涉气企业全过程数字化监控系统建设及预期分析.pdf

资源与环境化 工 设 计 通 讯Resources and EnvironmentChemical Engineering Design Communications180 第49卷第7期2023年7月1 涉气企业全过程数字化监控系统建设方案1.1 系统简介涉气企业全过程数字化监控系统项目依托感知传感技术、热成像监测技术、物联网技术、大数据核心算法，实现了对重点涉污企业产污、治污、排污过程的不间断测、算、控，实时对生产活动的全过程监控，并在应用上突出报警管理、预警派单、及时处置、精准执法的全过程监管，形成证后执法监管云模式，如图1所示。图1 系统示意图系统对涉气企业生产过程数据、治理数据、在线监测数据、能耗（水、电、气等）数据进行关联核算，搭建环境监管业务体检预警模型，形成涉气企业的“数字化管控”与生态环境质量“指标化管控”调度机制。系统针对区域内涉气企业的监控生产设施、治理设施运行状态和排放监测的各类过程参数、污染源参数，通过对污染产生、治理、排放过程中重要过程参数的采集，建立治理与生产环节的关联关系，判断污染物排放数据的合理性，为环保执法、环境质量保障提供技术支持。1.2 系统组成系统主要由监测终端采集、后台分析、前台展示3个子系统组成。监测终端采集主要为工况监测终端和用电监控终端，用于采集企业产污环节参数、处理设施运行监测数据和末端监测数据，全面监控排污单位治理设施的运行、污染物治理效果和排放量情况，判定污染物排放监测数据的合理性、真实性和可接受性。对于区域内已安装分表计电设备的部分企业，可根据实际情况进行企业端分表计电项目升参建设，补充建设工况监控点位建设，避免重复建设，造成人力、财力浪费。用电监控终端（“过程型”在线监测产品），可采集现场产治污设施的电量相关参数（电流、电压、电量等）；根据排污单位的工艺设计对反映固定污染源生产设施、污染物治理设施运行状态的电气参数进行监测。工况监测终端，为满足对企业的差别化管控和重污染天气应急预案要求，采用多种数据监测手段进一步嵌入更多关键参数，对生产工艺、排污环节的关键环节、关键参数进行实时监测。对于非电类参数，采摘要：根据国家相关要求，大部分涉气企业基本安装了末端污染源在线监控系统并与生态环境部门进行了联网和数据公开，但是对产污、治污、排污的全过程监管，仍然是空白。基于此，探索了一种涉气企业全过程数字化监控系统建设方案，可以使涉气企业和政府环境管理部门形成双赢的局面。关键词：污染源；全过程；数字化监控系统中图分类号：TP277文献标志码：A文章编号：10036490（2023）07018003Construction and Expectation Analysis of a Digital Monitoring System for the Whole Process of Gas Related EnterprisesShi Pan，Qian Yong-qing，Zheng TaoAbstract:According to relevant national requirements,most gas related enterprises have basically installed online monitoring systems for end-of-life pollution sources and have connected with ecological and environmental departments for data disclosure.However,the entire process supervision of pollution production,treatment,and discharge is still blank.The article explores a more economical solution for the construction of a digital monitoring system for the entire process of gas related enterprises,which can create a win-win situation for both gas related enterprises and government environmental management departments.Keywords:pollution sources;the entire process;digital monitoring system涉气企业全过程数字化监控系统建设及预期分析石 磐1，钱永清2，郑 涛3（1.宁波市生态环境局镇海分局，浙江宁波 315000；2.宁波渤川废液处置有限公司，浙江宁波 315000；3.