謝 凱

（山西云時代太鋼信息自動化技術(shù)有限公司，山西 太原 030003）

鋼鐵企業(yè)是資源、能源密集型企業(yè)，主要在能源和原材料的使用過程中，產(chǎn)生二氧化碳、硫化物、粉塵以及其它廢氣的排放，對環(huán)境產(chǎn)生多種影響，是我國工業(yè)方面的重要污染源之一。近幾年，隨著我國國力的快速增長，環(huán)境保護(hù)意識也在不斷提升，國家陸續(xù)出臺《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》和《關(guān)于推進(jìn)實施鋼鐵企業(yè)行業(yè)超低排放的意見》等要求。加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)、發(fā)展清潔生產(chǎn)成為了共識，各大鋼鐵企業(yè)加速產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，采取諸多措施，以超低排放為管控目標(biāo)，打造新型綠色現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)。為此，以云計算、智能識別、物聯(lián)網(wǎng)以及信息化等技術(shù)為依托的超低排智能化管控系統(tǒng)，就成為了鋼鐵企業(yè)急需的、助力實現(xiàn)超低排放管控目標(biāo)的有力工具，可為企業(yè)環(huán)境管理提供信息化管理工具和展示平臺，實時把握廠內(nèi)污染排放和環(huán)境質(zhì)量情況，有效提升企業(yè)環(huán)保管理效率與水平。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 設(shè)計目標(biāo)

滿足鋼鐵企業(yè)超低排放智能化管控要求,實現(xiàn)全廠空氣微站數(shù)據(jù)、總懸浮顆粒物（TSP）數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、治理數(shù)據(jù)實時監(jiān)測，直觀展示污染源排放清單，并提供監(jiān)測預(yù)警、報警、歷史報表導(dǎo)出等功能，達(dá)到超低排放要求。選擇先進(jìn)、成熟、穩(wěn)定、可靠的軟硬件技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)搭建，從污染排放源頭進(jìn)行管控，降低大氣污染物排放總量，改善廠區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量，最終實現(xiàn)清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

1.2 設(shè)計范圍

超低排放智能化管控系統(tǒng)應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)超低排放項目，主要對以下方面進(jìn)行監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析：廠邊界顆粒物監(jiān)測微站監(jiān)測；主要物料運(yùn)輸?shù)缆飞系念w粒物監(jiān)測微站；重點生產(chǎn)區(qū)域顆粒物；無組織產(chǎn)塵點TSP 監(jiān)測；重點區(qū)域出入口高清攝像頭監(jiān)控；有組織排放監(jiān)視；無組織生產(chǎn)及除塵設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視；門禁、物流信息統(tǒng)計；非道路移動機(jī)械監(jiān)控；廠區(qū)道路清潔車輛的監(jiān)控調(diào)度。

1.3 系統(tǒng)架構(gòu)

超低排放智能化管控系統(tǒng)，把分散的數(shù)據(jù)資源整合為一個整體，打通數(shù)據(jù)壁壘，建立數(shù)據(jù)治理標(biāo)準(zhǔn)，通過各相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)深度挖掘，完成企業(yè)環(huán)境業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)共享與融合。

系統(tǒng)采用模塊化思想設(shè)計，以數(shù)據(jù)收集、處理和展示為核心，以服務(wù)的形式對內(nèi)外提供數(shù)據(jù)接口。秉承高內(nèi)聚、低耦合的現(xiàn)代化軟件系統(tǒng)架構(gòu)思路，總體分為接口層、數(shù)據(jù)處理層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)展示層。系統(tǒng)從設(shè)備和其它系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)上傳，通過數(shù)據(jù)解析和預(yù)處理后進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。Spring 框架作為服務(wù)層的整體框架，通過事務(wù)對資源進(jìn)行有效管理，以解決系統(tǒng)資源調(diào)用的復(fù)雜性。數(shù)據(jù)展示層則采用前后端分離的開發(fā)技術(shù)，使用較為流行的Vue 前端框架和Echart 數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，提升了系統(tǒng)的可視化效果和用戶體驗感受。

1.4 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（見下頁圖1）

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

1.5 系統(tǒng)接口

將已有的環(huán)保在線監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、供應(yīng)鏈物流信息系統(tǒng)、清潔車輛GPS 等系統(tǒng)的內(nèi)容優(yōu)化整合，通過接口全部納入超低排放智能化管控系統(tǒng)中（見下頁圖2）。

