周振聯(lián)，謝中建

（金隆銅業(yè)有限公司，安徽 銅陵 244021）

1 引言

有色銅冶煉冶煉行業(yè)具有冶金、化工行業(yè)特征，污染源及其污染物涉及?；贰⑽ｋU廢物、重金屬和砷，屬高環(huán)境風(fēng)險行業(yè)［1］。近年來，隨著國家環(huán)境政策的日趨嚴(yán)格、公眾環(huán)境維權(quán)意識的提高、企業(yè)自身可持續(xù)發(fā)展的客觀要求，有效防控環(huán)境風(fēng)險、打造環(huán)境友好型企業(yè)，已經(jīng)成為擺在企業(yè)面前的當(dāng)務(wù)之急。

金隆公司借力信息、互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用，形成智慧環(huán)保監(jiān)管［2］，給環(huán)保工作的監(jiān)督與管理提供強(qiáng)有力支撐。智慧環(huán)保是為了更好地適應(yīng)當(dāng)今公眾日益增長的環(huán)保要求，借助大數(shù)據(jù)、云平臺，以信息手段為載體，在一定區(qū)域與層面上，為用戶提供環(huán)保狀態(tài)、信息存儲、環(huán)境檢測、環(huán)保設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境績效評估及預(yù)測等，從而實(shí)現(xiàn)有效控制污染物及污染物排放，為環(huán)境管理目標(biāo)或政策的制定，提供依據(jù)。

環(huán)保是企業(yè)的生命線已成為企業(yè)的共識，但實(shí)際過程中如何真正實(shí)現(xiàn)環(huán)保與發(fā)展的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)［3］一定程度上能充當(dāng)抓手之一。環(huán)保在線數(shù)據(jù)與生產(chǎn)控制與操作數(shù)據(jù)互動，生產(chǎn)操作與環(huán)保管理不再是相互分割，你中有我，我中有你。

金隆公司于2016年建立環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)，主要包括：構(gòu)建了環(huán)境監(jiān)測與感知網(wǎng)絡(luò)對污染源進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，監(jiān)控的對象包括煙氣、水質(zhì)等。在此基礎(chǔ)上通過對監(jiān)控數(shù)據(jù)的分析計算，為企業(yè)各個環(huán)保管控部門提供信息共享；針對應(yīng)急或特殊突發(fā)事件狀態(tài)下的非正常狀況，能夠?qū)Νh(huán)保事件進(jìn)行預(yù)警，提升企業(yè)對可在發(fā)生的環(huán)境應(yīng)急事故進(jìn)行有效及時處置，最大限度地減少負(fù)面影響。

2 系統(tǒng)框架

2.1 設(shè)計原則

環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計遵循了如下幾個原則。

（1）系統(tǒng)性與適用性：利用企業(yè)內(nèi)部已有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用系統(tǒng)、平臺數(shù)據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計既從方便操作、方便更新、方便管理出發(fā)，又具備較好的用戶體驗，滿足不同層次與不同功能的需求。

（2）先進(jìn)性與可靠性：系統(tǒng)設(shè)計，按照立足現(xiàn)有、適當(dāng)前瞻的原則，設(shè)計定位具有一定先進(jìn)性，并適合未來發(fā)展?？煽啃詣t重點(diǎn)要求系統(tǒng)信息傳輸中數(shù)據(jù)不丟失，當(dāng)子系統(tǒng)或子環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時，不出現(xiàn)全系統(tǒng)的停用或崩潰。

（3）開放性與安全性：應(yīng)用系統(tǒng)按照國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可多系統(tǒng)銜接、多平臺操作、多環(huán)境運(yùn)行。安全性：采用一攬子整體案例方案，重點(diǎn)考慮網(wǎng)絡(luò)安全、服務(wù)器安全、用戶安全、應(yīng)用程序案例、數(shù)據(jù)安全等。

（4） 可擴(kuò)充性與可恢復(fù)性：系統(tǒng)擴(kuò)展包括數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)、服務(wù)等多層面，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平滑升級和擴(kuò)充的同時，眷顧考系統(tǒng)今后能方便擴(kuò)充。

2.2 系統(tǒng)框架

環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)的框架設(shè)計見圖1。該系統(tǒng)在遵循環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和環(huán)境信息安全體系標(biāo)準(zhǔn)下，包括智能感知層、網(wǎng)絡(luò)及軟硬件平臺支撐層和智能應(yīng)用層三個大的層級。

