中小型企業治污設施智能聯動控制系統及應用

景占浩，吳澤凱，楊瑞芳，王恒源

（1.河南星火源科技有限公司，鄭州 450000；2.河南省環境保護產業協會，鄭州 450000；3.鄭州富銘環保科技股份有限公司，鄭州 450000）

在智能化信息化時代下，治污設施智能聯動控制系統充分融合了先進的物聯網、信息化、云計算技術等，可及時為污染企業提供更加精準的治污措施，并且在聯動控制系統中能夠對污染物進行監控與預警，實現精準治污，避免污染物超標排放，提高中小型工業企業的治污水平[1]。

1 工業企業治污設施智能聯動控制系統設計方案

1.1 數據采集

在設計智能聯動控制系統時，既要考慮到中小型企業的接受能力，也要考慮到中小型企業的靈活管理方式。為此，智能聯動控制系統直接采用“物聯網+云平臺+智能終端或小程序（APP）”的形式，主要借助監測點的物聯網模塊來實現對企業治污設施與污染物監測數據的采集，及時將治污設施的各類參數通過物聯網模塊直接發送到云平臺系統中。在數據采集部分，結合工業企業的治理設施工藝、受控污染物情況等，對企業監測點進行布置，對核心過程參數與重點污染物進行重點監測，設置工藝過程參數與污染物數據采集設備，在設備的布置上重點考慮治理后污染物濃度的監測，根據治理后的數據來實時調整治污工藝。物聯網數據采集模塊也是整個系統實現的基礎，該模塊的設計是借助傳感器、控制器等設施來實現的，可對工業企業污染物的情況進行實時監測，并將采集到的數據信息發送至云平臺[2]。

1.2 數據傳輸

在整個智能聯動控制系統中，數據的傳輸模塊設計十分重要。數據傳輸主要是將數據采集模塊中采集到的治污設施相關運行參數與污染物排放數據進行傳輸，本系統的數據傳輸是借助第四代移動通信技術（4G）來實現的，可與智能聯動控制系統監控平臺進行通訊，實現在線監測目的。數據傳輸模塊負責數據的采集與存儲，數據采集模塊的存儲功能可解決網絡異常情況下的數據斷點續傳問題[3]。

1.3 數據控制

數據控制模塊是為企業治污提供聯動控制的操作邏輯，包含了前端物聯網模塊數據采集、云平臺分析和網頁端、預警終端數據監控預警分析的模塊，可實現對治污設施與污染物數據的全面監控[4]。在數據控制模塊中通過對治污設施參數與監測數據的控制，有助于工業企業治污設施長期穩定運行，實現污染物的達標排放。一旦出現污染物可能超標的情況，在設定的閾值內，預警預報終端、云平臺網頁端、手機APP端會直接預警，有助于企業對可能存在的超標排放現象進行及時處置。數據實時監控是實現動態化預警報警的主要部分，在數據控制中能夠及時對污染物數據進行監測，從而實現及時的預警報警。本系統能夠自動判定結果，提升系統的聯動控制準確性，更好地滿足企業精準治污、節能低碳的需求[5]。

2 工業企業治污設施智能聯動控制系統主要功能

2.1 治污設施運行參數及污染物實時監測功能

在系統當中能夠對工業企業的治污設施運行參數與污染物排放情況進行實時監測，并且將監測獲取到的數據信息傳輸至物聯網云平臺，在物聯網云平臺中能查看各項治污設施運行參數與污染源監控數據，可更加科學地指導企業選擇適合的治污設施運行模式。下圖為治污設施運行參數及污染物實時監測的程序圖。在監測過程中通過對工業企業的治污設備、工藝過程參數、電氣設備等進行監測點的設置，借助專業的過程參數監測儀器可實現對污染情況的實時監測，及時獲取動態化的監測數據，并上報物聯網云平臺。同時，可根據污染物種類的不同，來對治理工藝進行實時動態調整[6]。