杭州博高科技有限公司，浙江杭州 310000）收稿日期：20230416作者简介：石磐（1983），男，江苏南京人，工程师，主要从事环保数字化监管工作。资源与环境化 工 设 计 通 讯Resources and EnvironmentChemical Engineering Design Communications 181第49卷第7期2023年7月取技术升参，对温度、频率、压力等工况参数采集，实现对设备运行状态的判断。对于部分重点污染源企业，生产设施、治污设施中控 DCS 关键参数接入，实现结果管控向过程管控的转变。对重点涉污企业排放环节，将企业在线数据上传系统平台。1.3 系统作用该系统项目建设可对区域内涉气企业的生产设备及治污设施的运行状态进行全天候、全过程监控，环保部门可通过本系统平台，只对数据异常的企业进行重点监管，对于合法生产、按要求生产的企业“少打扰、免打扰”，实现“精准执法、精准管控、精准治霾”，节约了大量人力物力；在大气预警期间，还可实现限停限产指令的精准执行和管控，实现企业停限产的科学布局和差异化管理。环保监管实现由人防到技防、由事后惩治到事前防控。系统项目是环境执法监管领域的一项创新性举措，为推进实现非现场执法迈出了坚实的步伐。1.3.1 环保地图（网格化管理）该系统提供基于 GIS 地图的网格化管理界面，实现管理人员足不出户通过一张总览地图即可了解全域内企业产治污及排污情况，有超标或异常数据的企业闪烁提醒。工况用电监控系统与末端在线监控数据进行联动，第一时间了解现场实际情况，达到实时监控的目的。1.3.2 全过程实时监控1.3.2.1 生产环节监管通过对企业主要生产设施（如电机启停状态、泵启停状态）实施过程监控，掌握企业生产状态，并可应用于重污染天气应急预警停产、限产减排、限期治理、行业监管等。1.3.2.2 治理环节监管通过对污染治理设施运行情况（引风机启停状态、温度、压差、频率等参数）实施过程监控，并且结合排放口在线数据监测，对治理设施是否有效开启进行判断。1.3.2.3 排放环节监管通过对企业排放在线数据接入平台，实现浓度超标报警、异常报警等。对部分涉 VOCs 企业，对其生产车间的密闭空间无组织排放情况（门窗开关状态等）可实施监控，并以视频监控辅助监管。1.3.3 工况（用电监控）报警管理工况报警分为工艺报警、车间密闭报警、生产治理不同步和停限产报警。利用企业配置，实现停限产、治理设施是否正常开启的预警报警；实现生产负荷、废气（水）治理负荷统计；实现工况数据真实性、准确性验证。本系统支持生产设备与环保设备之间关联关系的灵活配置，支持“一对一”“一对多”“多对一”“延时关闭环保设备”“提前开启环保设备”“环保设备常开”等多种关联方式。系统支持对所监控区域内所有企业的报警信息统计分析，报表支持 excel导出。1.3.4 提供网格化“环保状态”统计分析、数据存储功能本系统提供灵活的环保状态统计分析功能，支持按照区域、企业类型、时间段分析环保状态；提供报表导出功能，便于监管人员的日常工作。本系统提供企业生产和环保设备的实时查询功能和历史运行记录查询功能。现场检查终端带有本地存储功能，可存储近1 a 的历史数据，且该数据不可篡改。1.3.5 活性炭更换监管系统可通过对活性炭吸附箱安装监测终端，企业填报基础信息后，由环保监管部门审核。系统平台自动对审核合格后的企业，按照设置的相关公式计算得出该活性炭吸附装置的更换周期，通过监控设备的生产累计时长查询计算出活性炭更换时间。时间快到期后，系统产生提示报警信息。1.3.6 生产及环保设备“用电”联动分析功能本系统提供支持生产/环保设备“用电”联动分析功能和完善的报警联动功能，便于执法人员快速定位异常企业，提高监管效率。1.3.7 在线排放数据管理通过将重点污染源企业的在线数据接入，进行可视化图标展示，并对数据情况进行汇总分析，对企业在线排放浓度超标报警、数据异常报警、设备故障情况统计等。1.3.8 联动分析功能通过将污染源（废水、废气）在线监测系统数据实时传递至系统平台的数据库，实现对各监测点污染源排放情况的监管。经汇总分析后，可帮助环境监察部门准确掌握污染排放现状，及时发现污染排放异常，并为管理人员实施污染物排放总量控制。与工况用电监控系统形成联动，即将过程监管与末端监管手段相结合，实现可视化展示。通过将在线数据进行汇总分析，如排放浓度及排放量的趋势变化、超标报警等信息及时发现，并与产治污设施的工况监管系统的设备运行状态及能耗等对比分析，实现产污、治污与排放环节的联动，实现全过程监控。1.3.9 视频监控系统通过对视频数据进行实时联动监控，实现对企业的生产活动、生产车间活动情况（如密闭生产车间的门窗关闭情况）、治理设施运行等情况进行有效监管。如在生产时若密封门窗开启，系统将通过视频监控画面及时发现，并拉取对应位置摄像头监控录像存证，同时在系统网页上联动显示，为执法提供依据。