圖1 預(yù)警系統(tǒng)框架

系統(tǒng)基礎(chǔ)支撐平臺對系統(tǒng)公共服務(wù)和通用業(yè)務(wù)服務(wù)（如權(quán)限管理、用戶管理、日志管理等）進(jìn)行歸納和封裝，主要為環(huán)保信息化系統(tǒng)解決資源共享、信息交換、業(yè)務(wù)訪問、業(yè)務(wù)集成、安全可信、可管理等共性和關(guān)鍵的問題。

應(yīng)用支撐平臺具備且不限于以下功能：同一用戶及權(quán)限管理、單點(diǎn)登錄、日志管理、第三方應(yīng)用集成、信息建模、流程設(shè)計、界面設(shè)計等。系統(tǒng)基礎(chǔ)支撐平臺是一個分布式實(shí)時數(shù)據(jù)接入和管理平臺，提供了分布式環(huán)境下的實(shí)時數(shù)據(jù)高效接入、轉(zhuǎn)發(fā)、訪問、存檔以及查詢功能。系統(tǒng)用戶登錄界面如圖2。

圖2 系統(tǒng)登錄界面

3 系統(tǒng)組成與應(yīng)用

3.1 智能感知層

3.1.1 監(jiān)控污染源類型

根據(jù)排污許可管理、污染物排放、環(huán)境監(jiān)測規(guī)范、清潔生產(chǎn)、重點(diǎn)行業(yè)環(huán)境監(jiān)管等相關(guān)法律法規(guī)要求，有色銅冶煉行業(yè)污染源監(jiān)控類型主要包括排放煙道氣、廠界環(huán)境空氣、排水、環(huán)保設(shè)施、事故應(yīng)急設(shè)施等。每個污染源管理包括排放口管理、治理設(shè)施管理、數(shù)采儀管理、SIM卡管理等。

根據(jù)銅冶煉行業(yè)工藝狀況、污染因子、廠區(qū)位置環(huán)境敏感性、地方生態(tài)環(huán)境部門監(jiān)管要求等，各監(jiān)控類型監(jiān)控點(diǎn)位、監(jiān)控內(nèi)容如表1。

表1 監(jiān)控污染源類型

監(jiān)控執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)為國家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，或地方污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，對于位置處于環(huán)境敏感區(qū)域的企業(yè)，必要時可制定更為嚴(yán)苛的企業(yè)內(nèi)部排放標(biāo)準(zhǔn)作為預(yù)警參數(shù)。

3.1.2 監(jiān)控分析系統(tǒng)

監(jiān)控分析系統(tǒng)可分為煙道氣監(jiān)管系統(tǒng)、廠界環(huán)境空氣監(jiān)管系統(tǒng)、排水監(jiān)管［4］系統(tǒng)、環(huán)保設(shè)施監(jiān)管系統(tǒng)、事故應(yīng)急設(shè)施監(jiān)管系統(tǒng)、排水監(jiān)管系統(tǒng)、站房環(huán)境監(jiān)管系統(tǒng)，有關(guān)監(jiān)管系統(tǒng)功能內(nèi)容見表2。

表2 監(jiān)管系統(tǒng)功能內(nèi)容

3.2 數(shù)據(jù)傳輸與存儲層

數(shù)據(jù)傳輸與存儲層主要有以下幾個方面。

（1）數(shù)據(jù)庫及操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫與操作系統(tǒng)，均采用標(biāo)準(zhǔn)版，開放許可方式。

（2）系統(tǒng)基礎(chǔ)支撐平臺。企業(yè)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)；用戶及權(quán)限管理、登錄管理、日志管理、第三方應(yīng)用集成、流程設(shè)計、界面設(shè)計、監(jiān)測配置管理、污染源配置管理等；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)管理應(yīng)用的建立、初步數(shù)據(jù)的采集整理入庫等；建設(shè)基于企業(yè)用戶管理的即時消息平臺；企業(yè)內(nèi)部環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)應(yīng)用門戶。

3.3 預(yù)警系統(tǒng)功能輸出

環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)的功能，主要體現(xiàn)在自動監(jiān)測功能、數(shù)據(jù)查詢分析功能、數(shù)據(jù)發(fā)布功能、站房環(huán)境監(jiān)測功能等。

