普光气田环境监测信息管理系统应用趋势分析

邹凤，卫丽霞，李风山，程秋华，徐丽芳，常晓威

1.中国石化中原油田分公司 技术监测中心（河南 濮阳457001）2.中国石化中原油田分公司 濮城采油厂（河南 濮阳457532）

普光环境监测信息管理系统是由中原油田技术监测中心标准化研究所开发，在技术监测中心普光环境监测分站应用，主要用于普光酸性气田生产作业区、生活区行监测、各类委托监测与应急监测业务，监测类别包括水和废水、环境空气、噪声、固体废物、土壤、生态6类，共50个监测项目的监测分析工作并负责统计各类监测报表，分析生产对环境的影响。从2015年开发、应用、改进以来为HSSE管理部提供各种环境监测数据，为决策提供技术支撑，对环境污染事故的发生起到预警作用，促进生产区和生活区保持环境自然质量。下面对环境监测信息管理系统流程和应用进行分析。

1 环境监测系统流程介绍

普光环境监测信息管理系统运行界面如图1所示，主要应用如下。

1.1 环境监测业务流程的管理与数据分析处理

普光环保站监测业务有例行、委托、应急3类，全过程的数据表格录入、计算、管理，需要设计的数据表格共计79张，如原始记录表格有任务通知单CX∕27BGa、应急监测受理单CX∕04-BGb、委托监测合同书CX∕04-BGa等；按监测介质或对象分类，有水和废水、固体废物、土壤、大气、噪声和生态6类共50个监测项目[1]。如：水和废水一类中有水温、pH值、电导率、溶解氧、化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、六价铬、石油类、硫化物、五日生化需氧量（BOD5）、硫酸盐、铜、铅、锌、镉、铁、锰、氯化物、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、挥发酚、高锰酸盐指数、色度、悬浮物、总铬、总硬度、总磷、总氮28个监测项目；表单中数据验证、计算、吸光度标准曲线回归等大量分析处理任务设计在数据提交前的客户端进行处理，准确无误的数据才可上传到服务器中存储，以减轻应用服务器的压力，减少网络带宽的占用。

图1 普光环境监测信息管理系统

各种复杂的统计数据可采用JSON数据格式传输到客户端，在客户端重新封装成所需的报表，也可以在服务器端直接生成Excel文件发送到客户端。

每一表格都是独立的功能模块，各功能模块均挂接在可以自由定义的工作流程步骤下，统一进行链接、导航。

1.2 监测数据查询统计

1.2.1 监测数据查询功能划分

原始记录查询、监测报告（分析结果报告单）查询。监测报告查询、原始记录查询均可通过关键性的字段进行快速查询，如任务名称（例行监测、应急监测、委托监测等）、受检单位、报告编号、任务通知单号等。

1.2.2 监测业务报表

按要求将多种数据来源的信息自动统计生成各类环保监测业务报表，有监测报告、分析结果报告单、《月度监测结果汇总表》《年度监测结果汇总表》《监测地点统计表》《各监测项目环境质量标准》《各监测地点年度污染综合指数比较》等14种报表。

以上报表自动生成后由质量监督员审核（初审），经授权人（环保站内部人员）签字（电子签名）审核后仅具备打印、查询、导出等功能，设置有效性检验规则，保证数据有效。

1.3 环境变化趋势分析

环境监测信息管理系统可以对环境监测的历史数据进行分析对比，形成所有重要监测点位的监测数据变化趋势图。

趋势分析图的源数据来源于原始记录、监测报告（监测分析报告单），选择其中环境敏感项目做趋势分析，确定以下几类：水和废水、环境空气、噪声、土壤、固体废物、生态。

例如，水和废水趋势图包含：同一时间段内，河流沿程监测数据变化趋势图；同一时间段内，各监测地点监测数据对比图；各监测地点年度监测数据趋势图；各监测地点年度污染综合指数对比图；各监测地点年度污染因子平均污染指数对比图；各监测地点年度污染指数对比图；地表水年度监测断面水质对比图。图2为普光气田后巴河主要污染因子浓度图。

图2 普光气田后巴河主要污染因子浓度图

1.4 污染源实时连续在线监测数据查询分析

通过局域网从现场安装的在线监测仪表采集或从分公司统一的OPC实时服务器获取实时监测数据，分类存储，供环境监测信息管理系统实现在线监测信息的分析查询、统计，对异常数据进行跟踪，及时报警、预警。图3为普光气田净化厂二联合一系列二氧化硫报警、预警设置。

图3 普光气田净化厂二联合一系列二氧化硫的报警、预警设置

1.5 环境监测资质、从业人员信息管理

分公司内部从事环境监测及相关业务的资质，以及实验室能力认证、人员、取证等信息管理。其中包括：环境监测实验室认证信息管理、普光环境监测站人员情况表、普光环境监测站人员情况汇总表、人员培训记录表、取证信息、资质管理台账，监测技术人员的基本信息，并对其实现动态管理。

2 普光环境监测系统应用趋势分析

普光环境监测系统运行以来，经过3次改进，其更加适用于现场及实验室，现在从以下4个方面进行应用分析。

2.1 环境监测全过程数据化

普光环境监测系统兼容普光分公司数字化气田数据库，遵循气田数据库标准设计。与分公司现有其他管理系统（如：标准管理体系、计量器具管理等系统）相匹配，能互相兼容，实现数据共享。

2.1.1 数据共享

数据共享可以让远在中原的环境管理部门在办公室能够读取所需的环境监测数据，对监测点年、月之间分析和比对，进行每年的环境现状分析，得出未来环境的可行性预测，再根据国家、中石化和普光分公司的管理要求和区域内生产、设备情况，制订明年污染物削减计划，确定例行监测分布点和频率。

