基于环保管理的工厂模型及建模方法研究

杨文玉，牟桂芹

(中国石化青岛安全工程研究院，山东青岛 266071)

随着新环保法的执行，企业面临的环保管理的压力越来越大[1]，企业环保管理已从力度上的加强向粒度上的加深进行转变，亟需用信息化手段提升企业的环保管理水平[2]。但是目前企业环保管理信息化处于起步阶段，各类环保系统建设又缺少统一的设计标准，导致企业各环保信息系统中的环保数据来源广且数据共享复杂，环保数据挖掘利用的难度大[3,4]。为此，建立一个基于环保管理的适用范围广、可扩展性强、集成便捷、统一标准的工厂模型[5-7]，将环保信息平台建立在工厂模型之上，将有效地保证各类环保数据来源的准确性，并为数据核算口径一致打下坚实的基础。目前中国石化已完成环境保护信息系统的试点应用，该系统正是建立在本文研究的环保管理工厂模型之上，达到了预期的应用效果。

1 环保管理工厂模型简介

一种基于环保管理的工厂模型，包括：组织模型、区域模型和节点模型。组织模型是依据企业管理需求，对工厂建立自上而下的多层级环保管理组织机构；区域模型包含企业现有污染源(包括生产装置、污染治理设施、装卸台、罐区、仓库等)和虚拟污染排放区，并将各区域映射到具体的组织模型上；节点模型是依据企业废水、废气、固废、噪声排放点建立标准的排放点模型，并将各排放点映射到区域模型上。

图1 基于环保管理的工厂模型建模流程示意

图2 直管区和汇集点建模指导示意

2 具体实施方法及步骤

依据企业管理需求，建立自上而下的多层级环保管理组织机构，建立组织模型、区域模型和节点模型，并将各区域映射到在具体的组织模型上，再将各排放点映射到区域模型上，从而最终建立基于环保管理的工厂模型。

2.1 确定工厂边界

首先确定工厂的边界，然后再在工厂边界内，研究并建立三个层级的环保工厂模型。

2.2 建立组织模型

根据各企业环保组织架构，建立各级组织机构，为各区域模型的映射和后续环保数据的核算提供组织基础。以组织机构的机构编码、机构名称、机构简称、级数、上级机构等信息建立组织模型。

2.3 建立区域模型

在一个工厂的边界范围内，将工厂划分成若干区域。环保管理中将各类对环境产生影响的区域都称为污染源。因此，污染源是整个环保工厂模型中最为重要的模型。所有污染源都要在一个主表里统一注册，通过主表的约束，来保证每一个污染源是唯一的，涵盖所有污染源的公共属性。同时对特殊污染源可建立扩展表，以满足其个性化描述的需求。

其中污染源为在生产过程中产生污染物一类对象，污染监控以污染源为基本对象，每个污染源的归属地为生产装置、辅助生产装置(罐区、装卸台等)及污染治理设施。以污染源的污染源编码、污染源名称、污染源别名、所属生产设施编码、所属生产设施、虚拟标志、所属组织等信息建立区域模型；直管区是基于部分排放点存在无法映射到一个具体的生产装置的情况而衍生出的特殊区域，通过污染源中的虚拟标志属性来区分直管区。

2.4 将区域模型映射到组织模型上

根据企业管理要求，结合组织模型，将所建立的区域模型按照实际管理情况，映射到具体的组织模型上。

2.5 建立节点模型

各类区域模型都有排放点，各排放点管理的对象为污染介质和介质中的污染物。排放点为将污染源所产生污染物排放给其他污染源或者外环境的一类对象，每个排放点都归属于一个具体的污染源，一个污染源往往存在多个排放点，排放点分为内排点和外排点，以排放点的排放点编号、排放点名称、排放点别名、排放点类型、排放标志、所属污染源、污染介质、排放类型、排放规律等信息建立节点模型，同时将各排放点的污染介质和污染物信息纳入到节点模型中，以便核算不同排放点污染物产排情况；工艺参数点为排放点工艺相关参数的一类排放点对象，工艺参数点包括流量、温度、压力等工艺参数，每个工艺参数点归属于一个具体的排放点，以工艺参数点的工艺点编码、工艺点名称、工艺点简称、入出口标志、工艺点类型、监控级别、计算公式、计量单位、污染物类型、关联排放点等信息扩展节点模型；分析采样点为排放点化验分析相关参数的一类排放点对象。分析采样点包括浓度、分贝等化验分析参数，每个分析采样点归属于一个具体的排放点，以分析采样点的采样点名称、关联排放点、分析仪表、分析采样点类型等信息扩展节点模型。所有的排放点，都要统一在一个主表里注册，以便实现排放点数据共享。

2.6 将节点模型映射到区域模型上

根据各污染源的实际情况，将建立的排放点，按照实际情况映射到相应的污染源上，映射不到具体污染源的排放点，可以映射到直管区中，最终完成环保工厂模型的建模。

3 环保管理工厂模型方法的特点

3.1 首次基于环保管理提出并建立工厂模型

首次基于环保管理提出并建立工厂模型，为环保信息化建设提供了一个适用范围广、可扩展性强、集成便捷的标准化模型，为环境保护信息平台建设提供模型支撑。

3.2 为环保大数据共享及应用打下坚实基础

统一环保系统设计标准，可有效保证各类环保数据来源的唯一性、准确性和数据口径的一致性，从源头上规范了环保数据，为环保数据融合、共享并充分挖掘利用打下坚实的基础。

4 结语

环保管理工作是一种典型的跨行业、多类型、数据量大的综合业务，环保大数据正在成为企业重要的资产，由于环保业务应用的数据类型繁多，其数据的组织管理的方式、标准、参考体系也各不相同，导致环保大数据的快速集成与综合应用面临着较大的挑战。启动环保数据的标准化工作，开展基于环保管理的工厂模型建模方法研究，统一规范数据标准，解决数据标准不统一造成的数据应用瓶颈，让数据真正流动起来，最终从根本上实现环保大数据的快速分析与应用，对于推进环保大数据的广泛利用具有重要意义。

[1] 高杰, 金琪钧. 新环保法下开展企业环保管理工作的方法[J]. 经营与管理, 2017(1): 85-87.

[2] 黄勇祥. 管控一体化在环保信息化管理中的应用[J]. 科技与企业, 2016(3): 63, 66.

[3] 朱丽.大数据技术在环保数据共享平台建设中的应用[J]. 信息系统工程, 2015(5): 95-96.

[4] 吴潜.大数据背景下石化工业实现智能制造的思考[J]. 化学工业, 2016(2): 15-18.

[5] 齐瑞超, 荣冈, 冯毅萍，等.智能工厂可配置的多层次建模方法[J]. 化工学报, 2013(12): 4354-4365.

[6] 孙伟, 王亦宁.智慧环保信息化平台设计构想[J].智慧工厂, 2016(9): 57-60.

[7] 张益, 冯毅萍, 荣冈.智慧工厂的参考模型与关键技术[J]. 计算机集成制造系统, 2016 (1): 1-12.