圖2 系統(tǒng)接口示意圖

2 系統(tǒng)功能

2.1 系統(tǒng)功能架構(gòu)（見圖3）

圖3 系統(tǒng)功能圖

2.2 全局總覽

利用GIS 地圖，充分考慮顯示屏幕占比，將鋼鐵廠區(qū)內(nèi)的重點區(qū)域在首頁顯示，高亮顯示主要運(yùn)輸?shù)缆?，方便用戶能夠迅速找到所關(guān)注區(qū)域的超低排放信息。

將TSP、微站、空氣標(biāo)準(zhǔn)站、噪聲、空氣微站、水質(zhì)、機(jī)掃車、視頻監(jiān)控等信息內(nèi)容也顯示在GIS 地圖中，各點位提供正常、離線、預(yù)警、報警四種狀態(tài)顏色顯示。還可通過點擊點位查看該點位信息和其他相關(guān)地域的對比數(shù)據(jù)。

2.3 基礎(chǔ)功能

按角色對用戶進(jìn)行分類管理，如按系統(tǒng)管理員、集團(tuán)、各分廠管理員等角色分類，按角色再進(jìn)行權(quán)限分配。還可對關(guān)鍵進(jìn)程運(yùn)行狀態(tài)實時監(jiān)測，自動巡檢、故障進(jìn)程自動重啟，日志記錄、查詢等基礎(chǔ)管理功能。

2.4 無組織排放源清單

按超低排放政策性要求，對鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼、能源動力等主要工序的生產(chǎn)工藝過程，粉狀、塊狀物料密閉儲存和輸送等環(huán)節(jié)進(jìn)行全面梳理，整理出全廠無組織排放源清單項，并對排放源清單進(jìn)行表格及GIS 地圖按點位可視化展示、匯總統(tǒng)計分析和歷史數(shù)據(jù)查詢。

2.5 監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計與展示

可監(jiān)測全廠的實時數(shù)據(jù)，并計算出小時、日、月等綜合環(huán)境數(shù)據(jù)，以表格及曲線方式按所選時間展示廠區(qū)監(jiān)測點、綜合環(huán)境數(shù)據(jù)與其他相關(guān)數(shù)據(jù)的對比情況。

系統(tǒng)對重點生產(chǎn)和除塵設(shè)施狀態(tài)參數(shù)（啟停、電流、電壓、流量、壓差、排放溫度）進(jìn)行采集、監(jiān)測。接入現(xiàn)場視頻，監(jiān)控重點區(qū)域揚(yáng)塵和煙霧排放情況。

2.6 數(shù)據(jù)分析與學(xué)習(xí)功能

2.6.1 污染熱力圖分析

系統(tǒng)提供以熱力圖的方式展示廠區(qū)內(nèi)污染情況。熱力圖按照污染程度以顏色分層次展示整個廠區(qū)的總塵污染狀況，顏色越深代表污染總塵越高。系統(tǒng)自動繪制從污染中心逐漸向周圍擴(kuò)散的熱力圖變化，從而實現(xiàn)由“點”到“面”的污染分布，直觀展示廠區(qū)內(nèi)的污染情況，對高污染區(qū)域精準(zhǔn)定位，以便于開展針對性的降污處理

2.6.2 污染物擴(kuò)散預(yù)測預(yù)警

根據(jù)排放源清單，通過空氣質(zhì)量微站和TSP 檢測數(shù)據(jù)，建立50～460 m 的正方形區(qū)域虛擬網(wǎng)格，綜合風(fēng)向、風(fēng)速、溫度等影響，預(yù)測污染物在各個徑向的實時擴(kuò)散方向和擴(kuò)散速度模擬大氣污染的擴(kuò)散變過程，并對污染嚴(yán)重的前十個區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)散分析，預(yù)測污染物潛在影響區(qū)域。

2.6.3 污染物溯源

利用廠界和廠區(qū)內(nèi)各種監(jiān)測設(shè)備所采集的數(shù)據(jù)和報警信息，向前回溯尋找污染源，通過分析報警源的分布，根據(jù)報警源附近監(jiān)測設(shè)備的歷史風(fēng)速、風(fēng)向、溫度等數(shù)據(jù)，尋找最可能是污染源的區(qū)域，快速精準(zhǔn)確定目標(biāo)區(qū)域的污染成因，快速進(jìn)行現(xiàn)場治理，達(dá)成源頭治理。

