環境監測綜合管理系統在鋼鐵企業的研發與應用

袁偉

摘 要：環境監測綜合管理系統主要是針對鋼鐵企業內部環境管理需求開發的，使用方便，操作簡單。系統突破了環境管理時間和地域上的限制，最大程度為企業提供了實時的、客觀的、真實的環境監測信息和環保管理信息。包括“環境在線監測數據實時采集、傳輸、存儲”，“遠程可視化、多形式直觀展示”，“超標報警、超限預警和數據異常報警”，“數據分析和報表統計”以及“信息發布”等技術的研發和應用。

關鍵詞：污染；鋼鐵企業；環境監測；管理

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）05-0003-02

0 前言

近年來，企業環保問題成為了重點關注的問題，我國在大力發展經濟的同時，環境污染對人類的生態環境造成了極大的破壞，鋼鐵企業是耗能大戶，也是污染大戶，急需一套適合鋼鐵企業的環境監測綜合管理系統對污染源進行有效管理和控制。

基于物聯網技術架構建立的建設環保綜合監管系統，一方面，提升了鋼鐵企業的綜合環保信息服務水平，及時監測并發布各類環保信息，從日常的環保信息管理實現自動化、規范化，另一方面，系統對突發事件的監控，科學、高效應變突發事件，利用網絡技術，形成綜合信息系統。

1 系統架構及功能

本系統從切實滿足鋼鐵企業環保管理實際需求出發，整合在線監控、視頻監控等多種監測數據，基于向下逐級落實、向上層層監管的管理理念和大數據的分析方法，通過環境在線監測數據的實時采集、傳輸、存儲技術提供海量數據；通過數據庫關聯、可視化技術實現數據的遠程、直觀查看；通過層級關聯和權限控制確保環保事件的及時報警和精準定位，追溯事件的處理流程；進一步，利用大屏信息發布，發揮公眾監督作用。通過以上功能的耦合應用，避免企業環保事件發生，提供管理決策支持依據，減少企業經濟損失，實現環保與效益同步共贏。

1.1 技術方案

系統采用B/S結構，分層架構、所有接口都支持WebService標準，關系數據庫，實時數據庫，緩存數據庫，開發框架為SpringMVC，開發語言為Java。提供可視化的表單定制工具，實現各類表單自定義，并實現用戶、權限統一管理，一站式登錄，具備較強的系統安全性和災難恢復能力。系統還具有靈活的擴展性和良好的可移植性，充分考慮了今后的橫向和縱向的平滑擴張能力。

1.2 系統整體架構

環境監測綜合管理系統是對企業污染源排放進行實時監控、分析、預警和管理的一體化環保信息監管系統，其總體結構是按照分層思想來設計和實現的，這種結構不僅能較好地實現建設任務的分解，以便整個系統的建設任務能夠在明確接口定義的基礎上進行并行建設，縮短整體建設周期，還能在接口保持不變的前提下保證系統對各層基礎技術的發展具有良好的適應性，并能較好地體現以數據獲取和整合為核心的理念。具體來說，環境在線監控管理系統以污染源在線數據、工況數據、視頻數據、設備數據等的實時數據庫和關系數據為基礎，采用純B/S構架，及以企業環境監控中心為核心的樹狀拓撲結構，利用現場采集設備從生產控制系統中采集各種數據，通過有線或無線傳輸到企業監控中心的數據庫并進行數據分析和處理，系統架構如圖1所示。

1.3 系統功能實現

1.3.1 實時數據

實時數據主要有3種展現和管理形式：

（1）展示鋼鐵企業污染源實時趨勢和歷史趨勢；（2）對企業污染源治理過程進行實時監控管理；（3）對實時數據顯示狀態進行管理。

實時數據分為正常數據、超標報警數據及異常數據。數據狀態不同，相對于顯示的顏色不同，方便用戶區分和查看，做到所有數據狀態一目了然。用戶還可以進行自定義條件查詢，對自己崗位關心的污染源進行進行針對性查詢。

用戶以曲線圖的方式查看實時趨勢，方便用戶掌握各污染源監測因子數據的實時變化趨勢，并做出相對應的應急方案。默認情況下，實時趨勢顯示的是污染源當前監測數據的實時趨勢曲線。

1.3.2 自定義數據查看

系統可以對當前實時數據、歷史數據以及原始數據進行條件查詢。系統也支持多條件綜合查詢，對數據進行多條件查詢，包括起始時間和結束時間監測因子、監測站室、監測區域等。

用戶可按廠區、部門、排口，時間等條件查詢在線監測數據。可顯示區間狀態，包括正常和報警兩種，當所選時間段內出現過報警，狀態即為報警，點擊“報警”可鏈接到報警查詢界面查看詳情；區間的平均值、最大值、最小值。

