探析在線監(jiān)控系統(tǒng)在環(huán)境執(zhí)法中的應(yīng)用效果

李萍 王香剛

(安陽市生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心,河南安陽 455000)

1 技術(shù)環(huán)境背景環(huán)境的現(xiàn)狀

(1)技術(shù)要求的背景我國(guó)城市的傳統(tǒng)空氣質(zhì)量正在逐年提高。環(huán)境問題是該地區(qū)的特征。該地區(qū)的空氣污染構(gòu)成了嚴(yán)重的隱患,并且變得越來越明顯。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,環(huán)境問題日益突出,各種污染物的結(jié)合和重疊,空氣污染呈現(xiàn)出區(qū)域性和復(fù)雜性?，F(xiàn)在已經(jīng)隱藏了有關(guān)嚴(yán)重空氣污染事件的擔(dān)憂。環(huán)境和大氣環(huán)境都處于非常嚴(yán)重的狀況。嚴(yán)重的細(xì)顆粒物污染是中國(guó)重要的環(huán)境問題之一,大氣中的顆粒物會(huì)影響空氣質(zhì)量和地球的輻射平衡。粒度由從源發(fā)出的初級(jí)粒子和通過空氣粒子轉(zhuǎn)化形成的次級(jí)粒子組成。顆粒對(duì)人類健康和氣候的影響在很大程度上取決于顆粒大小和化學(xué)成分的分布。當(dāng)前,我國(guó)面臨著溫室效應(yīng)的環(huán)境問題:減排行業(yè)碳排放清單狀況(國(guó)外排放因子,結(jié)果高),碳儲(chǔ)存的環(huán)境和安全問題,國(guó)外影響評(píng)估國(guó)外大型生態(tài)項(xiàng)目評(píng)估交易量增長(zhǎng),并檢查碳交易指標(biāo)。CO捕集/封存的安全和環(huán)境問題是:年泄漏率僅為1%,幾乎完全抵消了積極的環(huán)境效益。

(2)我國(guó)的環(huán)境條件。目前在中國(guó):1)迫切需要解決的是消耗氧氣的有機(jī)物質(zhì)的污染。①水污染;②空氣污染主要是大氣中顆粒物的污染;③在全球變暖問題上,我國(guó)的CO:排放量將很快超過美國(guó),并將成為世界第一。2)有毒污染物是持久性有機(jī)污染物,對(duì)人體健康有嚴(yán)重影響。這個(gè)問題在國(guó)內(nèi)外都很普遍。我國(guó)目前正在啟動(dòng)一項(xiàng)《環(huán)境衛(wèi)生行動(dòng)計(jì)劃》,旨在提高人們的環(huán)境意識(shí)。

2 安裝在線監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

國(guó)家控制的主要污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)三個(gè)主要污染減排監(jiān)測(cè)系統(tǒng),科學(xué)的減排監(jiān)測(cè)系統(tǒng),精確的減排監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和嚴(yán)格的減排監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

從2019年開始,根據(jù)國(guó)家、省、地方政府環(huán)保部門和企業(yè)的第二階段建設(shè)任務(wù)要求,已安裝工業(yè)企業(yè)涉氣用電監(jiān)管、VOCs用電監(jiān)管、氨逃逸、無組織排放等監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)施設(shè)備。截至2021年中,全市2700多家企業(yè)已安裝用電監(jiān)管設(shè)施并與省、地方政府環(huán)保部門監(jiān)管系統(tǒng)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)。安鋼集團(tuán)等企業(yè)在廠區(qū)重要區(qū)域安裝了無組織排放視頻監(jiān)控設(shè)備。

3 自動(dòng)監(jiān)測(cè)環(huán)境系統(tǒng)

自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以報(bào)告和預(yù)測(cè)空氣質(zhì)量。今天,中國(guó)許多城市已經(jīng)建立了空氣表面監(jiān)測(cè)系統(tǒng),這些系統(tǒng)在環(huán)境保護(hù)中起著重要作用。另外,在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)水質(zhì)也很重要。國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局建立了在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)DH、氨氮、總氮和電導(dǎo)率等項(xiàng)目。這些項(xiàng)目的值是評(píng)估水質(zhì)的重要參數(shù)。然后通過衛(wèi)星將其發(fā)送到中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)站,以明確責(zé)任問題。

3.1 污染源煙氣在線連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

制造商必須安裝相應(yīng)的脫硫設(shè)備國(guó)家發(fā)布相關(guān)政策,以促進(jìn)企業(yè)環(huán)境保護(hù)行動(dòng)并減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)。但是,國(guó)家補(bǔ)貼的先決條件是公司要澄清公司是否已實(shí)際安裝了脫硫設(shè)備并啟用了脫硫設(shè)備。這可以實(shí)時(shí)監(jiān)視公司行為。其次,在線連續(xù)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)還可以評(píng)估其是否符合標(biāo)準(zhǔn)。它可以使用污染控制:在線連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來監(jiān)測(cè)煙氣。氧氣濃度有助于節(jié)省能源。

