河钢承钢环保监控系统设计与实施

吴 博

（承德钢铁集团有限公司，河北 承德 067000）

近年来，整个社会的环保意识显著增强，国家也不断出台政策法规。在此背景下，企业对环境污染的治理也越来越重视。同时，环保部门存在人员短缺、监管能力不足等问题，因此，搭建一套全方位集数据、视频、分析的一体化平台迫在眉睫。这样才能准确的获取监测数据，并将其作为治理依据，对未达标排放的设备进行整改，从而深化工业污染治理工作，进一步改善空气质量，做好环保工作。

1 环保监控范围

大气污染防治：大气污染防治设备治理设施211台套，主要监控产生大气污染的生产工序流程及产排污节点，包括在线监测设备的视频监控，设备运行参数实时监控，运行参数超标报警，以及对历史运行参数的查询功能，对于大气污染的防治，可人工录入大气污染电子台账实现管理。

水污染防治：水污染防治设备治理设施35台套，主要监控产生水污染的生产工序流程及产排污节点，包括在线监测设备的视频监控，设备运行参数实时监控，特别对威立雅水系统运行参数进行超标报警，对于水污染的防治，可人工录入水污染电子台账实现管理。

噪声污染防治：噪声污染防治设备治理设施144台套，主要监控产生噪声污染的生产工序流程及产排污节点，包括在线监测设备的视频监控，监测数据的实时显示。对于噪声污染的防治，可人工录入噪声污染电子台账实现管理。

固废管理信息：固废管理信息主要监控产生固废污染的生产工序流程及产排污节点，以电子报表的形式记录固废产生利用情况、处置处理情况和危险废物产生情况实现管理。

2 环保监控系统架构

环保监控斜体包括基础：自动化设备（PLC、智能仪表）、采集模块（隔离网关、串口服务器）、以太网络和监控计算机。在计算机实时监控各生产工序流程及产排污节点数据，显示监控点设备运行状态，视频监控设备运行环境，对异常信息进行预警和自动报警。

四层结构：基础自动化层（应用设备层）、数据交换层、存储计算层、集中监控层。采用两级网络隔离的结构确保数据安全，实现各生产工序流程及产排污节点状态集中可控。

最底层为基础自动化层，其终端设备包括PLC和智能仪表，用于采集各生产工序流程及产排污节点的基础环保数据。PLC带有以太网模块，具备以太网通信功能，通过二级网络将PLC所采集到的数字量和模拟量信号进行输出，完成PLC对环保数据的基础采集。智能仪表可完成速度、流量、温度、压力的测量和显示，带有RS485/232端口，具备MODBUS协议输出，配合各类信号检测元件，可实现智能仪表对环保数据的基础采集。

图1 环保监控系统架构图

第二层为数据交换层，主要负责提取PLC、智能仪表采集数据，隔离二三级网络。该层设备主要包括串口服务器和隔离网关。串口服务器利用虚拟串口的方式，将串口数据转换为网络数据，增加串口服务器将RS485/232数据转换为以太网数据输出，再接入隔离网关。隔离网关解决了工业控制网络安全接入信息网络以及子系统之间的网络安全防护问题，通过内嵌的高性能工业通信软件，支持OPC、MODBUS、DNP3等主流工业通信标准。利用隔离网关统一提取PLC和智能仪表采集数据，实现二、三级网络数据交换。

第三层为存储计算层，实现数据管理及数据计算两大功能，包括数据库和服务器两部分。数据库分为实时数据库和关系数据库，实时数据库可在线存储每个环保工艺过程点的实时数据。关系数据库选用市场上应用较广泛的ORACLE 数据库软件。服务器是环保监控平台软件运行的基础平台，数据库和服务器支撑着整个环保监控平台的软件运行，是环保监控系统的核心层。

最后一层为集中监控层，通过计算机终端实时监控各生产工序流程及产排污节点数据，显示监控点设备运行状态，视频监控设备运行环境，对异常信息进行预警和自动报警，远程、动态、集中的展现公司环保系统运行状况。

3 数据接口方案

河钢承钢环保系统接口软件采用实时数据库同步、WebService接口、视频监控平台三种方案设计。针对不同的数据传输，环保设备运行状态数据采用实时数据库同步方式，环保实时数据，报表数据采用WebService接口方式，视频信号采用视频监控平台方式。

实时数据库接口方案：各分厂设备运行状态数据来自于现场的PLC、DCS实时采集，这部分数据需由各分厂将PLC、DCS现场实时采集数据接入到实时数据库中。为同步各分厂实时数据，公司部署一套实时数据库，实现设备运行状态数据提取。

环保实时数据提取方案：各分厂环保实时数据来自于各分厂的环保监控系统，系统均具有存储数据库且具备联网条件。按公司系统要求，部署WebService接口程序并按照统一的数据标准格式提供环保实时数据Web服务，各分厂需将各自的环保监控系统通过内部联网接入到一台能够连接公司四级网络的服务器中，开发部署对应的接口请求程序，按指定数据标准格式提供环保实时数据，实现环保实时数据提取。

报表数据提取：按照公司统一制定的报表Excel模板，及时生成调差后的报表数据。

4 环保监控系统功能

（1）环保系统运行数据监控。运行数据包括产生多种介质污染的生产工序流程及产排污节点，根据介质不同，可分为大气污染、水污染、噪声污染、固废污染和放射源污染。根据不同的生产工序和不同介质，实时显示系统产排污数据信息，实现远程数据监控。

图2 环保系统运行数据监控图

（2）状态预警和故障报警。通过设置环保设备运行参数、设备运行参数上下限阈值，系统自动比较当前实时采集值和系统设定阈值，超过系统设定阈值的数据点，系统以图片、声音、文字等多种方式显示报警信息，并对报警信息进行记录，直到报警解除为止。

（3）视频记录与自动抓拍。对于重要的环保设备监控点，现场安装监控摄像头，自动化中心自主进行开发，将视频监控深度集成到系统中实现现场视频排污自动诊断。并实现视频自动存储、视频检索、视频回放等功能。将视频显示信号与报警信息连锁，可实现视频图像自动抓拍功能。

（4）设备和运行状态报表。系统自动记录设备运行状态，按周期、频率、类别等分类生成设备运行状态报表。通过报表分析，了解设备在某段时间的运行状态、趋势，采取有效措施进行预防。达到设备自动点检的目的，为环保设备的故障预判提供数据支撑。

（5）数据存储与分析。环保系统运行数据和设备运行参数按照设定周期自动保存，实现历史运行数据的存储。对设备运行数据生成历史曲线，直观显示设备运行状态。通过环比、同比等方式进行数据分析，为提升环保管理水平提供依据。

5 结语

随着人们环保意识的提升，企业对环境污染的治理显得尤为必要。通过信息化手段加强环保治理，能有效提升监管力度同时降低监管人员劳动强度。因此，大力推行环保监控系统是一项提升环保监管水平的有效方法。