污染物實時監測流程圖

2.2 數據分析與聯動控制功能

本系統可對治污設施進行實時聯動控制，重點分析治污設施與污染物濃度實時監測數據信息，通過數據分析，按照預先設定的污染物預警閾值，對污染物超標等級進行劃分與預警。預警分為數據超過設定閾值的預警、超過排放標準的超標報警及嚴重與工況邏輯不符的異常狀態報警。根據治污前后的受控污染物指標的監測數據，可實現對風機、水泵、加藥、噴淋、曝氣、過濾、推流等裝置的合理有效控制，同時確保在受控污染物達標排放的前提下，治污設施能節能低碳運行。治污設施根據治理工藝及受控污染物的排放限值，結合物聯網云平臺的大數據計算結果，可選擇節能運行模式、安全運行模式。中小型企業的治污設施多為手動控制，本系統的設計可實現通過小的物聯網模塊的數據傳送、邏輯運算與雙向反饋控制，解決治污設施的全自動化控制。在對治污設施與污染物的監測中，也能夠發現企業治污工作中存在的問題，進而有助于企業采取有針對性地措施確保達標排放。除此之外，在數據與治污設施的聯動控制中，能夠結合物聯網平臺的大數據分析結果，在系統中建立起人工智能（AI）學習模式的數據庫，對目前中小型企業可能存在的一些超標排放情況進行預警，實現精準治污、節能低碳治污[7]。

2.3 預警與報警功能

本系統預警的設定值低于數據超標報警值，預警采用聲光、語音短信預警，待監測值低于報警設定的閾值時，自動解除。當排放濃度超過有關法規允許排放限值時將引發報警，報警利用聲、光、語音在各種報警終端不間斷地進行，需要人工手動操作才能解除報警。在系統的預警與報警功能中，能夠通過物聯網電腦網頁端、手機APP 端、預警預報設備終端對企業整個治污過程存在的一些超限值、超標值、數據異常值進行預警或報警，在污染物排放數據與治污設備聯動過程中，也會對治污設施的核心運行參數的異常情況進行報警，核心運行參數有風機風量、變頻器頻率、溫度、加藥流量、曝氣量、溶解氧、濁度、pH值等。在本系統的報警中，首先是對治污系統運行異常情況進行報警，可以更好地保障系統的穩定運行；其次就是對污染物超標情況進行預警，以確保企業不會出現超標排放現象。在系統產生超標預警或報警之后，能夠生成污染物預警或超標報告，將相關的信息上傳給公司管理部門或管理人員，讓企業相關部門及時解決污染物超標情況[8]。

2.4 應急管理功能

系統的應急機制是根據治污設施相關核心參數與污染物的預警等級來制定的，結合治污設施的核心參數與污染物的超標情況，針對不同污染物超標類型，有針對性地制定治污設施運行方式和污染物減排措施。本系統的應急管理包含了啟動應急管理及應急預警功能，可將應急管理工作落實到整個治污過程中。在系統的支持下，可引導企業將一些影響達標排放、經常導致治污設施運行不穩定的治污設備進行更換，對企業落后的生產工藝、治污設施、監測設備進行更新。同時，系統可對企業生產設施、治污設施、污染物監測等情況進行分析，根據污染物治理設施應急反應時間的不同，設定不同的預警應急反應時間。除此之外，系統會根據污染物的報警情況，優先實施高等級的應急機制，從而提升系統應急機制水平[9]。

3 工業企業治污設施智能聯動控制系統的應用效果

3.1 提升企業對治污設施的運行管理水平

系統可借助污染物實時監測、數據分析、報警等功能，幫助中小企業及時獲取污染物信息，開展精準的治污工作，同時在系統當中實現了對整個治污設施與污染物的動態化實時監測，有助于實現污染物達標排放。系統借助數據與控制聯動功能，可對企業各方面的污染物治理情況進行分析，為企業的污染治理工作提供參考，有助于企業不斷提高治污管理水平。除此之外，系統可對污染源監控數據進行分析整理，建立治污設施運行參數與污染物監測數據的數據庫，為企業治污設施的長期穩定運行達標排放積累相關數據[10]。

3.2 提升企業的污染治理水平

系統不僅能真實體現治污設施運行數據，給精準治污工作提供參考，而且還能通過污染物報警功能，及時反映企業的治污設施運行異常情況和污染物超標情況，有助于企業了解污染物治理中存在的問題，進而根據報警的級別，有針對性地在治污工作中落實應急機制，提高企業污染物排放達標率，降低企業在治污方面的運行成本，全面提升中小企業的治污水平。同時，通過應用本系統可建立企業污染治理設施運行數據庫、污染源監測數據庫等，推進中小企業固定污染源防治工作信息化與智能化，從而進一步提升企業的治污管理水平。

4 結語

綜上所述，為了進一步提升中小企業的治污效率，實現治污全面信息化與智能化，企業在開展治污工作中需要充分運用物聯網與信息技術的價值，通過“物聯網+智能化”的監管系統，全面實施對企業治理設施與污染物情況的動態化監測，實現對治理設施與監測數據的分析，更好地明確企業在生產設備、工藝中存在的治污難點，進而采取針對性地應急機制，助力企業實現對污染物的有效控制。