3.2 水和污水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每天24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),這對(duì)于監(jiān)測(cè)污水公司非常有用。減少企業(yè)的污染物排放對(duì)于環(huán)境保護(hù)至關(guān)重要,并且可以減少能源消耗。污水處理廠將安裝自動(dòng)連續(xù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),以確定污水處理廠是否正在運(yùn)行以及所處理的污染物是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 污染事故的預(yù)警或預(yù)警監(jiān)測(cè)

對(duì)于污染事故,我們必須盡最大努力使污染事故最小化。在可能產(chǎn)生氯氣的環(huán)境中安裝專用于氯氣的警報(bào)裝置。此時(shí),可以采取措施防止嚴(yán)重的污染事故。有水質(zhì),例如,四川化工安裝了警報(bào)器后,就可以隨時(shí)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控,因此應(yīng)盡快采取措施,這樣沱江河流域就不會(huì)發(fā)生持續(xù)20天的事故。

3.4 在線監(jiān)測(cè)

在線監(jiān)測(cè)生物體,例如富營(yíng)養(yǎng)化爆發(fā)并開花的湖泊,一旦某些因素達(dá)到預(yù)警水平,使用相關(guān)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)藻類的種類和濃度可以消除藍(lán)藻,并避免類似的藍(lán)細(xì)菌事件。如果將這一領(lǐng)域的先進(jìn)設(shè)備與自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)合起來,無疑將在預(yù)防和治療某些疾病的流行中發(fā)揮重要作用。

4 在線監(jiān)控系統(tǒng)的效果

(1)在線監(jiān)控系統(tǒng)可以快速檢測(cè)和懲罰公司的非法排放和關(guān)閉設(shè)施,有助于防止環(huán)境污染事故,并大力支持改善環(huán)境質(zhì)量。為了監(jiān)視主要公司的污染物排放,在線監(jiān)視(實(shí)時(shí)監(jiān)視公司污染物排放濃度和排放),視頻監(jiān)視(直觀地檢查公司的污染控制設(shè)施是否運(yùn)行)使用了三種過量煙氣行為的方法。確定了氣體排放量。污染控制設(shè)施的工作狀態(tài)監(jiān)視(將企業(yè)空氣污染物排放量從“結(jié)束監(jiān)測(cè)”增加到“全過程監(jiān)視”)以及“三合一”三建筑物企業(yè)污染物排放量一天24小時(shí),環(huán)保部門可以首次了解最新的污染物排放和處理設(shè)施的運(yùn)行情況。從隨機(jī)終端排放監(jiān)控到實(shí)時(shí)全過程監(jiān)控[2]。

(2)全面增強(qiáng)對(duì)污染企業(yè)的執(zhí)法監(jiān)督能力?？梢约皶r(shí)準(zhǔn)確地調(diào)查和處理超出標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。例如,發(fā)電廠的2號(hào)機(jī)組在18:00至19:00之間擁有一個(gè)在線監(jiān)控平臺(tái)SO。排放濃度約為670mg/m(排放標(biāo)準(zhǔn)為400rng)。由于排放濃度超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的0.68倍,有關(guān)部門根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)調(diào)查處理了公司超標(biāo)排放的違法行為。這種方法大大提高了我們的環(huán)境監(jiān)測(cè)能力。

(3)企業(yè)污染控制設(shè)施因故障或檢修而無法正常運(yùn)行,污染物直接排放。在線監(jiān)視系統(tǒng)能夠在最短的時(shí)間內(nèi)快速檢測(cè)和監(jiān)視公司維修并減少超額排放。例如,某發(fā)電廠的第二個(gè)發(fā)電廠單位從10:00開始,在線監(jiān)控平臺(tái)SO,排放濃度),L107mg/m急劇上升～12070mg/m(排放標(biāo)準(zhǔn)～400mg/m),根據(jù)調(diào)查結(jié)果,該公司的脫硫設(shè)備出現(xiàn)故障,脫硫系統(tǒng)無法使用,因此直接將其排出。監(jiān)督公司的緊急維修后,于5:00維修完畢,并恢復(fù)了正常排放。

(4)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)將是計(jì)算污染物排放總量的重要手段,并將在“十三五”期間充分用于污染物排放總量的核查。例如,通過分析來自電廠進(jìn)出口的污染物排放數(shù)據(jù),可以清楚地了解電廠脫硫設(shè)備的實(shí)際脫硫效率和二氧化硫的減排總量,從而提供有力的技術(shù)支持減排工作。

(5)在“物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)”上,可以隨時(shí)跟蹤我們城市環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀及其變化趨勢(shì)。該平臺(tái)具有城市污染源管理應(yīng)急數(shù)據(jù)庫,該數(shù)據(jù)庫具有針對(duì)環(huán)境污染事故的應(yīng)急指揮功能。

5 使用GPRS進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)的好處

電話線使用撥號(hào)來收集信號(hào),但是這種方法比較麻煩并且不再常用。局域網(wǎng)傳輸相對(duì)穩(wěn)定并且升級(jí)非常方便,但是基本成本相對(duì)較高,通?？梢詰?yīng)用于下水道中具有局域網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)備。就像連接到局域網(wǎng)一樣。施工成本低使用GPRS公共網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),無需建立網(wǎng)絡(luò),只需安裝設(shè)備,施工成本就很低,如圖1所示。

