超低排放智能化管控系統在鋼鐵企業中的應用

謝 凱

（山西云時代太鋼信息自動化技術有限公司，山西 太原 030003）

鋼鐵企業是資源、能源密集型企業，主要在能源和原材料的使用過程中，產生二氧化碳、硫化物、粉塵以及其它廢氣的排放，對環境產生多種影響，是我國工業方面的重要污染源之一。近幾年，隨著我國國力的快速增長，環境保護意識也在不斷提升，國家陸續出臺《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》和《關于推進實施鋼鐵企業行業超低排放的意見》等要求。加強環境保護、發展清潔生產成為了共識，各大鋼鐵企業加速產業結構調整，采取諸多措施，以超低排放為管控目標，打造新型綠色現代化鋼鐵企業。為此，以云計算、智能識別、物聯網以及信息化等技術為依托的超低排智能化管控系統，就成為了鋼鐵企業急需的、助力實現超低排放管控目標的有力工具，可為企業環境管理提供信息化管理工具和展示平臺，實時把握廠內污染排放和環境質量情況，有效提升企業環保管理效率與水平。

1 系統架構

1.1 設計目標

滿足鋼鐵企業超低排放智能化管控要求,實現全廠空氣微站數據、總懸浮顆粒物（TSP）數據、環境數據、治理數據實時監測，直觀展示污染源排放清單，并提供監測預警、報警、歷史報表導出等功能，達到超低排放要求。選擇先進、成熟、穩定、可靠的軟硬件技術進行系統搭建，從污染排放源頭進行管控，降低大氣污染物排放總量，改善廠區大氣環境質量，最終實現清潔生產和循環經濟。

1.2 設計范圍

超低排放智能化管控系統應用于鋼鐵企業超低排放項目，主要對以下方面進行監測與數據分析：廠邊界顆粒物監測微站監測；主要物料運輸道路上的顆粒物監測微站；重點生產區域顆粒物；無組織產塵點TSP 監測；重點區域出入口高清攝像頭監控；有組織排放監視；無組織生產及除塵設施運行狀態監視；門禁、物流信息統計；非道路移動機械監控；廠區道路清潔車輛的監控調度。

1.3 系統架構

超低排放智能化管控系統，把分散的數據資源整合為一個整體，打通數據壁壘，建立數據治理標準，通過各相關業務數據采集、數據深度挖掘，完成企業環境業務相關數據共享與融合。

系統采用模塊化思想設計，以數據收集、處理和展示為核心，以服務的形式對內外提供數據接口。秉承高內聚、低耦合的現代化軟件系統架構思路，總體分為接口層、數據處理層、服務層、數據展示層。系統從設備和其它系統接收數據上傳，通過數據解析和預處理后進行數據存儲。Spring 框架作為服務層的整體框架，通過事務對資源進行有效管理，以解決系統資源調用的復雜性。數據展示層則采用前后端分離的開發技術，使用較為流行的Vue 前端框架和Echart 數據可視化技術，提升了系統的可視化效果和用戶體驗感受。

1.4 網絡架構（見下頁圖1）

圖1 系統網絡架構圖

1.5 系統接口

將已有的環保在線監控系統、視頻監控系統、供應鏈物流信息系統、清潔車輛GPS 等系統的內容優化整合，通過接口全部納入超低排放智能化管控系統中（見下頁圖2）。

圖2 系統接口示意圖

2 系統功能

2.1 系統功能架構（見圖3）

圖3 系統功能圖

2.2 全局總覽

利用GIS 地圖，充分考慮顯示屏幕占比，將鋼鐵廠區內的重點區域在首頁顯示，高亮顯示主要運輸道路，方便用戶能夠迅速找到所關注區域的超低排放信息。

將TSP、微站、空氣標準站、噪聲、空氣微站、水質、機掃車、視頻監控等信息內容也顯示在GIS 地圖中，各點位提供正常、離線、預警、報警四種狀態顏色顯示。還可通過點擊點位查看該點位信息和其他相關地域的對比數據。

2.3 基礎功能

按角色對用戶進行分類管理，如按系統管理員、集團、各分廠管理員等角色分類，按角色再進行權限分配。還可對關鍵進程運行狀態實時監測，自動巡檢、故障進程自動重啟，日志記錄、查詢等基礎管理功能。

2.4 無組織排放源清單

按超低排放政策性要求，對鋼鐵企業生產中焦化、燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼、能源動力等主要工序的生產工藝過程，粉狀、塊狀物料密閉儲存和輸送等環節進行全面梳理，整理出全廠無組織排放源清單項，并對排放源清單進行表格及GIS 地圖按點位可視化展示、匯總統計分析和歷史數據查詢。

