普光氣田環境監測信息管理系統應用趨勢分析

鄒鳳，衛麗霞，李風山，程秋華，徐麗芳，常曉威

1.中國石化中原油田分公司 技術監測中心（河南 濮陽457001）2.中國石化中原油田分公司 濮城采油廠（河南 濮陽457532）

普光環境監測信息管理系統是由中原油田技術監測中心標準化研究所開發，在技術監測中心普光環境監測分站應用，主要用于普光酸性氣田生產作業區、生活區行監測、各類委托監測與應急監測業務，監測類別包括水和廢水、環境空氣、噪聲、固體廢物、土壤、生態6類，共50個監測項目的監測分析工作并負責統計各類監測報表，分析生產對環境的影響。從2015年開發、應用、改進以來為HSSE管理部提供各種環境監測數據，為決策提供技術支撐，對環境污染事故的發生起到預警作用，促進生產區和生活區保持環境自然質量。下面對環境監測信息管理系統流程和應用進行分析。

1 環境監測系統流程介紹

普光環境監測信息管理系統運行界面如圖1所示，主要應用如下。

1.1 環境監測業務流程的管理與數據分析處理

普光環保站監測業務有例行、委托、應急3類，全過程的數據表格錄入、計算、管理，需要設計的數據表格共計79張，如原始記錄表格有任務通知單CX∕27BGa、應急監測受理單CX∕04-BGb、委托監測合同書CX∕04-BGa等；按監測介質或對象分類，有水和廢水、固體廢物、土壤、大氣、噪聲和生態6類共50個監測項目[1]。如：水和廢水一類中有水溫、pH值、電導率、溶解氧、化學需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、六價鉻、石油類、硫化物、五日生化需氧量（BOD5）、硫酸鹽、銅、鉛、鋅、鎘、鐵、錳、氯化物、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、揮發酚、高錳酸鹽指數、色度、懸浮物、總鉻、總硬度、總磷、總氮28個監測項目；表單中數據驗證、計算、吸光度標準曲線回歸等大量分析處理任務設計在數據提交前的客戶端進行處理，準確無誤的數據才可上傳到服務器中存儲，以減輕應用服務器的壓力，減少網絡帶寬的占用。

圖1 普光環境監測信息管理系統

各種復雜的統計數據可采用JSON數據格式傳輸到客戶端，在客戶端重新封裝成所需的報表，也可以在服務器端直接生成Excel文件發送到客戶端。

每一表格都是獨立的功能模塊，各功能模塊均掛接在可以自由定義的工作流程步驟下，統一進行鏈接、導航。

1.2 監測數據查詢統計

1.2.1 監測數據查詢功能劃分

原始記錄查詢、監測報告（分析結果報告單）查詢。監測報告查詢、原始記錄查詢均可通過關鍵性的字段進行快速查詢，如任務名稱（例行監測、應急監測、委托監測等）、受檢單位、報告編號、任務通知單號等。

1.2.2 監測業務報表

按要求將多種數據來源的信息自動統計生成各類環保監測業務報表，有監測報告、分析結果報告單、《月度監測結果匯總表》《年度監測結果匯總表》《監測地點統計表》《各監測項目環境質量標準》《各監測地點年度污染綜合指數比較》等14種報表。

以上報表自動生成后由質量監督員審核（初審），經授權人（環保站內部人員）簽字（電子簽名）審核后僅具備打印、查詢、導出等功能，設置有效性檢驗規則，保證數據有效。

1.3 環境變化趨勢分析

環境監測信息管理系統可以對環境監測的歷史數據進行分析對比，形成所有重要監測點位的監測數據變化趨勢圖。

趨勢分析圖的源數據來源于原始記錄、監測報告（監測分析報告單），選擇其中環境敏感項目做趨勢分析，確定以下幾類：水和廢水、環境空氣、噪聲、土壤、固體廢物、生態。

例如，水和廢水趨勢圖包含：同一時間段內，河流沿程監測數據變化趨勢圖；同一時間段內，各監測地點監測數據對比圖；各監測地點年度監測數據趨勢圖；各監測地點年度污染綜合指數對比圖；各監測地點年度污染因子平均污染指數對比圖；各監測地點年度污染指數對比圖；地表水年度監測斷面水質對比圖。圖2為普光氣田后巴河主要污染因子濃度圖。