2.7 移動端應(yīng)用

系統(tǒng)提供移動端APP 展示功能，使管控人員可以使用移動端查看廠區(qū)的污染排放數(shù)據(jù)，可以將所有無組織監(jiān)測點位與有組織監(jiān)測排口數(shù)據(jù)進(jìn)行GIS地圖展示，推送每天的監(jiān)測數(shù)據(jù)簡報，實現(xiàn)監(jiān)測報警和設(shè)備故障報警功能。

2.8 視頻系統(tǒng)

視頻系統(tǒng)包含廠區(qū)重點區(qū)域及清潔設(shè)備的視頻監(jiān)控，在攝像機(jī)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)支持的情況下，可對監(jiān)控點位實時視頻、歷史錄像進(jìn)行播放，能夠操作控制攝像機(jī)轉(zhuǎn)動等功能。

視頻系統(tǒng)還可對廠區(qū)重點區(qū)域的煙塵情況進(jìn)行自動識別與抓拍，并具備與料場治理設(shè)備的聯(lián)動功能接口，一旦識別出料場污染情況，則可聯(lián)動相關(guān)設(shè)備進(jìn)行有效治理。

2.9 環(huán)保車輛管理

1）車輛環(huán)保違規(guī)管理。系統(tǒng)要將洗車臺的視頻監(jiān)控信息接入本軟件系統(tǒng)，通過視頻監(jiān)控綜合管理系統(tǒng)對洗車臺的車輛實時監(jiān)控，通過視頻識別，可對其是否按規(guī)定路線行駛及是否洗車進(jìn)行管理。

2）廠內(nèi)環(huán)保車輛調(diào)度。系統(tǒng)將裝有GPS 的廠內(nèi)環(huán)保清潔車輛的運(yùn)行數(shù)據(jù)接口至本系統(tǒng)的GIS 地圖，進(jìn)行圖形化動態(tài)管理，具備軌跡回放功能。結(jié)合廠區(qū)空氣微站監(jiān)測數(shù)據(jù)對環(huán)保車輛進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，給出調(diào)度建議。

2.10 門禁物流管理

平臺與廠區(qū)的門禁物流系統(tǒng)進(jìn)行通訊接口，接口內(nèi)容為：車輛進(jìn)出廠信息（時間、車牌號、排放標(biāo)準(zhǔn)等）、物資進(jìn)出廠信息（大宗物料）、物資計量稱重、產(chǎn)品運(yùn)輸基礎(chǔ)臺賬等。平臺自動按日和月計算火車、管道、汽車等方式進(jìn)出廠運(yùn)輸物資的比例情況，同時平臺還具備錄入或接口符合要求的國五以上或新能源的車輛基礎(chǔ)信息功能。

3 監(jiān)控大屏

監(jiān)控中心以電視墻的方式進(jìn)行展示與調(diào)度指揮，采用大尺寸LCD 拼接屏。通過視頻綜合系統(tǒng)完成視頻圖像的解碼顯示，將鋼鐵廠環(huán)保信息按現(xiàn)代化的、高性能的圖形數(shù)據(jù)可視化集中展示。便于實現(xiàn)物信融合，做到系統(tǒng)互聯(lián)和聯(lián)動調(diào)度。

4 結(jié)語

超低排放智能化管控系統(tǒng)已經(jīng)在多個鋼鐵企業(yè)實施，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，滿足了鋼鐵企業(yè)超低排放的管控需求，實現(xiàn)了廠區(qū)環(huán)保排放實時管控、各監(jiān)測點的空氣質(zhì)量實時監(jiān)測和視頻圖像實時監(jiān)控，展示了廠區(qū)內(nèi)無組織排放、設(shè)施運(yùn)行、抑塵設(shè)施整體情況，為企業(yè)環(huán)境管理提供了信息化管理工具和展示平臺，為企業(yè)高管、各管理層實時把握廠內(nèi)污染排放和環(huán)境質(zhì)量情況提供了有效的系統(tǒng)依據(jù)，有效地提升了環(huán)境管理的效率，取得了良好的效果。