河鋼承鋼環保監控系統設計與實施

吳 博

（承德鋼鐵集團有限公司，河北 承德 067000）

近年來，整個社會的環保意識顯著增強，國家也不斷出臺政策法規。在此背景下，企業對環境污染的治理也越來越重視。同時，環保部門存在人員短缺、監管能力不足等問題，因此，搭建一套全方位集數據、視頻、分析的一體化平臺迫在眉睫。這樣才能準確的獲取監測數據，并將其作為治理依據，對未達標排放的設備進行整改，從而深化工業污染治理工作，進一步改善空氣質量，做好環保工作。

1 環保監控范圍

大氣污染防治：大氣污染防治設備治理設施211臺套，主要監控產生大氣污染的生產工序流程及產排污節點，包括在線監測設備的視頻監控，設備運行參數實時監控，運行參數超標報警，以及對歷史運行參數的查詢功能，對于大氣污染的防治，可人工錄入大氣污染電子臺賬實現管理。

水污染防治：水污染防治設備治理設施35臺套，主要監控產生水污染的生產工序流程及產排污節點，包括在線監測設備的視頻監控，設備運行參數實時監控，特別對威立雅水系統運行參數進行超標報警，對于水污染的防治，可人工錄入水污染電子臺賬實現管理。

噪聲污染防治：噪聲污染防治設備治理設施144臺套，主要監控產生噪聲污染的生產工序流程及產排污節點，包括在線監測設備的視頻監控，監測數據的實時顯示。對于噪聲污染的防治，可人工錄入噪聲污染電子臺賬實現管理。

固廢管理信息：固廢管理信息主要監控產生固廢污染的生產工序流程及產排污節點，以電子報表的形式記錄固廢產生利用情況、處置處理情況和危險廢物產生情況實現管理。

2 環保監控系統架構

環保監控斜體包括基礎：自動化設備（PLC、智能儀表）、采集模塊（隔離網關、串口服務器）、以太網絡和監控計算機。在計算機實時監控各生產工序流程及產排污節點數據，顯示監控點設備運行狀態，視頻監控設備運行環境，對異常信息進行預警和自動報警。

四層結構：基礎自動化層（應用設備層）、數據交換層、存儲計算層、集中監控層。采用兩級網絡隔離的結構確保數據安全，實現各生產工序流程及產排污節點狀態集中可控。

最底層為基礎自動化層，其終端設備包括PLC和智能儀表，用于采集各生產工序流程及產排污節點的基礎環保數據。PLC帶有以太網模塊，具備以太網通信功能，通過二級網絡將PLC所采集到的數字量和模擬量信號進行輸出，完成PLC對環保數據的基礎采集。智能儀表可完成速度、流量、溫度、壓力的測量和顯示，帶有RS485/232端口，具備MODBUS協議輸出，配合各類信號檢測元件，可實現智能儀表對環保數據的基礎采集。

圖1 環保監控系統架構圖

第二層為數據交換層，主要負責提取PLC、智能儀表采集數據，隔離二三級網絡。該層設備主要包括串口服務器和隔離網關。串口服務器利用虛擬串口的方式，將串口數據轉換為網絡數據，增加串口服務器將RS485/232數據轉換為以太網數據輸出，再接入隔離網關。隔離網關解決了工業控制網絡安全接入信息網絡以及子系統之間的網絡安全防護問題，通過內嵌的高性能工業通信軟件，支持OPC、MODBUS、DNP3等主流工業通信標準。利用隔離網關統一提取PLC和智能儀表采集數據，實現二、三級網絡數據交換。

第三層為存儲計算層，實現數據管理及數據計算兩大功能，包括數據庫和服務器兩部分。數據庫分為實時數據庫和關系數據庫，實時數據庫可在線存儲每個環保工藝過程點的實時數據。關系數據庫選用市場上應用較廣泛的ORACLE 數據庫軟件。服務器是環保監控平臺軟件運行的基礎平臺，數據庫和服務器支撐著整個環保監控平臺的軟件運行，是環保監控系統的核心層。

最后一層為集中監控層，通過計算機終端實時監控各生產工序流程及產排污節點數據，顯示監控點設備運行狀態，視頻監控設備運行環境，對異常信息進行預警和自動報警，遠程、動態、集中的展現公司環保系統運行狀況。

3 數據接口方案

河鋼承鋼環保系統接口軟件采用實時數據庫同步、WebService接口、視頻監控平臺三種方案設計。針對不同的數據傳輸，環保設備運行狀態數據采用實時數據庫同步方式，環保實時數據，報表數據采用WebService接口方式，視頻信號采用視頻監控平臺方式。

實時數據庫接口方案：各分廠設備運行狀態數據來自于現場的PLC、DCS實時采集，這部分數據需由各分廠將PLC、DCS現場實時采集數據接入到實時數據庫中。為同步各分廠實時數據，公司部署一套實時數據庫，實現設備運行狀態數據提取。

環保實時數據提取方案：各分廠環保實時數據來自于各分廠的環保監控系統，系統均具有存儲數據庫且具備聯網條件。按公司系統要求，部署WebService接口程序并按照統一的數據標準格式提供環保實時數據Web服務，各分廠需將各自的環保監控系統通過內部聯網接入到一臺能夠連接公司四級網絡的服務器中，開發部署對應的接口請求程序，按指定數據標準格式提供環保實時數據，實現環保實時數據提取。

報表數據提取：按照公司統一制定的報表Excel模板，及時生成調差后的報表數據。

4 環保監控系統功能

（1）環保系統運行數據監控。運行數據包括產生多種介質污染的生產工序流程及產排污節點，根據介質不同，可分為大氣污染、水污染、噪聲污染、固廢污染和放射源污染。根據不同的生產工序和不同介質，實時顯示系統產排污數據信息，實現遠程數據監控。

圖2 環保系統運行數據監控圖

（2）狀態預警和故障報警。通過設置環保設備運行參數、設備運行參數上下限閾值，系統自動比較當前實時采集值和系統設定閾值，超過系統設定閾值的數據點，系統以圖片、聲音、文字等多種方式顯示報警信息，并對報警信息進行記錄，直到報警解除為止。

（3）視頻記錄與自動抓拍。對于重要的環保設備監控點，現場安裝監控攝像頭，自動化中心自主進行開發，將視頻監控深度集成到系統中實現現場視頻排污自動診斷。并實現視頻自動存儲、視頻檢索、視頻回放等功能。將視頻顯示信號與報警信息連鎖，可實現視頻圖像自動抓拍功能。

（4）設備和運行狀態報表。系統自動記錄設備運行狀態，按周期、頻率、類別等分類生成設備運行狀態報表。通過報表分析，了解設備在某段時間的運行狀態、趨勢，采取有效措施進行預防。達到設備自動點檢的目的，為環保設備的故障預判提供數據支撐。

（5）數據存儲與分析。環保系統運行數據和設備運行參數按照設定周期自動保存，實現歷史運行數據的存儲。對設備運行數據生成歷史曲線，直觀顯示設備運行狀態。通過環比、同比等方式進行數據分析，為提升環保管理水平提供依據。

5 結語

隨著人們環保意識的提升，企業對環境污染的治理顯得尤為必要。通過信息化手段加強環保治理，能有效提升監管力度同時降低監管人員勞動強度。因此，大力推行環保監控系統是一項提升環保監管水平的有效方法。