系統(tǒng)的應(yīng)急機制是根據(jù)治污設(shè)施相關(guān)核心參數(shù)與污染物的預(yù)警等級來制定的，結(jié)合治污設(shè)施的核心參數(shù)與污染物的超標情況，針對不同污染物超標類型，有針對性地制定治污設(shè)施運行方式和污染物減排措施。本系統(tǒng)的應(yīng)急管理包含了啟動應(yīng)急管理及應(yīng)急預(yù)警功能，可將應(yīng)急管理工作落實到整個治污過程中。在系統(tǒng)的支持下，可引導企業(yè)將一些影響達標排放、經(jīng)常導致治污設(shè)施運行不穩(wěn)定的治污設(shè)備進行更換，對企業(yè)落后的生產(chǎn)工藝、治污設(shè)施、監(jiān)測設(shè)備進行更新。同時，系統(tǒng)可對企業(yè)生產(chǎn)設(shè)施、治污設(shè)施、污染物監(jiān)測等情況進行分析，根據(jù)污染物治理設(shè)施應(yīng)急反應(yīng)時間的不同，設(shè)定不同的預(yù)警應(yīng)急反應(yīng)時間。除此之外，系統(tǒng)會根據(jù)污染物的報警情況，優(yōu)先實施高等級的應(yīng)急機制，從而提升系統(tǒng)應(yīng)急機制水平[9]。

3 工業(yè)企業(yè)治污設(shè)施智能聯(lián)動控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果

3.1 提升企業(yè)對治污設(shè)施的運行管理水平

系統(tǒng)可借助污染物實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、報警等功能，幫助中小企業(yè)及時獲取污染物信息，開展精準的治污工作，同時在系統(tǒng)當中實現(xiàn)了對整個治污設(shè)施與污染物的動態(tài)化實時監(jiān)測，有助于實現(xiàn)污染物達標排放。系統(tǒng)借助數(shù)據(jù)與控制聯(lián)動功能，可對企業(yè)各方面的污染物治理情況進行分析，為企業(yè)的污染治理工作提供參考，有助于企業(yè)不斷提高治污管理水平。除此之外，系統(tǒng)可對污染源監(jiān)控數(shù)據(jù)進行分析整理，建立治污設(shè)施運行參數(shù)與污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，為企業(yè)治污設(shè)施的長期穩(wěn)定運行達標排放積累相關(guān)數(shù)據(jù)[10]。

3.2 提升企業(yè)的污染治理水平

系統(tǒng)不僅能真實體現(xiàn)治污設(shè)施運行數(shù)據(jù)，給精準治污工作提供參考，而且還能通過污染物報警功能，及時反映企業(yè)的治污設(shè)施運行異常情況和污染物超標情況，有助于企業(yè)了解污染物治理中存在的問題，進而根據(jù)報警的級別，有針對性地在治污工作中落實應(yīng)急機制，提高企業(yè)污染物排放達標率，降低企業(yè)在治污方面的運行成本，全面提升中小企業(yè)的治污水平。同時，通過應(yīng)用本系統(tǒng)可建立企業(yè)污染治理設(shè)施運行數(shù)據(jù)庫、污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)庫等，推進中小企業(yè)固定污染源防治工作信息化與智能化，從而進一步提升企業(yè)的治污管理水平。

4 結(jié)語

綜上所述，為了進一步提升中小企業(yè)的治污效率，實現(xiàn)治污全面信息化與智能化，企業(yè)在開展治污工作中需要充分運用物聯(lián)網(wǎng)與信息技術(shù)的價值，通過“物聯(lián)網(wǎng)+智能化”的監(jiān)管系統(tǒng)，全面實施對企業(yè)治理設(shè)施與污染物情況的動態(tài)化監(jiān)測，實現(xiàn)對治理設(shè)施與監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，更好地明確企業(yè)在生產(chǎn)設(shè)備、工藝中存在的治污難點，進而采取針對性地應(yīng)急機制，助力企業(yè)實現(xiàn)對污染物的有效控制。