圖2 普光氣田后巴河主要污染因子濃度圖

1.4 污染源實時連續在線監測數據查詢分析

通過局域網從現場安裝的在線監測儀表采集或從分公司統一的OPC實時服務器獲取實時監測數據，分類存儲，供環境監測信息管理系統實現在線監測信息的分析查詢、統計，對異常數據進行跟蹤，及時報警、預警。圖3為普光氣田凈化廠二聯合一系列二氧化硫報警、預警設置。

圖3 普光氣田凈化廠二聯合一系列二氧化硫的報警、預警設置

1.5 環境監測資質、從業人員信息管理

分公司內部從事環境監測及相關業務的資質，以及實驗室能力認證、人員、取證等信息管理。其中包括：環境監測實驗室認證信息管理、普光環境監測站人員情況表、普光環境監測站人員情況匯總表、人員培訓記錄表、取證信息、資質管理臺賬，監測技術人員的基本信息，并對其實現動態管理。

2 普光環境監測系統應用趨勢分析

普光環境監測系統運行以來，經過3次改進，其更加適用于現場及實驗室，現在從以下4個方面進行應用分析。

2.1 環境監測全過程數據化

普光環境監測系統兼容普光分公司數字化氣田數據庫，遵循氣田數據庫標準設計。與分公司現有其他管理系統（如：標準管理體系、計量器具管理等系統）相匹配，能互相兼容，實現數據共享。

2.1.1 數據共享

數據共享可以讓遠在中原的環境管理部門在辦公室能夠讀取所需的環境監測數據，對監測點年、月之間分析和比對，進行每年的環境現狀分析，得出未來環境的可行性預測，再根據國家、中石化和普光分公司的管理要求和區域內生產、設備情況，制訂明年污染物削減計劃，確定例行監測分布點和頻率。

2.1.2 大數據的應用

當前環境監測工作已進入大變革時代，從思維方式上更關注人、環境、社會相互關系；從工作模式上更基于量化、創新、挖掘的視角來回應環保新挑戰，亟需整合社會各方面資源對環境問題進行多元協同治理，而這正是“大數據”技術發揮作用的空間。

基于“大數據”技術,普光環境監測系統的數據庫可連接國家、中石化環境監測大數據中心，突破傳統關系型數據庫局限性，搭建環境監測大數據技術框架。運用大數據采集與預處理、大數據存儲與管理、大數據計算、大數據分析與挖掘、大數據可視化分析等核心技術,實現環境質量綜合評價技術的新突破：①提升環境狀況綜合預警能力；②應用大數據可視化技術,提高科學決策水平；③提高人體健康風險評價能力；④建立環保輿情分析云平臺,提升公眾服務能力。

2.2 環境監測數據過程的應用

環境監測系統可以實現：①環境監測數據校驗；②有效數字修約及運算，滿足有效數位的判斷、數值的修約及取舍規則、運算規則；③在地理信息圖上標注出監測點位（基于安信GIS系統），并能夠自主查詢環境監測趨勢分析圖；④實現在線污染源實時監測，對異常數據進行跟蹤，及時報警、預警。下面進行分類分析。

2.2.1 環境監測數據校驗

環境監測數據審核是環境監測過程中各環節的最終環節,也是保證工作質量的重要環節。環境監測數據審核工作量大且受個體水平的影響,本系統綜合環境監測數據審核的依據、環境監測數據審核工作重點以及數據合理性分析方法,代替人工分析，提高數據審核工作質量和效率，為環境管理和環境科學研究提供快速查詢。

2.2.2 有效數字修約及運算

根據國家標準數值修約規則GB∕T 8170—2008相關內容[2]，加上儀器設備、監測項目本身的要求等全面的符合監測流程的需求，由環境監測信息管理系統實現對數值自動修約，得到的結果準確有效[3]。

2.2.3 環境監測趨勢分析圖

環境監測信息管理系統對環境監測數據進行自動對比，利用GIS技術形成各監測點環境監測項目的變化趨勢圖，實現在地理信息圖上標注出監測點位（基于安信GIS系統），并同時自主查詢環境監測趨勢分析圖。