（1）環(huán)境自動監(jiān)測管理平臺。主要包括廠界環(huán)境大氣、煙道氣、廢水排放口、重要環(huán)保崗位控制參數(shù)、事故應(yīng)急設(shè)施等自動采樣與監(jiān)測。

（2） 數(shù)據(jù)查詢與分析系統(tǒng)。監(jiān)測數(shù)據(jù)智能查詢、統(tǒng)計分析、報表輸出和數(shù)據(jù)導(dǎo)出等應(yīng)用的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的總體分析、同比分析、趨勢分析、多站點(diǎn)同比分析、綜合分析等功能。

（3）數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)。包括監(jiān)測管理數(shù)據(jù)空間展示、監(jiān)測管理數(shù)據(jù)發(fā)布、大屏監(jiān)測管理信息發(fā)布、監(jiān)測管理數(shù)據(jù)、短信推送、移動數(shù)據(jù)發(fā)布等。

（4）站房環(huán)境監(jiān)控統(tǒng)計。對監(jiān)測站房實(shí)施有效監(jiān)控，能夠及時、有效完整的掌握各個環(huán)境監(jiān)測站房的運(yùn)行情況，實(shí)時將站房各種環(huán)境數(shù)據(jù)傳遞到后臺管理系統(tǒng)中，提供有效防控決策使用。具體輸出功能見表3。

表3 系統(tǒng)輸出功能

3.4 預(yù)警系統(tǒng)日常維護(hù)管理

在線分析設(shè)備，特別是紫外熒光法二氧化硫氣體檢測儀，其測量精度與運(yùn)行的穩(wěn)定性，事關(guān)環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)能否發(fā)揮預(yù)警功能的關(guān)鍵。因此分析儀器的校準(zhǔn)和保養(yǎng)十分重要。

3.4.1 校準(zhǔn)

校準(zhǔn)前或零/跨檢查前，必須滿足一些條件。首先，儀器必須至少預(yù)熱 30 min并穩(wěn)定。第二，校準(zhǔn)或零/跨檢查時范圍必須與正常監(jiān)控過程相同。第三，儀器的所有操作調(diào)節(jié)必須在校準(zhǔn)前完成。第四，氣體流量系統(tǒng)的所有零件，如試樣線路和顆粒過濾器等在正常監(jiān)控過程中使用的，校準(zhǔn)時也必須使用。最后，建議在儀器校準(zhǔn)前，校準(zhǔn)正常監(jiān)控過程中使用的記錄裝置和輸出裝置，在校準(zhǔn)或零/跨檢查時使用。建議每周校準(zhǔn)一次。

零氣：校準(zhǔn)和檢查儀器時需要供應(yīng)不含 SO2的空氣。

校準(zhǔn)氣體：校準(zhǔn)氣體系統(tǒng)能夠提供精確的 SO2校準(zhǔn)氣體，氣體可達(dá)滿刻度的0%~ 80%。校準(zhǔn)系統(tǒng)必須能夠為儀器至少 0.8 LPM 的流量率，儀器的標(biāo)準(zhǔn)流量（較高流速的儀器要求最小校準(zhǔn)系統(tǒng)流速較高）。所有校準(zhǔn)氣體必須符合當(dāng)?shù)鼗蚬ぷ鳂?biāo)準(zhǔn)。

零/跨檢查：零/跨檢查程序可在任何時候進(jìn)行，快速檢查儀器的精確度。通常，零位和跨度需要每天檢查。因為儀器的擔(dān)任需要經(jīng)驗，檢查頻率可以相應(yīng)調(diào)整。

跨度檢查中使用的跨度氣體濃度必須在全刻度范圍 70%~90%之間。零位和跨度浮動必須在調(diào)節(jié)前測量和記錄。

所有氣體都必須在大氣壓力下提供給儀器，完成這項工作必須采用大氣旁路管。

如果使用了過濾器，所有氣體都必須通過過濾器進(jìn)入儀器。

3.4.2 預(yù)防性保養(yǎng)

為確保正常操作而對儀器進(jìn)行定期保養(yǎng)的程序。由于不同儀器的使用情況和環(huán)境條件的差異很大，因此，應(yīng)經(jīng)常性地檢查部件，確定合適的保養(yǎng)周期計劃。

