新疆自治区污染源排放过程(工况)自动监控系统试点工程设计

摘要：重点污染源自动监控系统建设和应用是推进污染减排的重要举措。本文首先介绍了背景、设计目标和内容，然后具体分析了总体设计方案。

关键词：污染源；排放过程；自动监控系统；设计

中图分类号：S276文献标识码： A

一、概述

1、背景

重点污染源自动监控系统建设和应用是推进污染减排的重要举措，为加强重点污染源减排监管，深化污染源自动监控建设和应用，提高污染源自动监控系统的准确性和可信度，引入工业过程监控技术于污染源监管工作中，作为污染源自动监控系统建设的补充，是今后我区污染源自动监控系统建设的主要内容之一。

为全面提高环境监督管理水平，实现由“点末端监控”向“全过程监控”转变的整体部署，环境保护部了《关于印发2012年中央财政主要污染物减排专项资金项目建设方案的通知》和《污染源排放过程（工况）自动监控试点项目建设方案》，部署开展污染源排放过程（工况）自动监控试点工作。为贯彻落实国家有关要求，全面掌握重点监控企业污染物排放、污染防治设施运行、自动监控数据的真实性，我区计划选定13家重点监控企业作为污染源排放过程（工况）自动监控试点企业，进行污染源排放过程（工况）监控系统建设，实现由“点末端监控”向“全过程监控”的转变，探索实现污染治理设施实时监控、报警预警、数据查询、工况核定、智能分析、报表统计等功能，为污染物排放总量核定、环境执法、环境管理提供科学的依据。

污染源排放过程（工况）自动监控通过对工业污染源生产设施、污染治理设施进行实时、连续的跟踪监测，在不影响相关设备正常运行的前提下，采集污染源企业生产设施、污染治理设施的工艺参数和电器参数等关键参数，结合企业生产工艺原理和末端污染物排放监测数据，全面监测企业的生产设施和治理设施的运行、污染物治理效果和排放量情况，有效判断污染物排放监控数据的真实性和准确性，为污染源自动监控数据在总量核定、排污申报收费、排污权交易等环境监督管理应用中提供依据。

2、设计目标

依托物联网等技术，建立功能完备、技术先进、符合标准的自治区污染源排放过程（工况）监控系统中心平台，采集排污单位污染治理设施（工艺）运行参数及污染物产生过程参数，建立其与污染源排放数据的相关关系，探索和积累污染源排放过程（工况）监控建设和运行管理经验，推动污染源自动监控从“点末端监控”向“全过程监控”的扩展应用，实现对自治区排放过程监控试点企业的污染治理设施运行状态的全天候监控及统计分析工作。

3、设计内容

本次设计计划选取十三家总装机容量30万千瓦以上燃煤火电厂作为试点单位（详见表一），安装过程（工况）自动监控设备，采用OPC间接获取和信号分离、电流互感等直接获取相结合的方式，将过程（工况）监控数据实时传输到现场端过程监控系统工控机中以实现各项软件功能，同时通过过程（工况）监控系统配套的数据传输设备，将过程（工况）监控数据实时传输到自治区污染物监控中心污染源过程（工况）监控平台，利用污染源排放过程（工况）监控平台应用软件功能实现对末端在线监控数据和过程（工况）数据的综合分析，核定企业污染治理设施的运行状态，判定污染源的真实排放情况。

二、总体技术方案

1、系统总体架构

污染源排放过程（工况）自动监控系统软件结构分为四层：采集层、网络层、数据层及应用层。

采集层位于工况前端（电厂侧），由相关硬件和软件两部分组成，主要负责工况数据的采集、存储和转发。电厂侧每个采集单元主要负责采集各类控制系统（机组DCS系统、脱硫DCS系统、脱硫PLC系统、烟气CEMS系统等）中的相关参数，并通过隔离器、采集交换机存储到前端工况数据库服务器中。

网络层位于工况前端（电厂侧）与自治区污染物监控中心之间，由网络通信模块（包括VPN环保专网光纤、数据采集传输软件）组成。主要负责工况前端所有过程数据、监测数据、生产数据发送和自治区污染物监控中心的数据接收。

数据层位于自治区污染物监控中心，由实时工况数据库和分析数据库组成，主要负责工况数据的统一存储。自治区污染物监控中心侧主要负责汇总各电厂的工况数据，并由分析统计平台对工况数据做分析及统计，最终提供给应用模块使用及展示。自治区污染物监控中心侧主要设备为两台服务器，工况过程数据库服务器及WEB应用服务器，并接入目前自治区污染物监控中心既有业务网络中。

应用层位于自治区污染物监控中心，为最终用户提供一系列的功能模块，包括实时工况监控，工况数据分析，统计和环保执法、排污收费、总量核算等数据

应用。其中系统总体架构如下：

2、系统网络拓扑

从地理位置上来划分，设计中过程（工况）自动监控系统由现场端和中心端组成。现场端和中心端通过3G无线或者VPN环保专网方式实现数据传输和远程设置。

现场端负责从污染源控制系统等实时采集各项监控数据，实现传输与现场应用等功能，过程（工况）数据在本地存储并转发至中心端。

中心端负责接收现场端传输的各项数据，实现所有工况数据的统一存储、分析和展示等功能。

本项目在网络结构上分为两个区域：现场数据采集网络和自治区污染物监控与信息中心网络。

网络结构示意图如下：

其中：

现场区域每个采集单元主要负责采集各类控制系统（单元机组DCS系统、脱硫DCS系统）中的环保相关参数，并通过工况安全网闸、工况通讯单元存储到工况存储单元中。

自治区污染物监控中心主要负责汇总各企业的工况数据，并由分析统计平台对工况数据做分析及统计，最终提供给应用模块使用及展示。

3、过程监控因子

3.1、石灰石－石膏湿法脱硫工艺

3.2、液氨法SCR脱硝工艺

4、工况在线监测中心平台

1、系统数据结构

工况在线监测系统按照分布式多级数据库的方式设计，数据库分为三个层次：前端工况过程数据库层、中心工况过程数据库层、中心工况应用数据库层。

前端工况数据库层是由布置在各企业工况现场的前端工况数据库组成，它是分布式过程数据数据库的基础层，前端工况数据库的作用是在前端将全厂的工况数据做汇总。

中心端工况过程数据库层由两个工况过程数据库组成，它们分别是：原始库和分析库。原始库主要是存储、汇总与前端工况数据库一致的工况过程数据，。分析库主要是将原始库中的数据依据一定的标准化规则转换成工况分析所需要的数据。

中心工况应用数据库层由通用关系型数据库来承担，主要是存储中心工况过程数据库（分析库）中的统计数据，包括各参数的总量统计、分析结果的统计等。同时也用于工况应用模块其它功能的业务数据存储。

2、中心工况过程数据

中心工况过程数据库采用与前端原理相同的工况过程数据库，但其规模要求更大、性能也要更高、同时还要具备更加丰富的应用功能接口。

3、工况应用功能

在工况数据中心、工况验证分析平台、工况数据统计平台这三个基础平台的支撑下，能够实现对工况数据的深入应用，主要应用包括：工况总览、实时工况、报警、工况核定、总量核算、数据审核、企业交互等功能。

参考文献如下：

1胡立元.污染源自动监控系统建设与应用体验[J].北方环境,2011

2李瑛玉.昆明市污染源在线监控系统设计与实现[D].云南大学,2013

3李振; 杜斌; 彭林; 孙鹏程.山西省污染源自动监控系统的设计与实现 [J].中国环境监测,2012