污染企業生產過程實時動態監管系統的設計與實現

文_盧朝暉 應俊杰

1.浙江力嘉電子科技有限公司 2.紹興市生態環境局諸暨分局

環保部門利用現有的污染源在線監測監控系統，基本上實現了對污染企業的達標排放監管。但企業在生產過程中，由于治污工藝存在問題，治污設施處理能力不足，導致某些不良企業繞過排放口監管偷排漏排的現象屢有發生，而目前的監管方式難以做出應對。因此，需要對生產過程進行環保監管，對生產工況數據進行實時采集和建模分析，從而對企業生產時不開污染治理設施、污染治理能力不足、水污染企業偷漏排等行為進行預警，并結合視頻數據進行證據固定，實現環保監管前移的目標。

1 系統目標

建立一個集成化、可視化、智能化的污染企業生產過程實時動態監管系統，真正實現對污染企業生產過程污染治理的全時、全過程無人值守監管，在企業末端污染物排放監管的基礎上，進一步將環保監管能力延伸至企業生產過程，從而實現了環保監管前移，提高環保部門的實時監管能力。

針對大氣污染企業，根據不同企業的生產工藝，實時采集企業主要生產設備的生產工況，以及主要環保治理設備的運行工況等數據，建立數學模型分析數據之間的關系，智能判別企業在生產過程中未按規定啟動環保治理設施、環保治理設施處理能力與生產能力不相適應的情況，自動向環保監管部門發出預警信息。

針對水污染企業，以企業動態水平衡為依據，實時采集企業外部總采水量、關鍵節點的用水量、中水回用量以及廢水排放量、企業生產用電量等數據，建立數學模型分析數據之間的關系，智能判別企業在生產過程中的偷、漏排污水行為，自動向環保監管部門發出預警信息。

2 系統結構

系統分為現場采集系統、通訊網絡、監控中心平臺和應用服務系統四部分。現場采集系統根據不同的生產設備，采用不同的傳感器，采集流量、電流、電壓以及主功率等數據，并通過現場總線，按照一定的數據編碼規則上傳至現場數據終端匯總。通訊網絡實現了現場采集系統和監控中心平臺之間的數據傳輸，根據實際情況采用有線或無線傳輸方式。監控中心平臺由通信服務器、數據服務器和應用服務器組成。通信服務器實時接收數據并進行分析，將數據及預警信息實時發送到監控終端顯示，同時上傳至數據服務器保存。數據服務器和應用服務器負責所有工況數據的統一存儲、分析和展示。應用服務系統中的監控終端及執法終端可對歷史數據進行查詢、統計、分析，并同報警終端一起接收即時預警信息。

3 系統功能設計

3.1 企業工藝流程系統

不同的企業有不同的工藝流程，利用本系統可以繪制不同企業的工藝流程，直觀表示企業的主要生產設備、關鍵的環保治理設備以及相應的生產工藝流程。

3.2 現場數據采集系統

針對企業的生產工藝流程，利用相應的傳感器，實時采集設備的用電量、用水量等工況數據。

3.3 現場數據傳輸系統

采用現場混合組網方式，利用無線及光纖，將現場傳感器數據上傳至企業在線監測機房匯聚，而后通過光纖上傳至環保局監管中心。

3.4 數據存儲系統

環保局監管平臺存儲實時上傳的數據。

3.5 數據分析及預警系統

根據系統建立的數據模型，對上傳的企業數據進行分析，主要是針對三類狀態發出預警：①生產過程中未開啟相應的環保治理設備；②生產過程中環保治理設施能力不足；③水污染企業有疑似偷漏排行為。

3.6 預警信息告警及發布系統

系統一旦發現有預警信息，即在環保局值班中心發出語音報警信號，并將預警信息實時發布至相關人員的手機上。

3.7 預警信息查證系統

系統自動記錄預警時刻點前后2小時采集到的實時數據（包括安裝在企業現場該時段內的視頻數據）作為證據保存，并提交相應的人員進行查證處理，系統跟蹤記錄該預警信息的查證過程，直至結案。

3.8 移動執法終端

移動執法終端APP支持Android及iOS系統，執法人員利用移動執法終端可進行企業查詢、報警、故障查詢等操作，方便實時監控數據和現場執法。

4 核心功能實現

不同的企業有不同的生產工藝、不同的生產設備以及不同的環保設施，應根據每一家企業的實際生產工藝提出不同的解決方案。

4.1 水污染企業解決方案

主要的監管重點在于各設施的運行工況。針對水污染企業，其主要污染原因一是生產過程中的廢水未能進入廢水管道進行處理；二是埋設暗管進行偷排。兩者的監管重點均在于實時分析企業外部采水量、中水回用量以及廢水排放量之間的關系。

利用大數據分析技術，建立企業總采水量、中水回用量、廢水排放量之間的數學關系模型，根據實際采集到的水量數據，對偏離正常關系模型的數據發出預警信息。

4.2 大氣污染企業解決方案

大氣污染企業污染的主要原因為：一是生產過程中所產生的廢氣未通過廢氣管道進入污染治理設施；二是生產過程未啟動相應的治污設施，或者治污設施處理能力不足。前者主要的監管重點在于生產車間的引風機及相應的風管，后者主要的監管重點在于各設施的運行工況。

利用大數據分析技術，建立生產設備工況、治污設備工況、引風設備工況之間數學關系模型，根據實際采集到的工況數據，對偏離正常關系模型的數據發出預警信息。

4.3 可視化監控和預警實現方案

系統以可視化的方式展示各個企業的工藝流程圖、數據采集設備等，并提供企業的廠區平面布置圖，實時顯示各設備運行工況，有助于監管人員更清晰地定位發出報警的生產車間及設備，并直觀了解預警信息。

系統以可視化的方式顯示預警信息，顯示生產設備開啟時間和對應環保設施開啟時間，若兩者之間的時間差超過固定時效，或引風機功率與設備功率之比低于設定的閾值，則自動發出預警。

5 結語

本系統通過對污染企業生產過程實行動態監管，達到了對污染企業用水量、廢水排放量、設備工況和治污設備工況進行實時監管的目的，從而實現“點末端監控”向“全過程監控”的轉變，最大程度地減少企業生產過程中的環保違規行為，徹底打消企業違規生產的僥幸心理，從而保證動態監管數據真實、準確、有效地反映企業實際生產和減排情況。通過本系統的預警信息，可精準定位問題企業，為提高環保部門執法效率提供了有力的技術支持，生產過程實時動態監控必將成為環保自動監控管理的發展趨勢。