（1）設(shè)備損壞：如果有靜電（即使很少），一些內(nèi)部組件也可能被損壞。因此，在處理任何內(nèi)部組件時，須配帶正確接地防靜電腕帶。

（2）清潔外箱體：用濕布小心地清潔外箱體，注意不要損壞外箱體上面的標(biāo)簽。清潔外箱體時，不得使用溶劑或其他清潔產(chǎn)品。

（3）外觀檢查與清潔：應(yīng)當(dāng)適時對儀器進(jìn)行檢查，看是否有明顯的可見缺陷，如連接器松動、接頭松動、管線出現(xiàn)裂紋或堵塞、灰塵或污垢聚集過多等。灰塵和污垢在儀器中聚集時會產(chǎn)生過熱現(xiàn)象或使零部件失效。零部件上污垢會阻礙有效散熱，可能會導(dǎo)電。清潔儀器內(nèi)部最好方法是：先用真空吸塵器仔細(xì)打掃所有可接近的區(qū)域，然后用低壓壓縮氣將剩余污垢吹干凈，用軟漆刷或布將堅硬的污垢清除。

（4）清潔反光鏡：位于光具座上的反光鏡不跟樣品氣體接觸，不需要清潔。不要試圖清潔光具座上的反光鏡。這些反光鏡不跟樣品氣體接觸，不需要清潔。否則，清潔時可能損壞反光鏡。

環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)維護(hù)管理分為企業(yè)自行維護(hù)與委托第三方維護(hù)。企業(yè)自行維護(hù)包括生產(chǎn)崗位與設(shè)備崗位人員的日常點(diǎn)檢；第三方維護(hù)通常是委托設(shè)備制造單位，保證在線監(jiān)測設(shè)備完好及正常工作；監(jiān)測設(shè)備的比對與校驗委托第四方，保證檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，誤差符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 實(shí)施效果

環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)使企業(yè)的環(huán)保工作系統(tǒng)抓、抓系統(tǒng)，進(jìn)一步強(qiáng)化企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)管理、設(shè)備操作、人員管理與環(huán)境保護(hù)的關(guān)聯(lián)，為企業(yè)、環(huán)保部門、社會在信息溝通上架設(shè)了橋梁。

4.1 促進(jìn)環(huán)保與生產(chǎn)的融合

盡管閃速熔爐是目前國際冶煉行業(yè)清潔的生產(chǎn)工藝，但無論是雙閃工藝、還是單閃+PS轉(zhuǎn)爐工藝，熔爐主廠房內(nèi)都不可避免地存在部分含硫煙氣低空彌散現(xiàn)象。金隆公司采取將熔煉主廠房整體封閉、環(huán)境集煙及局部集煙，最大程度地捕集低空彌散煙氣體。

銅-酸系統(tǒng)生產(chǎn)操作崗位，可根據(jù)氣象狀況（風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓）、政府環(huán)境空氣子站、企業(yè)自建的廠界環(huán)境空氣SO2自動監(jiān)測站點(diǎn)等，不僅能夠全天候、全時段、多方位監(jiān)測廠界環(huán)境空氣、政府環(huán)境空氣監(jiān)測子站的SO2濃度值，而且還對動態(tài)地調(diào)整生產(chǎn)負(fù)荷（投料量等）、強(qiáng)化冶煉與制酸系統(tǒng)的平衡與協(xié)調(diào)。監(jiān)測數(shù)據(jù)通過DCS、手機(jī)App與生產(chǎn)操作參數(shù)同步顯示，作為指導(dǎo)生產(chǎn)崗位、調(diào)控、操作、管理的主要依據(jù)。

4.2 防范環(huán)境風(fēng)險［5］

環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)借助生產(chǎn)系統(tǒng)、環(huán)保系統(tǒng)的硬軟件，通過環(huán)境風(fēng)險源（點(diǎn)）監(jiān)測、感知、傳輸、控制、報警等手段，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)的無縫融合、信息的綜合分析，提高重特大環(huán)境事故的應(yīng)對與處置能力。

分級報警與控制：當(dāng)環(huán)保指標(biāo)，特別是污染物排放指標(biāo)達(dá)預(yù)警值時，系統(tǒng)以短信形式發(fā)送給相關(guān)人員，生產(chǎn)與環(huán)保崗位操作者能在第一時間，采取相應(yīng)的措施，能夠最大程度地降低和消除環(huán)境風(fēng)險。

趨勢管理：環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)在具備報警功能的同時，還能提供數(shù)據(jù)曲線變化趨勢分析與管理，為現(xiàn)場操作者、管理者下階段的操作與管理，提供依據(jù)與遵循。

