智能化技术在泄漏检测与修复(LDAR)监管中的应用与实践

毛学军，刘 伟，朱中元，卢仲祥

(1.浙江碳策智能技术有限公司，浙江宁波 315040 2.浙江仁欣环科院有限责任公司，浙江宁波 315040 3.宁波中金石化有限公司，浙江宁波 315040)

0 前言

挥发性有机物(VOCs)是形成雾霾和臭氧的前体物，VOCs污染管控是国家“十三五” 环境保护的重点工作和突破方向。为从源头上控制石化企业工艺设备和管线的VOCs无组织排放，国家环保部引入了泄漏检测和修复(LDAR)技术，并陆续出台了相关的标准和规范，对LDAR工作流程、实施方法及质量保证与控制进行了详细的规定。

一般情况下，石化企业均委托第三方检测机构开展LDAR的检测工作，检测机构在竞标过程中经常出现低价恶性竞争的现象，导致LDAR在实施过程中问题众多，LDAR的检测质量不能得到有效的保障。

当前企业/第三方检测机构使用的LDAR管理系统主要对建档和检测过程进行管理，以便于开展检测工作、提高检测效率；政府环保部门通常建立检测结果填报系统，实现企业检测结果的上报和汇总，普遍缺少检测质量和进度的监管功能。

本文对智能化技术手段应用于LDAR检测和监管方面进行了有益的探索和实践。

1 LDAR智慧公共服务平台简介

当前移动终端、物联网、大数据等智能化技术发展迅猛，针对上述存在的问题，应用智能化技术建立一个集LDAR全过程管理和监管于一体的智慧公共服务平台，对检测大数据进行检查和分析，为LDAR过程的合规性和数据的真实性提供有效的监控手段，是一个很好的解决途径。

1.1 功能定义

LDAR智慧公共服务平台应由LDAR检测子平台和监管子平台组成。

a) 检测子平台重点解决检测过程的全过程管理，按照国内外的最佳实践，应考虑的功能要素为：LDAR建档、检测数据的采集、存储与传递完全电子信息化；通过防爆移动终端和移动APP实现检测和数据传递；防爆移动终端内置GPS，跟踪并保证检测人员忠实履行职责；数据库有较好的可视化功能。

b) 监管子平台重点解决政府环保部门对辖区企业的LDAR检测进度和质量的监管，应考虑的功能要素为：可以实时检查检测计划的完成情况；对检测人员是否在现场开展作业进行检查；对检测数据是否从检测仪器自动采集的数据链中来进行检查；对检测的停留时间是否合规进行检查；对检测仪器是否合规进行检查等。

1.2 智能化技术应用要点

a) 应用物联网和互联网技术，防爆移动终端APP可以通过4G技术下载检测任务及密封点图片建档信息，防爆移动终端利用蓝牙技术与仪器进行通讯，及时将无人工干预的检测数据上传平台。

b) 应用GPS/北斗和GIS技术，在GIS中划定检测区域的电子围栏，通过对密封点检测的位置数据是否在划定的电子围栏中进行检查，解决现场作业真实性问题。

c) 对检测大数据进行时序分析，计算检测耗时，结合密封点模型中定义的楼层数据，可以对同一楼层相邻密封点检测耗时及不同楼层相邻密封点检测耗时进行合规性分析。

d) 应用大数据分析技术，对各企业检测的数量、泄漏的数量和比例、已修复和延迟修复的数量和比例、泄漏量和减排量以及泄漏点、泄漏率和泄漏量在不同组件的分布等进行综合分析。

2 应用实践

宁波市镇海区是石化企业的集中区，需要开展LDAR检测的企业有73家，总密封点数量超过1×10个， LDAR的监管工作原先通过手工方式进行，数据的采集、整理工作量大。为扭转LDAR监管的不利局面，2017年镇海区生态环境局着手启动LDAR智慧公共服务平台的建设，建设的总体思路为从源头对企业的LDAR进行全过程管理，并在此基础上实现监管。项目于2018年1月份开始建设，经过半年多的系统开发、调试、培训以及系统初始化准备工作，2018年7月基本建成开始投入试运行。

2.1 LDAR智慧公共服务平台的总体架构和功能

2.1.1

总体架构

平台基于面向服务架构(SOA)，采用主流的J2EE结构进行开发，广泛应用了物联网、GPS、GIS、大数据等智能化技术和电子围栏算法，用户通过B/S方式访问平台，总体架构如图1。