2.5 監測數據統計與展示

可監測全廠的實時數據，并計算出小時、日、月等綜合環境數據，以表格及曲線方式按所選時間展示廠區監測點、綜合環境數據與其他相關數據的對比情況。

系統對重點生產和除塵設施狀態參數（啟停、電流、電壓、流量、壓差、排放溫度）進行采集、監測。接入現場視頻，監控重點區域揚塵和煙霧排放情況。

2.6 數據分析與學習功能

2.6.1 污染熱力圖分析

系統提供以熱力圖的方式展示廠區內污染情況。熱力圖按照污染程度以顏色分層次展示整個廠區的總塵污染狀況，顏色越深代表污染總塵越高。系統自動繪制從污染中心逐漸向周圍擴散的熱力圖變化，從而實現由“點”到“面”的污染分布，直觀展示廠區內的污染情況，對高污染區域精準定位，以便于開展針對性的降污處理

2.6.2 污染物擴散預測預警

根據排放源清單，通過空氣質量微站和TSP 檢測數據，建立50～460 m 的正方形區域虛擬網格，綜合風向、風速、溫度等影響，預測污染物在各個徑向的實時擴散方向和擴散速度模擬大氣污染的擴散變過程，并對污染嚴重的前十個區域進行擴散分析，預測污染物潛在影響區域。

2.6.3 污染物溯源

利用廠界和廠區內各種監測設備所采集的數據和報警信息，向前回溯尋找污染源，通過分析報警源的分布，根據報警源附近監測設備的歷史風速、風向、溫度等數據，尋找最可能是污染源的區域，快速精準確定目標區域的污染成因，快速進行現場治理，達成源頭治理。

2.7 移動端應用

系統提供移動端APP 展示功能，使管控人員可以使用移動端查看廠區的污染排放數據，可以將所有無組織監測點位與有組織監測排口數據進行GIS地圖展示，推送每天的監測數據簡報，實現監測報警和設備故障報警功能。

2.8 視頻系統

視頻系統包含廠區重點區域及清潔設備的視頻監控，在攝像機和視頻監控系統支持的情況下，可對監控點位實時視頻、歷史錄像進行播放，能夠操作控制攝像機轉動等功能。

視頻系統還可對廠區重點區域的煙塵情況進行自動識別與抓拍，并具備與料場治理設備的聯動功能接口，一旦識別出料場污染情況，則可聯動相關設備進行有效治理。

2.9 環保車輛管理

1）車輛環保違規管理。系統要將洗車臺的視頻監控信息接入本軟件系統，通過視頻監控綜合管理系統對洗車臺的車輛實時監控，通過視頻識別，可對其是否按規定路線行駛及是否洗車進行管理。

2）廠內環保車輛調度。系統將裝有GPS 的廠內環保清潔車輛的運行數據接口至本系統的GIS 地圖，進行圖形化動態管理，具備軌跡回放功能。結合廠區空氣微站監測數據對環保車輛進行優化調度，給出調度建議。

2.10 門禁物流管理

平臺與廠區的門禁物流系統進行通訊接口，接口內容為：車輛進出廠信息（時間、車牌號、排放標準等）、物資進出廠信息（大宗物料）、物資計量稱重、產品運輸基礎臺賬等。平臺自動按日和月計算火車、管道、汽車等方式進出廠運輸物資的比例情況，同時平臺還具備錄入或接口符合要求的國五以上或新能源的車輛基礎信息功能。

3 監控大屏

監控中心以電視墻的方式進行展示與調度指揮，采用大尺寸LCD 拼接屏。通過視頻綜合系統完成視頻圖像的解碼顯示，將鋼鐵廠環保信息按現代化的、高性能的圖形數據可視化集中展示。便于實現物信融合，做到系統互聯和聯動調度。

4 結語

超低排放智能化管控系統已經在多個鋼鐵企業實施，運行穩定可靠，滿足了鋼鐵企業超低排放的管控需求，實現了廠區環保排放實時管控、各監測點的空氣質量實時監測和視頻圖像實時監控，展示了廠區內無組織排放、設施運行、抑塵設施整體情況，為企業環境管理提供了信息化管理工具和展示平臺，為企業高管、各管理層實時把握廠內污染排放和環境質量情況提供了有效的系統依據，有效地提升了環境管理的效率，取得了良好的效果。