垃圾焚燒發電廠運行過程與污染物排放在線監控系統的設計

孔令林　楊景　吳騫　殷文

摘 要：文章將以昆明市垃圾焚燒發電廠運行過程與污染物排放在線監控系統建設項目為例，通過獲取垃圾焚燒發電廠的主要工況監控數據，關聯過程數據、狀態數據、排污數據，進行數據有效性分析，驗證污染源自動監控數據是否合理和監測設備是否正常運行，實現對垃圾焚燒發電廠運行過程及污染物排放實時監控，為垃圾發電廠監管部門提供一個強有力的監管手段，督促垃圾焚燒發電企業更好的履行環境保護責任。

關鍵詞：垃圾焚燒發電廠；實時監控；移動執法

中圖分類號：TM62 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）15-0060-02

Abstract： In this paper， taking the construction project of operating process and pollutant emission on-line monitoring system of Kunming Municipal solid waste Incineration Power Plant as an example， the main operating condition monitoring data of MSW incineration power plant are obtained， and the process data， state data and discharge data are associated with each other. The validity of the data is analyzed to verify whether the automatic monitoring data of pollution source is reasonable and whether the monitoring equipment is running normally， and to realize the real-time monitoring of the operation process and pollutant emission of the waste incineration power plant. To provide a strong regulatory means for the supervision of garbage power plants to urge waste incineration power generation enterprises to better perform their environmental protection responsibilities.

Keywords： garbage incineration power plant； real-time monitoring； mobile law enforcement

1 概述

按照《斯德哥爾摩公約》和我國履行該公約國家實施計劃要求，加強我國環境保護規劃，改善城市生活垃圾的管理處置現狀，減少二 英類和其他污染物的產生和排放。昆明市作為本項目的示范城市之一，到2015年，昆明市主城區總人口將達522萬人，生活垃圾產生量將達到5220噸/日。因此急需加強垃圾焚燒發電廠二 英等主要污染物排放監控，加強二

英污染防控，防止惡性環境事件發生，危害人民群眾的正常生活與身體健康[1]。但由于目前監管部門存在監管手段落后、無法動態掌握垃圾焚燒發電企業生產工況情況、信息共享機制不健全等問題，因此，有必要建立一套垃圾焚燒發電廠運行過程與污染物排放在線監控系統，動態掌握垃圾焚燒發電廠的生產工況情況，強化信息整合和資源共享，促進業務協同和決策支持服務，為監管部門提供決策依據。

2 項目背景

為推進《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》在中國的履約進程，由世界銀行和環保部環境保護對外合作中心聯合開發的“全球環境基金中國生活垃圾環境綜合管理項目”概念文件（PIF）已獲得GEF批準。昆明市作為本項目的示范城市之一，垃圾焚燒發電廠運行及污染物排放在線監管系統建設項目作為昆明示范項目的子項目之一。該系統主要實時獲取垃圾焚燒發電廠的主要工況數據和排污數據，通過關聯過程數據、狀態數據、排污數據，進行數據有效性分析，驗證污染源自動監控數據是否合理和設備是否正常運行，為垃圾發電廠監管部門提供一個強有力的監管手段。

2.1 建設目標

通過獲取垃圾焚燒發電廠主要工況監控數據，關聯過程數據、狀態數據、排污數據，進行數據有效性分析，實現昆明市垃圾焚燒發電廠生產全過程實時監控。通過實時監控，將工況監控數據結合到企業的生產及污染治理設施的控制系統（DCS）[2]，優化企業生產、提高治污效率，提高企業守法積極性，督促企業更好的履行環境保護責任。

2.2 建設任務

主要包含建設垃圾焚燒發電廠工況實時數據接收與管理子系統、在線監控管理和移動執法子系統。實時數據采集與管理子系統通過分析垃圾焚燒廠端數采設備網絡結構與數據結構模式，建立與其工控系統的網絡連接和數據庫連接，定期采集工控機數據庫中的工況等監測數據，通過網絡傳輸[3]和數據庫技術，實現工況數據的實時采集與存儲；在線監控管理子系統實現在線監測數據的瀏覽、查詢（歷史信息）、統計分析、GIS展示、報警預報等功能；移動執法子系統實現移動式信息化系統的辦公管理、行政執法、應急響應和指揮、信息查詢等功能。