图1 LDAR智慧公共服务平台系统架构

2.1.2

主要功能

平台包含政府监管子平台和企业LDAR子平台，主要功能如下。

2.1.2.1

政府监管子平台功能

a) 进度监督检查。依据《挥发性有机物无组织排放控制标准》和相关行业的污染物排放标准确定的年度检测要求，可以实时对各企业LDAR检测计划开展情况进行监督检查。

b) 质量监督检查。应用GPS、GIS、物联网、大数据及电子围栏技术，实现LDAR检测质量的监督检查，包括检测过程GIS监控、检测时间间隔监控、数据上传监控：可以在GIS地图上按装置的周界划定该装置的电子围栏，在现场检测时，将每个密封点检测的GIS信息上传到系统，通过对这些数据的分析，以判断检测时的地理位置是否在该装置的电子围栏内，并以GIS地图的方式展示；检测数据可以采用手工录入、仪器接口文件或手操器3种方式上传系统，上传数据时系统对上传方式进行标识，实现对数据上传方式的统计和分析，避免人工干预检测数据；系统可以记录每个检测点的开始和结束时间，计算每个密封点的检测耗时，结合密封点模型中定义的楼层数据，通过对同一楼层相邻密封点检测耗时及不同楼层相邻密封点检测耗时与系统规定的检测耗时进行比对，实现合规性分析。

c) 第三方检测机构管理。对第三方检测机构的资质信息和检测仪器信息进行统一管理和检查，确保检测机构的资质和检测仪器符合要求。

d) 标准配置。政府监管部门依照国家要求或根据地方规定发布泄漏检测与修复(LDAR)泄漏控制浓度(泄漏定义值)和泄漏等级。

e) 综合分析。利用检测过程中产生的大数据，对整个园区的泄漏检测与修复情况的综合分析，各种组件类型的泄漏情况分析以及年度泄漏率、减排量变化趋势分析等。

2.1.2.2

企业LDAR子平台功能

a) 建档。建档支持台账建档和图像建档。

b) 检测。根据环保部门的年度检测计划开展检测工作，包括检测路径规划、检测数据采集。

c) 维修与复测。包括维修工单创建、复测、延迟修复等内容，记录现场泄漏点的维修情况及延迟修复情况。可以实现与企业设备管理系统或ERP系统的集成。

d) 泄漏量和减排量计算。根据检测数据和检测周期，计算本周期内泄漏损失量；进行修复后，可以得到在本检测周期内VOCs减排量。

e) LDAR手操器。应用智能防爆终端开展LDAR工作，具有检测复测任务和图档导入、检测复测数据在线上传等功能，手操器通过蓝牙自动读取检测仪器数据，进一步避免了人工干预检测数据的可能性。

f) 综合分析。对企业的泄漏检测与修复情况的综合分析，各种组件类型的泄漏情况分析以及年度泄漏率、减排量变化趋势分析等。

g) 接口。实现与主流的LDAR检测仪器(PHX21，TVA2020等)直接连接，下传检测计划、上传检测数据。

2.2 应用成效

2018到2019年，镇海区依托本平台开展LDAR工作，辖区石化企业平均泄漏率从0.51%下降到0.32%，累计减排达近379 t。LDAR智慧公共服务平台效果逐步呈现。

a) 监管工作效率大幅提升。环保部门之前需要安排专人用2～3周的时间来完成每次检测数据的收集和汇总，监管的工作量巨大。建立LDAR公共服务平台后，环保部门可以在平台上实时查询检测进度，检测情况自动汇总，工作效率大幅提升。

b) LDAR质量得到有效监督。在之前，缺少对检测质量的监督检查手段。建立LDAR公共服务平台后，可进行检测路径GIS监控、检测时间监控、数据上传监控、检测仪器监控，根据检查情况对第三方检测机构进行考核，使LDAR质量得到有效监督。

c) VOCs减排更有针对性。LDAR公共服务平台可以对企业的泄漏率、修复率、 减排率、泄漏量和减排量进行排名和分析，通过分析可以有针对性采取VOCs减排措施。

3 结语

LDAR检测与常规的实验室检测相比具有特殊性，如何开展LDAR检测进度和质量的监管存在挑战，通过将物联网、电子围栏、GIS、GPS及大数据等智能化技术应用于LDAR检测和监管进行了有益的尝试，取得了较好的效果，为政府和企业环保部门进行LDAR过程管控和监管提供了手段、积累了经验，具有较好的示范和推广意义。下一步将考虑对检测大数据进行深入分析，指导设备与管阀件的选型和密封设计。