2.2.4 實時報警、預警

實現在線污染源實時監測，對異常數據進行跟蹤，及時報警、預警，對超限監測點項目進行重點跟蹤監測，同時給定義相關負責人發送信息提醒，實現快速反應機制，減少環境污染事故的發生。

2.3 生態跟蹤監測

由于普光氣田天然氣含硫化氫，地質結構的特殊和生物多樣性的特性，根據環境保護的要求，進行生態跟蹤監測，建立生態樣方、各種種植污染物敏感植物。每年生態跟蹤監測約完成植物樣品900個，土壤樣品150個左右。監測項目有：植物pH值、植物硫、植物葉綠素，土壤pH值、土壤有效硫、土壤有機質等[3]。每次數據都及時錄入環境監測系統，數據的累積形成基礎數據庫，為生態項目科研的開展及標準制訂打下堅實的基礎。

2.4 污染源監測

污染源調查，包含普光氣田污染源、氣田周邊水質、大氣等，每年完成監測任務280多點次，獲得監測數據2 000多個，分類存入數據庫，為全面掌握普光氣田各類污染源產排污情況和污染物排放情況，為普光氣田排污許可證、排污繳稅和環保決策提供科學依據[4]。

3 應用效果分析

普光環境監測信息管理系統通過對網絡資源、信息資源的有效整合，提高了環境信息網絡安全運行的能力；建立了普光氣田特有的環保系統電子政務和環境綜合管理業務應用平臺；通過對歷史數據的科學分析，形成環境變化趨勢圖，為環保決策的制定與實施提供科學依據。

3.1 提高工作效率

1）系統采用人機交互的方式，具有開放性及兼容性。軟件系統運行穩定，運行結果正確；監測項目等基礎數據表中的初始化數據齊全、準確，能夠滿足系統運行要求，最大限度地保證環境監測系統在使用過程的穩定。當使用過程中出現技術問題時，標準化研究所的網絡技術人員進行遠程指導和解決，從而確保使用過程的安全，為環境監測過程數據有效錄入提供技術支撐。

2）系統中監測原始記錄受控率為100%。環境監測技術人員及時準確地錄入50個監測項目的原始記錄，數據庫為環境監測質量控制保存第一手資料，可快速溯源。

3）環境監測數據處理準確率為100%。由于環境監測數據要求高，要達到微量和痕量分析，加上環境中污染物的瞬息變化，就要求環境監測數據出具的時間要短。環境監測系統中數據處理模塊解決這個問題，且數據處理準確率達100%，為環境監測質量控制水平的提高助力。

4）環境變化線性圖與實際環境變化趨勢符合率100%。如“環境庫茲涅茨曲線”，不僅找出了經濟增長與環境質量間的經驗性變化關系，而且揭示出了經濟發展與環境質量關系背后的一個“黃金定律”[5]。

環境監測信息系統可使環境變化線性圖與實際環境變化趨勢符合率達100%，管理者可以直觀看出普光分公司生產發展、人口增加、經濟總量與環境質量間的經驗性變化關系，為環境管理提供理論依據。

3.2 運行效果

該系統建立運行后，環境監測管理部門可便捷掌握每一批監測樣品的監測情況；可根據環境變化趨勢圖直觀地了解每個監測地點在各個時間段內環境變化的趨勢走向，實現環境監測工作的自動化管理。

以普光環境監測分站2017年的監測工作為例，全年共完成監測任務2 846點次，獲得監測數據11 490項。這些數據全部存入數據庫中，可以隨時調用。對未開展例行監測的污染源凈化廠、集氣站無組織排放監測站廠（5個）共84個數據進行補充監測，約占全部數據的0.2%，此項每年可節約成本約1 200萬元。還有每年污染源調查、環境質量報告書、實驗室認證復審等都要依據信息系統的數據，在國家實驗室認證認可中，遇到不符合項，可進行溯源，快速查找不符合項出現的原因。

普光環境監測系統運行，使得監測站內部環境監測更加快捷，數據精確性得到提高，質量控制全過程更加精準，達到精準溯源，提高工作效率。同時為普光環境保護積累了大量的基礎數據，為環境管理部門的決策提供技術支撐，節約成本，創造了可觀的經濟社會效益，為普光環境質量的提高起著積極的推動作用，。