1.3.3 報警管理

根據報警原因可分為：超限預警、超標報警、故障報警、數據缺失報警等。系統會顯示報警類型、報警級別（紅色預警；橙色預警、黃色預警）、報警是否被確認、報警開始時間、報警結束時間、處理狀態（包括未處理、處理中、已處理，并以不同顏色表示）以及報警處理人員等，并可以將一段時間內的報警信息匯總形成報警快報。

系統將提供報警查詢面板，供用戶在此查閱任意時間段、某個或全部監測站點的活動報警、歷史報警，或是結合報警級別、類別進行查詢，系統將顯示所有的報警信息。系統支持當報警發生，可以調取相應站點視頻進行查看。

1.3.4 污染源數據分析

系統收集鋼鐵企業所有排污點位、污染源治理設施等環保相關數據，計算各項污染源數據的最小值、最大值和平均值等各類分析統計數據，實現同一類污染源數據進行橫向分析對比，根據污染物監測因子篩選條件，各監測因子進行數據分析對比。同一類污染源物在不同廠區或者不產線之間的環保數據分析對比，并以列表和圖形的方式展現分析對比結果，用不同的顏色代表相應的環保數據，（如紅色代表報警，綠色代表數據正常），提供圖形展示（餅狀圖、折線圖、柱形圖等）。支持以PDF格式進行分析結果打印。

1.3.5 數據統計報表

系統自動計算各監測項目的數據，生成廢氣廢水量分鐘報表、小時報表、日報表、周報表、月報表、年報表以及月污染天數統計報表等。生成的報表保存至服務器數據庫中，同時根據報表內容生成餅狀圖、折線圖、柱形圖等各類所需圖表，判斷重點污染源的各指標的超標情況，用戶可對環保數據自由組合，根據實際需求生成個性化訂制報表，也可以調整報表模板，生成自定義報表，并生成相應的文字描述等。報表模塊具有良好的擴展性。

報表可生成Excel、Word等格式，并根據用戶權限導出。

1.3.6 視頻監控

通過高清監控攝像機，可獲得監視范圍內24小時清晰的視頻圖像及音頻信息，輔助環保管理。以視頻監控為基礎，結合計算機控制技術，按區域、污染源重點監視點位進行視頻、圖像的實時點播，支持點播視頻、圖像的無級播放、圖像抓幀；實現云臺的遠程調控，控制攝像頭的向上、向下、右轉、左轉、停止等控制；同時支持攝像頭參數調節，實現視頻監控的視頻單口及多窗口同時播放、暫停播放、平移操作、圖像放大縮小操作；焦距調節、聚焦調節、色彩參數調節等功能。前端監控設備可對巡檢、視頻、系統日志等信息予以存儲和備份，用戶可在網絡系統中依據授權進行訪問。

1.3.7 基礎信息維護

基礎信息管理包括對視頻監控點和視頻設備的管理，提供增加、編輯、查詢和刪除的功能。增加視頻監控點，需要關聯到污染源企業監控點和環境自動監測站的站點。視頻監控點的內容主要包括：視頻監控點名稱、點組名（視頻監控點分組）、通道編號、IP地址、PUID、監控點位置、啟用時間等。視頻設備直接在視頻監控點信息中添加，視頻設備的主要信息有：設備名稱、設備型號、生產廠商、啟用時間等?？蓪σ曨l監控點信息和設備信息進行編輯。提供企業名稱和站位名稱的查詢，查詢出滿足搜索條件所有視頻監控點信息。可進行多條刪除。

2 應用效果

充分了解污染源排放信息，擴大環保管理范圍：

（1）自系統運行來，共收集在線數據量190萬條，月統計各類報警數量90余條，設備故障得以及時處理，通過對這些數據的分析統計，企業對集團所屬各廠區、各部門、各排口的污染物排放情況有了充分、準確的了解，建立了企業污染源排放數據庫，為環保管理工作的高效開展打下了堅實的基礎。

（2）環保事件及時發現，處理效率大幅提高。自系統運行來，企業環保事件的發現時間縮短到2個小時以內，處理時間縮短到6小時以內，處理效率大幅提高，減少了企業的經濟損失。

（3）污染排放超標事件大幅減少。系統運行后，企業根據實際情況，對超限報警規則不斷進行優化，一方面減少了超限報警的數量，減輕了現場人員的工作量；更重要的，通過合理的超限報警規則，企業對可能出現排放超標情況進行了及時處理，大幅減少了企業污染排放總量和排放超標事件。

（4）管理考核工作精細化。通過該系統，實現了集團-廠區-部門-點檢人員的層層管理，實現了環保責任到人，考核依據精確。

3 結語

“環境監測綜合管理系統”符合鋼鐵企業環保管理需求，給在鋼鐵企業打造了一套量身訂制的污染源數據和業務管理流程，實現數字化管理，環保任務責任到人，環保事件有跡可循。自環境監測綜合管理系統應用后，企業污染物排放超標事件大幅下降，廢氣、廢水排放總量下降，徹底實現了鋼鐵企業污染物超標無人管的現象，為鋼鐵企業環境改善提供了穩定、堅實的數據支撐，提高了環保監督人員的工作效率。