污染源排放過程（工況）自動監控系統的設計思路

王華平 李斌

【摘要】建設污染源排放過程（工況）自動監控系統，對污染物排放企業的重要生產工況過程進行全過程的監控，通過對采集的數據進行邏輯性和合理性的分析，由此判斷數據的正確與否。本文將試點選取污水處理廠、火電廠探討設計染源排放過程（工況）自動監控系統的思路。

【關鍵詞】污染源? 工況數據? 通訊傳輸? 應用平臺

一、前言

2020年5月中國環境保護產業協會批準《固定污染源煙氣排放過程（工況）監控系統安裝及驗收技術指南》（T/CAEPI 25—2020），為污染源排放過程（工況）自動監控系統的設計和建設提供了依據和標準。

實際上環保部辦公廳早在2000年末就明確要求：一、日處理能力大于2萬噸的城鎮污水處理廠都必須安裝完成中控系統，實施監控進出污水處理廠的水量和水質主要指標、鼓風機電流、鼓風量、曝氣設備的運行狀況、曝氣池的溶解氧濃度、污泥濃度、濾池堵塞率等數據，并能隨機調閱核查期內上述運行指標數據及趨勢曲線，相關數據至少保存一年以上，作為核算主要污染物減排量的重要依據。二、所有脫硫設施必須安裝完成分布式控制系統，實時監控脫硫系統的運行情況。

二、設計目標

本污染源排放過程（工況）自動監控系統項目的設計目標如下：

（1）建立企業端污染源排放過程（工況）監控系統，實現企業端污染產生、污染治理、污染排放全過程數據的監測、采集傳輸、現場應用，有效判斷污染治理過程運行是否正常，督促企業治污設施穩定正常運行。

（2）建立中心端污染源排放過程（工況）監管平臺，實現中心端對企業現場污染全過程的實時監控、數據管理、工況核定（數據應用）、數據判定（數據合理性分析）、統計分析等功能，并能與原有污染源在線數據進行數據對接，實現污染治理設施運行狀態分析、排放數據真實性判定。為總量核定、環境執法、環境管理提供科學的依據。

三、設計內容

本文設計范圍僅含試點企業的污染物自動監控前端系統的功能設計;上級監控中心建設平臺通訊及應用軟件功能的設計。

設計基本思想是：通過污染源排放過程（工況）監控系統的建立，設立排污系統設施運行模型，提取出具有代表意義的運行工況參數，從而全面掌握設施運行的狀態。從設施運行過程中工況參數之間動態關聯的邏輯關系，來進行相關數據驗證和判斷，分析出設備運行的狀態。例如：火電廠煙氣脫硫機組的負荷和鍋爐煙氣出口流量、脫硫煙氣入口流量、煙囪煙氣出口流量之間有線性關系。污水處理處理廠的提升泵的總功率和進水量也呈一定的線性關系。如發現異常，即進行報警處理。然后進一步判斷異常的產生是主觀還是客觀原因。不合邏輯的異常情況，在很大程度上是人為惡意的因素。據此，環保監測部門具有了判定違法、違規排放的第一手材料。

本項目設計要求為采用JAVA平臺開發，以實時數據庫為基礎，采用B/S構架，在業務范圍上，涵蓋試點污染源監控企業，在部署上，采用以監控中心為核心的樹狀拓撲結構。現場采集設備從生產及治污控制系統中采集工況過程數據，通過有限或無線網絡傳輸到監控中心的工況過程數據庫中，數據經過分析和處理后，供區域各環保部門使用。整體軟件系統結構分為三層：前端數采層、通訊傳輸層、應用平臺層。

前端數采層主要負責工況數據的采集、存儲和轉發、補發、重發。由現場端監控系統從企業生產設施/治理設施采集其運行參數和電氣參數，同時也可以采集企業中央控制系統（DCS系統、PLC系統、在線監測系統等）中的相關參數，并通過通訊設備存儲到現場端監控系統中。

通訊傳輸層位于工況前端與監控中心之間，由網絡通信模塊組成。主要負責工況前端所有過程數據、監測數據、生產數據發送和監控中心的數據接收。現場端和監控中心之間的數據傳輸通過網絡層實現，由光纖、交換機、路由器等網絡通信模塊組成，主要負責工況前端的數據發送及監控中心的數據接收。

應用平臺層位于監控中心，由實時數據庫和關系數據庫組成，主要負責工況數據的統一存儲。監控中心主要負責匯總試點企業的工況數據，并由分析統計平臺對工況數據做分析及統計，最終提供一系列的功能模塊，包括實時工況監控，工況數據分析，統計和環境執法、排污收費、總量核算等數據應用。

四、結語

若本設計得以實現，則試點的污水處理廠、火電廠將在現有末端監控的基礎上，對每個污染治理工藝過程實施監控，采集污染治理設施的運行參數及污染物產生過程參數，建立過程與排放數據的邏輯關系，發現治污設施工藝參數異常、設施不正常運行等問題，及時進行預警，預防違法排污行為，避免重大污染事故發生。此外，建設成功的工況監控系統與末端自動監控系統互為支撐、互相驗證，工況監控數據可以有效地驗證污染物排放數據的真實性，確保污染物排放數據真實可靠。這樣一來不僅有效遏制了企業監控數據弄虛作假行為，也促進和引導排污企業積極主動進行污染治理，有限地管理和減少污染物排放。工況監控數據可作為監控數據審核、計算、應用的重要依據，可以全面提升監控數據分析研判能力，為環境執法和排污收費等環保工作提供有力的依據，也為環境保護制定相關工作政策提供了重要的參考內容。

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作者簡介：王華平（1964-），男，學士，高級工程師，研究方向：電氣自動化。