溯源决策系统在大气污染物应急管理中的应用

2018-04-24杨蕾

石油化工技术与经济 2018年1期

杨蕾

(中国石化上海石油化工股份有限公司，上海200540)

近年来，空气质量已成为政府和公众普遍关注的问题。根据国家环境保护部2017年4月公布的统计数据，在民众投诉的环保问题中，大气污染问题占了五成左右。因此，在企业环境保护管理工作中，大气污染物的应急管理是否有效，在某种程度上决定了一个企业的发展速度，对企业来说具有重大的意义。大气污染物应急管理主要包括大气污染物报警溯源和异常排放应急响应，但长期以来，该项工作一直是环境保护工作中的难题。传统的工作方法是人工现场检测排查后，再由人工分析判断，存在响应速度慢、判断准确性差等问题。文章所构建的溯源决策系统主要是将自动化、信息化和智能化手段引入大气污染物应急管理工作中，从而提高响应速度和准确性，提升大气污染物应急管理的工作水平。

1 溯源决策系统的构建框架

溯源决策系统引入自动监控系统替代部分人工现场检测，自动采集各种监测数据，包括空气自动监控系统数据、废气自动监控系统数据、移动式检测系统数据和实验室分析系统数据，通过有线/无线网络传输至服务器，安装在客户端的智能软件可按照命令自动或手动进行模型计算，实现环保地图、预警/报警、污染物溯源和应急响应4个功能(见图1)。

图1 溯源决策系统的构建框架

2 溯源决策系统的建设内容

2.1 基础数据

溯源决策系统的基础数据包括大气污染物监测数据和气象数据。在大气污染物应急管理工作中，通常大气污染物监测数据是通过人工到现场使用移动式检测仪进行检测，或采样后送至实验室分析。但这两种方法都存在非实时连续检测、响应速度慢的问题，实验室分析样品还存在样品在转移过程中变化的问题。气象数据通常是由人工现场观察判断风向和风速，不够科学。

文章所介绍的系统基础数据获取是将传统方法进行了升级优化，数据主要来自空气自动监控系统、废气自动监控系统、移动式检测系统和实验室分析系统，分别用于检测有组织污染源排放、无组织污染源泄露及区域环境空气，内容包括挥发性有机物、无机污染物和气象数据3部分。

2.1.1 空气自动监控系统

空气自动监控系统用于定点检测环境空气，但由于环境空气检测较为复杂，通常根据区域大小和具体现场装置分布情况进行设计，实现整个区域环境全覆盖的监测，一般是少量的以气相色谱仪为主的大气自动站和较多的传感器电子鼻相结合的布局，实时监测空气特征污染物和气象数据，数据通过有线/无线网络传自动输至溯源决策系统服务器[1]。

2.1.2 废气自动监控系统

废气自动监控系统用于有组织污染源测定，定点安装在污染物排放口，一般监测因子有非甲烷总烃、苯系物、SO2和氮氧化物等，数据通过有线/无线网络自动传输至溯源决策系统服务器[2]。

2.1.3 移动式检测系统

移动式检测系统用于检测无组织污染源泄露和环境空气，常用的有移动监测车、PID传感器便携式检测仪[3]等，可根据现场溯源需要进行移动监测，数据通过有线/无线网络自动传输至溯源决策系统服务器。

2.1.4 实验室分析系统

对于一些现场无法检测的污染物因子，需要采用人工采样后送至实验室分析，实验室分析数据由人工录入LIMS，通过有线网络自动传输至溯源决策系统服务器。

2.2 软件平台

本系统所使用的软件平台为美国SaferSystems公司的SAFER RT软件，是结合多种气象模式的算法，以中尺度气象模式为基础研发出一种新型通用尺度气象模式，利用此模型来进行预测仿真。该软件以地理信息系统作为基础来进行操作和展示，采集基础数据，结合软件自带国际通用化学品数据库，实现对大气污染物的应急管理。

SAFER RT软件包含普通化学品库，可以选择已有的化学品或者创建新的单组分化学品和定义多组分液态及气态化学品。本系统根据空气污染自动监控系中涉及的78种挥发性有机物因子和7种无机物因子进行创建化学品数据库。

SAFER RT软件具有污染源高级反算和污染源定位功能。污染源高级反算功能是以污染源为源的模型来计算某种污染物时间和空间分布，即通过有组织污染源排放或者无组织污染源泄露的检测数据，计算在特定气象条件下其对大气环境造成的影响。污染源定位功能是以环境污染区域为受体模型来反算某种污染物的来源定位，即通过至少2个在污染区域的环境空气检测数据，结合气象数据计算出可能的污染源位置。另外，软件可以利用不同空气自动监控系统的气象数据，包括风速、风向、温度、湿度、气压和辐射数据，进行自动优化各站点对模型计算的影响度。

3 溯源决策系统的功能

根据大气污染物应急管理工作的需求，溯源决策系统实现的功能应用有环保地图、预警/报警、污染物溯源和应急响应。

3.1 环保地图

溯源决策系统的展示画面以地理信息系统的地图数据作为基础，可展示整个厂区装置分布情况，所有关注装置的平面布置图、空气自动监控系统、废气自动监控系统、移动式检测系统和实验室分析系统的监测点位和监测数据；可进行实时、历史监控数据查询及回溯，绘制环保数据曲线图，以及动态回溯监控状态等，让环保管理人员能够全面有效掌握整个厂区的空气环境情况和大气污染物排放情况。

3.2 预警/报警功能

环保地图上的每一个可采集到的监测数据都可以实现实时预警/报警，设置统计功能可显示该区域的环保在线仪报警统计信息。当预警/报警发生时,实现将事件推送到地图上报警闪烁、或通过短信推送、邮件推送等多种形式的信息推送，保证各级管理人员能在第一时间获取有效信息，改变原有定期登录页面查看数据的工作模式。尤其是预警功能，实现了管理端口前移，将事后管理变为事前管理。

3.3 大气污染物报警溯源

污染物溯源是大气污染物应急管理工作的一项重要内容。当发生某种污染物报警时，根据不同污染源使用开展工作，一般会涉及到2种情况：(1)区域污染源情况较为明确时，采集污染源的检测数据，利用软件将检测数据结合报警时段的气象数据，通过高级反算功能，计算出不同污染源的影响范围，再对照报警点信息，推断造成报警的疑似污染源，可能是1个，也可能是多个污染源叠加；(2)区域污染源情况较复杂时，采集至少2个环境空气检测数据，利用软件将检测数据结合报警时段的气象数据，通过污染源定位功能，计算出可疑污染源定位范围，再在该范围排查污染源进行检测，将所检测的污染源数据通过高级反算功能计算影响范围，并对照报警点信息，如能匹配，则溯源成功，若不能匹配，则重新进行该流程，选择新的环境空气点进行检测再计算。

3.4 应急响应

大气污染物应急管理中另一项重要工作是应急响应，管理人员使用溯源决策系统进行污染物异常排放的影响范围预测。在系统的快速启动页上，可以点击任意位置查看风道，了解污染源的释放范围或受影响范围，在应急响应时，可根据风道覆盖的装置，合理指挥应急监测人员到达检测位置。系统会结合当前气象条件，得出分析预测的报告(2 h内扩散的范围、羽流、浓度等信息)，为决策者指挥协调各级人员提供科学依据。