1.3.10 用电监管与视频联动，综合监管通过将现场端的数据上传系统应用平台，系统在运行监测界面将用电监控与视频监管数据进行联动响应，实现对企业运行状态的实时掌握。特别是一些报资源与环境化 工 设 计 通 讯Resources and EnvironmentChemical Engineering Design Communications182 第49卷第7期2023年7月警事件节点，可通过运行数据与视频监控联动判断，为执法提供依据。2 预期成效2.1 推动区域“数字环保”体系建设系统项目的实施，将推动区域“数字环保”体系建设，可实现生态环境部门对重点涉气工业企业实施全过程数字化远端智能管控，可极大节省人力物力的投入，提升技术防控水平。强化环境监管能力，推动非现场执法建设，促进环境质量改善。对于区域内企业监管，保证保持原有的治理水平，监测到位，实现对企业产污、治污的过程追溯管理。通过“互联网+环保”新路径，以数字赋能生态环境监管，全力推动环境信息数据整合利用，用“数字环保”守护绿水青山，使区域生态环保能力建设迈上新台阶。上述建设完成后，能够实现以下预期效果。（1）精准定位可以节省大量人力、车辆等物资投入，闭环管理能够提高执法效率，由“事后处罚”转换到“事前预防”，提高环境治理效果。（2）对全市企业生产设施、治污设施及排污环节的全过程、全方位、全天候的精准定位、动态监控、综合反馈、无缝对接，为破解环境监管的瓶颈问题提供科技支撑和技术保障。（3）环境管控实现分级管理，精准高效。市级管辖区按企业、工业园区、乡镇等不同级别分层次监管，精准高效、响应及时、协同监管，形成全过程、全方位、全覆盖的监督管理闭环链条，为提高辖区环境质量提供科学手段。（4）通过系统对产、治、排全过程监管，实时掌握污染源动态，与区域环境质量管控指标呼应，提供污染源监管现状数据，调度形成污染源动态监管体系。通过该系统建设实现污染源产、治、排过程留痕监督。2.2 减少企业违规生产行为，降低行政处罚风险随着政府环境管理部门对企业 VOCs 排放管理的不断加强，企业处罚风险不断增加。众多中小企业环境管理水平普遍不足，缺乏相应管理手段，VOCs 无组织排放、末端治理设施不正常运行等问题比较突出，针对类似的违规行为的处罚案例层出不穷。如何规避以上违规、违法行为，该系统通过大数据分析，实时判定企业生产过程的不合规行为，并通过手机终端及时通知生产人员和管理人员来纠正上述行为，可极大降低企业被处罚的风险。2.3 降低VOCs无组织排放，提升环境管理水平利用该系统的感知设备（神经网络末梢）全面感知企业生产的各个环节废气的产生、排放、收集、处理的全过程，通过大数据分析技术，研判企业生产过程出现的违规行为并对生产过程进行及时预警、纠正，确保企业生产符合规范，末端治理设施正常运行，降低 VOCs 的违规排放，同时该系统兼容宣教功能，对企业合规生产行为进行宣教和奖励公示，对违法行为进行批评教育，确保企业环境管理水平不断提高。2.4 解决政府环境管理部门环保执法难的问题涉 VOCs 中小企业规模数量多，无组织排放环节复杂，废气治理设施简陋，监管难度大；现有的大气污染源在线监测设施对中小企业来说投资建设和运维成本高；传统的监管手段仅靠定期巡检和群众举报，难以实现有效监测：部分企业为躲避环保部门执法，选择在夜间加班加点生产，环保设施运行处于停运状态，这些问题严重制约了 VOCs 精准化管理。通过该系统，可将感知层数据通过专用网络实时上传至政府端，通过物联网传感器+大数据分析技术，建立涉排污企业全方位、高精度、一体化的数字化感知体系和非现场监管应用场景，实时监控大气污染源废气产生、排放、收集、处理的全过程，为政府环境管理部门的非现场监管应用场景提供数据支撑，开展排污治污线上监督。通过数字化赋能流程再造，优化政府环保监管及企业环保管理的整体工作机制，变人防为信息化技防、从事后处罚到介入式执法，实现对企业生产运行无死角、精细化管理，提升污染治理工作的数字化能力。3 结束语通过涉气企业全过程数字化监控系统建设，可以为环境执法、节能减排等工作提供准确有效的数据基础，促进环保监测的数据化、精细化，达到智慧环保监控预警的目的，也是打通企业排污口监测数据和环境质量监测数据关联变化关系通道的有效方式。项目的实施也将实现区域总量减排。同时将加强对区域内污染源企业的数字化管控，切实做好对企业产污、治污全过程中各个环节的监控和监督工作，达成停产、限产、错峰生产全面调度调控的目的；实现企业自证清白、生态环境部门透明监管的目的。参考文献1 匡琦琛.污染源在线监控存在的问题及改进措施 J.科学与技术,2020(15):181-182.2 周琳.试析污染源在线监控现状问题分析及管理 J.科技资讯,2022(8):97-99.3 侯玉来.污染源水量宏观平衡在线监控系统 J.工程地质学,2023(1):195-197.