垃圾焚燒發(fā)電廠運行過程與污染物排放在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

孔令林　楊景　吳騫　殷文

摘 要：文章將以昆明市垃圾焚燒發(fā)電廠運行過程與污染物排放在線監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)項目為例，通過獲取垃圾焚燒發(fā)電廠的主要工況監(jiān)控數(shù)據(jù)，關(guān)聯(lián)過程數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、排污數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)有效性分析，驗證污染源自動監(jiān)控數(shù)據(jù)是否合理和監(jiān)測設(shè)備是否正常運行，實現(xiàn)對垃圾焚燒發(fā)電廠運行過程及污染物排放實時監(jiān)控，為垃圾發(fā)電廠監(jiān)管部門提供一個強有力的監(jiān)管手段，督促垃圾焚燒發(fā)電企業(yè)更好的履行環(huán)境保護責(zé)任。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒發(fā)電廠；實時監(jiān)控；移動執(zhí)法

中圖分類號：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）15-0060-02

Abstract： In this paper， taking the construction project of operating process and pollutant emission on-line monitoring system of Kunming Municipal solid waste Incineration Power Plant as an example， the main operating condition monitoring data of MSW incineration power plant are obtained， and the process data， state data and discharge data are associated with each other. The validity of the data is analyzed to verify whether the automatic monitoring data of pollution source is reasonable and whether the monitoring equipment is running normally， and to realize the real-time monitoring of the operation process and pollutant emission of the waste incineration power plant. To provide a strong regulatory means for the supervision of garbage power plants to urge waste incineration power generation enterprises to better perform their environmental protection responsibilities.

Keywords： garbage incineration power plant； real-time monitoring； mobile law enforcement

1 概述

按照《斯德哥爾摩公約》和我國履行該公約國家實施計劃要求，加強我國環(huán)境保護規(guī)劃，改善城市生活垃圾的管理處置現(xiàn)狀，減少二 英類和其他污染物的產(chǎn)生和排放。昆明市作為本項目的示范城市之一，到2015年，昆明市主城區(qū)總?cè)丝趯⑦_(dá)522萬人，生活垃圾產(chǎn)生量將達(dá)到5220噸/日。因此急需加強垃圾焚燒發(fā)電廠二 英等主要污染物排放監(jiān)控，加強二

英污染防控，防止惡性環(huán)境事件發(fā)生，危害人民群眾的正常生活與身體健康[1]。但由于目前監(jiān)管部門存在監(jiān)管手段落后、無法動態(tài)掌握垃圾焚燒發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)工況情況、信息共享機制不健全等問題，因此，有必要建立一套垃圾焚燒發(fā)電廠運行過程與污染物排放在線監(jiān)控系統(tǒng)，動態(tài)掌握垃圾焚燒發(fā)電廠的生產(chǎn)工況情況，強化信息整合和資源共享，促進(jìn)業(yè)務(wù)協(xié)同和決策支持服務(wù)，為監(jiān)管部門提供決策依據(jù)。

2 項目背景

為推進(jìn)《關(guān)于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》在中國的履約進(jìn)程，由世界銀行和環(huán)保部環(huán)境保護對外合作中心聯(lián)合開發(fā)的“全球環(huán)境基金中國生活垃圾環(huán)境綜合管理項目”概念文件（PIF）已獲得GEF批準(zhǔn)。昆明市作為本項目的示范城市之一，垃圾焚燒發(fā)電廠運行及污染物排放在線監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)項目作為昆明示范項目的子項目之一。該系統(tǒng)主要實時獲取垃圾焚燒發(fā)電廠的主要工況數(shù)據(jù)和排污數(shù)據(jù)，通過關(guān)聯(lián)過程數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、排污數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)有效性分析，驗證污染源自動監(jiān)控數(shù)據(jù)是否合理和設(shè)備是否正常運行，為垃圾發(fā)電廠監(jiān)管部門提供一個強有力的監(jiān)管手段。

2.1 建設(shè)目標(biāo)

通過獲取垃圾焚燒發(fā)電廠主要工況監(jiān)控數(shù)據(jù)，關(guān)聯(lián)過程數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、排污數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)有效性分析，實現(xiàn)昆明市垃圾焚燒發(fā)電廠生產(chǎn)全過程實時監(jiān)控。通過實時監(jiān)控，將工況監(jiān)控數(shù)據(jù)結(jié)合到企業(yè)的生產(chǎn)及污染治理設(shè)施的控制系統(tǒng)（DCS）[2]，優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)、提高治污效率，提高企業(yè)守法積極性，督促企業(yè)更好的履行環(huán)境保護責(zé)任。

2.2 建設(shè)任務(wù)

主要包含建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠工況實時數(shù)據(jù)接收與管理子系統(tǒng)、在線監(jiān)控管理和移動執(zhí)法子系統(tǒng)。實時數(shù)據(jù)采集與管理子系統(tǒng)通過分析垃圾焚燒廠端數(shù)采設(shè)備網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模式，建立與其工控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)庫連接，定期采集工控機數(shù)據(jù)庫中的工況等監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸[3]和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實現(xiàn)工況數(shù)據(jù)的實時采集與存儲；在線監(jiān)控管理子系統(tǒng)實現(xiàn)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的瀏覽、查詢（歷史信息）、統(tǒng)計分析、GIS展示、報警預(yù)報等功能；移動執(zhí)法子系統(tǒng)實現(xiàn)移動式信息化系統(tǒng)的辦公管理、行政執(zhí)法、應(yīng)急響應(yīng)和指揮、信息查詢等功能。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計