圖1 控制平臺(tái)Fig.1 Control platform

快速登錄到新的數(shù)據(jù)包服務(wù),而無需過去進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的撥號(hào)連接過程。只要激活GPRS應(yīng)用程序,每次連接就只需2秒鐘,并且可以永久保持在線狀態(tài)而不會(huì)出現(xiàn)斷線問題,這類似于無線租用線路網(wǎng)絡(luò)。計(jì)費(fèi)基于流量,并且僅當(dāng)在線產(chǎn)生通信流量時(shí)才計(jì)費(fèi)。這是一種基于用戶數(shù)據(jù)傳輸流的更科學(xué),更合理的計(jì)費(fèi)方法。當(dāng)大規(guī)模環(huán)境保護(hù)信息處理中心與每個(gè)環(huán)境保護(hù)信息采集點(diǎn)實(shí)時(shí)連接時(shí),由于采集點(diǎn)數(shù)量眾多,系統(tǒng)要求可以滿足突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?而GPRS技術(shù)已經(jīng)足夠。可以滿足這種傳輸?shù)男枰?。高速傳輸在每個(gè)環(huán)保信息收集點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量在10kbit/s之內(nèi)。網(wǎng)絡(luò)傳輸速度理論上達(dá)到171.2BIT/s,目前實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速度約為40kbit/s,完全可以滿足在線環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度的要求。GPRS雙向系統(tǒng)還可以提供對(duì)設(shè)備和設(shè)備的反向控制,例如時(shí)間補(bǔ)償,狀態(tài)報(bào)告,開關(guān)和其他控制功能,從而可以在線遠(yuǎn)程升級(jí)系統(tǒng),如圖2所示。

圖2 GPRS系統(tǒng)控制方案Fig.2 GPRS system control scheme

6 存在的問題

6.1 進(jìn)一步加強(qiáng)在線監(jiān)控系統(tǒng)的管理

建立在線監(jiān)視并且完成完整系統(tǒng)具有許多技術(shù)難關(guān)。一些企業(yè)在理解和管理方面存在問題,例如設(shè)備行為異常,監(jiān)視數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確以及有效數(shù)據(jù)上載率降低。2010年6月,政府面向市場(chǎng)公開采購招標(biāo)負(fù)責(zé)在線設(shè)備三向操作的社會(huì)化公司,這是城市的主要污染源,有效數(shù)據(jù)上傳率從60%提高到90%以上。

6.2 應(yīng)用擴(kuò)展不足

結(jié)果的應(yīng)用需要進(jìn)一步擴(kuò)展。在使用數(shù)據(jù)結(jié)果時(shí),只有部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)果用于環(huán)境監(jiān)管和執(zhí)法以及綜合驗(yàn)證業(yè)務(wù)。環(huán)境管理任務(wù),如污染申報(bào)和核查、污染等,需要加快發(fā)展,如發(fā)放排放許可證、環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。相應(yīng)的規(guī)章制度擴(kuò)大了范圍。

7 未來工作的重點(diǎn)

(1)進(jìn)一步提高管理水平,使在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,有效,有效數(shù)據(jù)上傳率達(dá)到國(guó)家規(guī)定的90%以上。

(2)自動(dòng)監(jiān)控功能建設(shè)進(jìn)一步完善,地方政府監(jiān)控中心得到加強(qiáng),重點(diǎn)縣監(jiān)控中心得到建設(shè),兩級(jí)聯(lián)網(wǎng)。建立了自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。擴(kuò)大自動(dòng)監(jiān)控的范圍,并為占城市污染負(fù)荷90%以上的公司實(shí)施自動(dòng)監(jiān)控。

(3)將根據(jù)對(duì)化學(xué)需氧量的監(jiān)測(cè),兩個(gè)二氧化硫的污染物減排約束指標(biāo)和兩個(gè)新的氨氮監(jiān)測(cè)指標(biāo),擴(kuò)大適用范圍。進(jìn)一步擴(kuò)展已添加氮氧化物。添加針對(duì)各種污染源的新在線監(jiān)視方法,包括自動(dòng)監(jiān)視主要公司的重金屬排放,自動(dòng)監(jiān)視輻射和輻射源以及自動(dòng)監(jiān)視車輛排放。簡(jiǎn)而言之,要建立一個(gè)相對(duì)完整的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施,全面覆蓋環(huán)境保護(hù)網(wǎng)絡(luò),并使用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法來確保減少排放的污染物數(shù)據(jù)。是必需的?！扒逦?準(zhǔn)確,經(jīng)過嚴(yán)格驗(yàn)證?！比婕訌?qiáng)環(huán)境質(zhì)量預(yù)警監(jiān)測(cè)體系建設(shè),實(shí)現(xiàn)污染源監(jiān)測(cè)與環(huán)境質(zhì)量預(yù)警的融合,為城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出貢獻(xiàn),為進(jìn)一步改善城市空氣質(zhì)量做出貢獻(xiàn)。