3 系統總體設計

3.1 系統總體架構

本系統總體框架由四個層面、三類服務對象共同構成，其中四個層面包括數據采集層、數據傳輸層、數據接收層、數據應用層；三類服務對象包括：云南省環保廳、昆明市環境保護局、昆明市城管局。

3.2 系統技術架構

本系統采用SOA面向服務的架構，整合原有系統及數據信息資源，實現系統可擴展性，移植性，技術架構圖如2。

4 系統功能模塊設計

4.1 實時數據采集與管理子系統

通過分析垃圾焚燒發電廠數采設備網絡結構與數據結構模式，建立與其工控系統連接和數據庫連接，定期采集中控系統數據庫中的工控等數據，通過網絡傳輸及數據庫技術，實現工況數據的實時接收與存儲，主要包括監測數據建模，數據采集、傳輸、分析及規范的統一管理。在昆明市環保局監控指揮中心“數字環保”建設的基礎上[4]，對實時數據接收與管理平臺新建監測數據建模模塊，改造擴展數據協議管理、數據接入管理、分析結果管理、儀器反控協議模塊，從而整合垃圾焚燒發電廠工況數據的接入與管理。

4.2 污染源在線監控管理子系統

在線監控系統是在統一系統架構和統一數據中心平臺搭建起來，分為監控配置管理、監控應用、查詢與統計、系統管理與運維功能模塊，基于已有系統改造，新建工況數據集成與監控、GIS地圖監控功能模塊；改造擴展實時列表監控、實時曲線監控、實時報警監控、實時通訊監控、歷史數據查詢同統計、監測數據查詢、掉點數據查詢、警告數據查詢、數據曲線展示、統計分析、報表輸出、監測站點管理、權限管理、系統參數設置模塊。其功能結構如圖3。

4.3 移動執法系統

垃圾焚燒發電廠移動執法系統是在統一系統架構和統一數據中心平臺搭建起來，分為綜合查詢、現場監察取證、執法調度功能模塊，本次項目在環保通移動執法系統平臺上新建GIS空間查詢、移動監測數據接入、照片和錄像、錄音、監控調度功能模塊；改造擴展實時監測數據查詢、監測數據歷史曲線查詢、違法記錄查詢、排污許可證查詢、監察記錄、導航模塊；其他模塊直接使用。

5 關鍵技術及創新點

（1）采用深度學習方法建立垃圾焚燒發電廠過程工況數據與末端污染排放關聯分析模塊。系統基于深度學習，創新性的神經網絡學習方法應用于垃圾焚燒發電廠過程工況數據與末端污染排放數據之間的關聯性分析，為過程工況數據監控管理提供科學依據，建立監控規則。

（2）垃圾焚燒發電廠生產工藝流程及工況數據的三維可視化監控管理。系統利用GIS技術及三維建模技術，實現垃圾焚燒發電廠生產工藝流程及工況數據的三維可視化及管理，為工況數據瀏覽、查詢、分析提供可視化的操作。

6 結束語

對垃圾焚燒發電廠監管是環保部門和城管部門必須進行的一項長期工作，本系統的建設為垃圾焚燒發電廠監管部門提供了一套全新的監管手段，極大地提高了監管效率和預警預報能力。

參考文獻：

[1]林碧娜.生活垃圾焚燒發電廠二 英的健康風險影響評價[J].廣東化工，2017，44（14）：212+209.

[2]趙曉峰.基于垃圾發電廠DCS共享技術的軟件開發[D].華南理工大學，2010.

[3]胡鼎雄.多種通訊協議在大型垃圾焚燒發電廠的應用[D].華南理工大學，2014.

[4]李瑛玉.昆明市污染源在線監控系統設計與實現[D].云南大學，2013.

[5]徐賽華.污染源在線監測監控系統的設計與實現[J].綿陽師范學院學報，2009（02）.

[6]高寧博，李愛民，陳茗.城市垃圾焚燒過程中主要污染物的生成和控制[J].電站系統工程，2006（01）.

[7]秦宇飛，白焰，張菊軍，等.垃圾焚燒發電廠環境監測系統的設計與實現[J].熱力發電，2010（10）.