3.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

本系統(tǒng)總體框架由四個層面、三類服務(wù)對象共同構(gòu)成，其中四個層面包括數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)接收層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層；三類服務(wù)對象包括：云南省環(huán)保廳、昆明市環(huán)境保護局、昆明市城管局。

3.2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

本系統(tǒng)采用SOA面向服務(wù)的架構(gòu)，整合原有系統(tǒng)及數(shù)據(jù)信息資源，實現(xiàn)系統(tǒng)可擴展性，移植性，技術(shù)架構(gòu)圖如2。

4 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

4.1 實時數(shù)據(jù)采集與管理子系統(tǒng)

通過分析垃圾焚燒發(fā)電廠數(shù)采設(shè)備網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模式，建立與其工控系統(tǒng)連接和數(shù)據(jù)庫連接，定期采集中控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的工控等數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸及數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實現(xiàn)工況數(shù)據(jù)的實時接收與存儲，主要包括監(jiān)測數(shù)據(jù)建模，數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析及規(guī)范的統(tǒng)一管理。在昆明市環(huán)保局監(jiān)控指揮中心“數(shù)字環(huán)?！苯ㄔO(shè)的基礎(chǔ)上[4]，對實時數(shù)據(jù)接收與管理平臺新建監(jiān)測數(shù)據(jù)建模模塊，改造擴展數(shù)據(jù)協(xié)議管理、數(shù)據(jù)接入管理、分析結(jié)果管理、儀器反控協(xié)議模塊，從而整合垃圾焚燒發(fā)電廠工況數(shù)據(jù)的接入與管理。

4.2 污染源在線監(jiān)控管理子系統(tǒng)

在線監(jiān)控系統(tǒng)是在統(tǒng)一系統(tǒng)架構(gòu)和統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心平臺搭建起來，分為監(jiān)控配置管理、監(jiān)控應(yīng)用、查詢與統(tǒng)計、系統(tǒng)管理與運維功能模塊，基于已有系統(tǒng)改造，新建工況數(shù)據(jù)集成與監(jiān)控、GIS地圖監(jiān)控功能模塊；改造擴展實時列表監(jiān)控、實時曲線監(jiān)控、實時報警監(jiān)控、實時通訊監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)查詢同統(tǒng)計、監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢、掉點數(shù)據(jù)查詢、警告數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)曲線展示、統(tǒng)計分析、報表輸出、監(jiān)測站點管理、權(quán)限管理、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊。其功能結(jié)構(gòu)如圖3。

4.3 移動執(zhí)法系統(tǒng)

垃圾焚燒發(fā)電廠移動執(zhí)法系統(tǒng)是在統(tǒng)一系統(tǒng)架構(gòu)和統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心平臺搭建起來，分為綜合查詢、現(xiàn)場監(jiān)察取證、執(zhí)法調(diào)度功能模塊，本次項目在環(huán)保通移動執(zhí)法系統(tǒng)平臺上新建GIS空間查詢、移動監(jiān)測數(shù)據(jù)接入、照片和錄像、錄音、監(jiān)控調(diào)度功能模塊；改造擴展實時監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢、監(jiān)測數(shù)據(jù)歷史曲線查詢、違法記錄查詢、排污許可證查詢、監(jiān)察記錄、導(dǎo)航模塊；其他模塊直接使用。

5 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點

（1）采用深度學(xué)習(xí)方法建立垃圾焚燒發(fā)電廠過程工況數(shù)據(jù)與末端污染排放關(guān)聯(lián)分析模塊。系統(tǒng)基于深度學(xué)習(xí)，創(chuàng)新性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于垃圾焚燒發(fā)電廠過程工況數(shù)據(jù)與末端污染排放數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性分析，為過程工況數(shù)據(jù)監(jiān)控管理提供科學(xué)依據(jù)，建立監(jiān)控規(guī)則。

（2）垃圾焚燒發(fā)電廠生產(chǎn)工藝流程及工況數(shù)據(jù)的三維可視化監(jiān)控管理。系統(tǒng)利用GIS技術(shù)及三維建模技術(shù)，實現(xiàn)垃圾焚燒發(fā)電廠生產(chǎn)工藝流程及工況數(shù)據(jù)的三維可視化及管理，為工況數(shù)據(jù)瀏覽、查詢、分析提供可視化的操作。

6 結(jié)束語

對垃圾焚燒發(fā)電廠監(jiān)管是環(huán)保部門和城管部門必須進(jìn)行的一項長期工作，本系統(tǒng)的建設(shè)為垃圾焚燒發(fā)電廠監(jiān)管部門提供了一套全新的監(jiān)管手段，極大地提高了監(jiān)管效率和預(yù)警預(yù)報能力。

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