4.3 自證清白

環(huán)境投訴是公民的權(quán)利與義務(wù)，針對廠區(qū)周圍居民煙氣污染環(huán)境投訴，我們依靠環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)，通過污染源監(jiān)測報表日報、周報、月報、季報、年報，統(tǒng)計分析中的同比分析、趨勢分析、綜合分析等，可查詢、溯源企業(yè)過去、現(xiàn)在的生產(chǎn)狀態(tài)與環(huán)保數(shù)據(jù)，既定性又定量的數(shù)據(jù)支撐，可“有理、有節(jié)、有據(jù)”應(yīng)對投訴，化被動為主動，既維護(hù)居民的環(huán)境權(quán)益，又能自證企業(yè)自身的清白。

4.4 信息共享

企業(yè)的環(huán)保工作是系統(tǒng)工程，不僅涉及企業(yè)內(nèi)部的相關(guān)部門，也涉及政府環(huán)保部門。企業(yè)要想提升環(huán)保管理水平，不能停留信息“孤島”，要眼觀六路，耳聽八方，環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)猶如“千里眼”與“順風(fēng)耳”。

一是企業(yè)內(nèi)部信息共享：預(yù)警系統(tǒng)利用傳感器及網(wǎng)絡(luò)，可隨時隨地感知、測量、捕獲和傳遞信息的設(shè)備、系統(tǒng)和流程，將生產(chǎn)操作、管理、污染預(yù)防與控制有機(jī)地鏈接在一起，企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)與環(huán)保的信息共享，企業(yè)的環(huán)保真正是全過程、全天候、全員。

二企業(yè)與政府外部信息共享：企業(yè)會關(guān)注與自身相關(guān)的政府環(huán)保部門的相關(guān)信息，如環(huán)境空氣子站測得的環(huán)境空氣質(zhì)量。

三是能夠讓社區(qū)和公眾更多更好地知曉企業(yè)的環(huán)境信息，尊重公眾的環(huán)境知情權(quán)與參與權(quán)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)與社區(qū)的環(huán)境友好。

4.5 提升環(huán)保管理水平

環(huán)保預(yù)警系統(tǒng)可更好實(shí)現(xiàn)人機(jī)組合、時間與空間的無縫對接，能在一定程度上實(shí)行全過程、全天候、全方位地實(shí)施監(jiān)控，提升管理手段與效率。環(huán)保監(jiān)督與管理手段，由定性化到定量化、由事后的補(bǔ)救與搶險變成事前預(yù)防與調(diào)控。

預(yù)警系統(tǒng)信息與數(shù)據(jù)的分級、分層推行，可將環(huán)保壓力傳遞、關(guān)口前移，形成人人有責(zé)，層層擔(dān)責(zé)。環(huán)保工作不再是環(huán)保部門的孤軍奮戰(zhàn)，不再是“一個人在戰(zhàn)斗”，是千軍萬馬協(xié)同作戰(zhàn)。

5 結(jié)語

環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)是信息、互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)在企業(yè)環(huán)保領(lǐng)域的新應(yīng)用，能推動環(huán)保與生產(chǎn)兩手抓，促進(jìn)環(huán)保監(jiān)管協(xié)同化、精細(xì)化，是生產(chǎn)操作與環(huán)保一體化一體化的橋梁。

預(yù)警系統(tǒng)能將污染源、在線設(shè)施、應(yīng)急設(shè)施及相關(guān)崗位全過程、定量化、可視化呈現(xiàn)，能追溯索源、可趨勢預(yù)測，極大地創(chuàng)新與提升環(huán)保管理水平，是新形勢下進(jìn)一步搞好企業(yè)環(huán)保工作的利器。

預(yù)警系統(tǒng)能將政府執(zhí)法監(jiān)管與企業(yè)自身環(huán)境要求相統(tǒng)一，既是企業(yè)模范遵守國家環(huán)保法律法規(guī)，也是企業(yè)自證清白和環(huán)境自信，更有利于防范與化解環(huán)境風(fēng)險。

隨著政府對企業(yè)環(huán)保要求的提高，企業(yè)自身環(huán)保監(jiān)管要求的提高，環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)企業(yè)版要同步動態(tài)升級提高，預(yù)警系統(tǒng)前端的監(jiān)測設(shè)備儀器的日常檢驗校準(zhǔn)、動態(tài)維護(hù)顯得特別重要。