污染企业生产过程实时动态监管系统的设计与实现

文_卢朝晖 应俊杰

1.浙江力嘉电子科技有限公司 2.绍兴市生态环境局诸暨分局

环保部门利用现有的污染源在线监测监控系统，基本上实现了对污染企业的达标排放监管。但企业在生产过程中，由于治污工艺存在问题，治污设施处理能力不足，导致某些不良企业绕过排放口监管偷排漏排的现象屡有发生，而目前的监管方式难以做出应对。因此，需要对生产过程进行环保监管，对生产工况数据进行实时采集和建模分析，从而对企业生产时不开污染治理设施、污染治理能力不足、水污染企业偷漏排等行为进行预警，并结合视频数据进行证据固定，实现环保监管前移的目标。

1 系统目标

建立一个集成化、可视化、智能化的污染企业生产过程实时动态监管系统，真正实现对污染企业生产过程污染治理的全时、全过程无人值守监管，在企业末端污染物排放监管的基础上，进一步将环保监管能力延伸至企业生产过程，从而实现了环保监管前移，提高环保部门的实时监管能力。

针对大气污染企业，根据不同企业的生产工艺，实时采集企业主要生产设备的生产工况，以及主要环保治理设备的运行工况等数据，建立数学模型分析数据之间的关系，智能判别企业在生产过程中未按规定启动环保治理设施、环保治理设施处理能力与生产能力不相适应的情况，自动向环保监管部门发出预警信息。

针对水污染企业，以企业动态水平衡为依据，实时采集企业外部总采水量、关键节点的用水量、中水回用量以及废水排放量、企业生产用电量等数据，建立数学模型分析数据之间的关系，智能判别企业在生产过程中的偷、漏排污水行为，自动向环保监管部门发出预警信息。

2 系统结构

系统分为现场采集系统、通讯网络、监控中心平台和应用服务系统四部分。现场采集系统根据不同的生产设备，采用不同的传感器，采集流量、电流、电压以及主功率等数据，并通过现场总线，按照一定的数据编码规则上传至现场数据终端汇总。通讯网络实现了现场采集系统和监控中心平台之间的数据传输，根据实际情况采用有线或无线传输方式。监控中心平台由通信服务器、数据服务器和应用服务器组成。通信服务器实时接收数据并进行分析，将数据及预警信息实时发送到监控终端显示，同时上传至数据服务器保存。数据服务器和应用服务器负责所有工况数据的统一存储、分析和展示。应用服务系统中的监控终端及执法终端可对历史数据进行查询、统计、分析，并同报警终端一起接收即时预警信息。

3 系统功能设计

3.1 企业工艺流程系统

不同的企业有不同的工艺流程，利用本系统可以绘制不同企业的工艺流程，直观表示企业的主要生产设备、关键的环保治理设备以及相应的生产工艺流程。

3.2 现场数据采集系统

针对企业的生产工艺流程，利用相应的传感器，实时采集设备的用电量、用水量等工况数据。

3.3 现场数据传输系统

采用现场混合组网方式，利用无线及光纤，将现场传感器数据上传至企业在线监测机房汇聚，而后通过光纤上传至环保局监管中心。

3.4 数据存储系统

环保局监管平台存储实时上传的数据。

3.5 数据分析及预警系统

根据系统建立的数据模型，对上传的企业数据进行分析，主要是针对三类状态发出预警：①生产过程中未开启相应的环保治理设备；②生产过程中环保治理设施能力不足；③水污染企业有疑似偷漏排行为。

3.6 预警信息告警及发布系统

系统一旦发现有预警信息，即在环保局值班中心发出语音报警信号，并将预警信息实时发布至相关人员的手机上。

3.7 预警信息查证系统

系统自动记录预警时刻点前后2小时采集到的实时数据（包括安装在企业现场该时段内的视频数据）作为证据保存，并提交相应的人员进行查证处理，系统跟踪记录该预警信息的查证过程，直至结案。

3.8 移动执法终端

移动执法终端APP支持Android及iOS系统，执法人员利用移动执法终端可进行企业查询、报警、故障查询等操作，方便实时监控数据和现场执法。

4 核心功能实现

不同的企业有不同的生产工艺、不同的生产设备以及不同的环保设施，应根据每一家企业的实际生产工艺提出不同的解决方案。

4.1 水污染企业解决方案

主要的监管重点在于各设施的运行工况。针对水污染企业，其主要污染原因一是生产过程中的废水未能进入废水管道进行处理；二是埋设暗管进行偷排。两者的监管重点均在于实时分析企业外部采水量、中水回用量以及废水排放量之间的关系。

利用大数据分析技术，建立企业总采水量、中水回用量、废水排放量之间的数学关系模型，根据实际采集到的水量数据，对偏离正常关系模型的数据发出预警信息。

4.2 大气污染企业解决方案

大气污染企业污染的主要原因为：一是生产过程中所产生的废气未通过废气管道进入污染治理设施；二是生产过程未启动相应的治污设施，或者治污设施处理能力不足。前者主要的监管重点在于生产车间的引风机及相应的风管，后者主要的监管重点在于各设施的运行工况。

利用大数据分析技术，建立生产设备工况、治污设备工况、引风设备工况之间数学关系模型，根据实际采集到的工况数据，对偏离正常关系模型的数据发出预警信息。

4.3 可视化监控和预警实现方案

系统以可视化的方式展示各个企业的工艺流程图、数据采集设备等，并提供企业的厂区平面布置图，实时显示各设备运行工况，有助于监管人员更清晰地定位发出报警的生产车间及设备，并直观了解预警信息。

系统以可视化的方式显示预警信息，显示生产设备开启时间和对应环保设施开启时间，若两者之间的时间差超过固定时效，或引风机功率与设备功率之比低于设定的阈值，则自动发出预警。

5 结语

本系统通过对污染企业生产过程实行动态监管，达到了对污染企业用水量、废水排放量、设备工况和治污设备工况进行实时监管的目的，从而实现“点末端监控”向“全过程监控”的转变，最大程度地减少企业生产过程中的环保违规行为，彻底打消企业违规生产的侥幸心理，从而保证动态监管数据真实、准确、有效地反映企业实际生产和减排情况。通过本系统的预警信息，可精准定位问题企业，为提高环保部门执法效率提供了有力的技术支持，生产过程实时动态监控必将成为环保自动监控管理的发展趋势。