2.1.2 大数据的应用

当前环境监测工作已进入大变革时代，从思维方式上更关注人、环境、社会相互关系；从工作模式上更基于量化、创新、挖掘的视角来回应环保新挑战，亟需整合社会各方面资源对环境问题进行多元协同治理，而这正是“大数据”技术发挥作用的空间。

基于“大数据”技术,普光环境监测系统的数据库可连接国家、中石化环境监测大数据中心，突破传统关系型数据库局限性，搭建环境监测大数据技术框架。运用大数据采集与预处理、大数据存储与管理、大数据计算、大数据分析与挖掘、大数据可视化分析等核心技术,实现环境质量综合评价技术的新突破：①提升环境状况综合预警能力；②应用大数据可视化技术,提高科学决策水平；③提高人体健康风险评价能力；④建立环保舆情分析云平台,提升公众服务能力。

2.2 环境监测数据过程的应用

环境监测系统可以实现：①环境监测数据校验；②有效数字修约及运算，满足有效数位的判断、数值的修约及取舍规则、运算规则；③在地理信息图上标注出监测点位（基于安信GIS系统），并能够自主查询环境监测趋势分析图；④实现在线污染源实时监测，对异常数据进行跟踪，及时报警、预警。下面进行分类分析。

2.2.1 环境监测数据校验

环境监测数据审核是环境监测过程中各环节的最终环节,也是保证工作质量的重要环节。环境监测数据审核工作量大且受个体水平的影响,本系统综合环境监测数据审核的依据、环境监测数据审核工作重点以及数据合理性分析方法,代替人工分析，提高数据审核工作质量和效率，为环境管理和环境科学研究提供快速查询。

2.2.2 有效数字修约及运算

根据国家标准数值修约规则GB∕T 8170—2008相关内容[2]，加上仪器设备、监测项目本身的要求等全面的符合监测流程的需求，由环境监测信息管理系统实现对数值自动修约，得到的结果准确有效[3]。

2.2.3 环境监测趋势分析图

环境监测信息管理系统对环境监测数据进行自动对比，利用GIS技术形成各监测点环境监测项目的变化趋势图，实现在地理信息图上标注出监测点位（基于安信GIS系统），并同时自主查询环境监测趋势分析图。

2.2.4 实时报警、预警

实现在线污染源实时监测，对异常数据进行跟踪，及时报警、预警，对超限监测点项目进行重点跟踪监测，同时给定义相关负责人发送信息提醒，实现快速反应机制，减少环境污染事故的发生。

2.3 生态跟踪监测

由于普光气田天然气含硫化氢，地质结构的特殊和生物多样性的特性，根据环境保护的要求，进行生态跟踪监测，建立生态样方、各种种植污染物敏感植物。每年生态跟踪监测约完成植物样品900个，土壤样品150个左右。监测项目有：植物pH值、植物硫、植物叶绿素，土壤pH值、土壤有效硫、土壤有机质等[3]。每次数据都及时录入环境监测系统，数据的累积形成基础数据库，为生态项目科研的开展及标准制订打下坚实的基础。

2.4 污染源监测

污染源调查，包含普光气田污染源、气田周边水质、大气等，每年完成监测任务280多点次，获得监测数据2 000多个，分类存入数据库，为全面掌握普光气田各类污染源产排污情况和污染物排放情况，为普光气田排污许可证、排污缴税和环保决策提供科学依据[4]。

3 应用效果分析

普光环境监测信息管理系统通过对网络资源、信息资源的有效整合，提高了环境信息网络安全运行的能力；建立了普光气田特有的环保系统电子政务和环境综合管理业务应用平台；通过对历史数据的科学分析，形成环境变化趋势图，为环保决策的制定与实施提供科学依据。

3.1 提高工作效率

1）系统采用人机交互的方式，具有开放性及兼容性。软件系统运行稳定，运行结果正确；监测项目等基础数据表中的初始化数据齐全、准确，能够满足系统运行要求，最大限度地保证环境监测系统在使用过程的稳定。当使用过程中出现技术问题时，标准化研究所的网络技术人员进行远程指导和解决，从而确保使用过程的安全，为环境监测过程数据有效录入提供技术支撑。

2）系统中监测原始记录受控率为100%。环境监测技术人员及时准确地录入50个监测项目的原始记录，数据库为环境监测质量控制保存第一手资料，可快速溯源。

3）环境监测数据处理准确率为100%。由于环境监测数据要求高，要达到微量和痕量分析，加上环境中污染物的瞬息变化，就要求环境监测数据出具的时间要短。环境监测系统中数据处理模块解决这个问题，且数据处理准确率达100%，为环境监测质量控制水平的提高助力。

4）环境变化线性图与实际环境变化趋势符合率100%。如“环境库兹涅茨曲线”，不仅找出了经济增长与环境质量间的经验性变化关系，而且揭示出了经济发展与环境质量关系背后的一个“黄金定律”[5]。

环境监测信息系统可使环境变化线性图与实际环境变化趋势符合率达100%，管理者可以直观看出普光分公司生产发展、人口增加、经济总量与环境质量间的经验性变化关系，为环境管理提供理论依据。

3.2 运行效果

该系统建立运行后，环境监测管理部门可便捷掌握每一批监测样品的监测情况；可根据环境变化趋势图直观地了解每个监测地点在各个时间段内环境变化的趋势走向，实现环境监测工作的自动化管理。

以普光环境监测分站2017年的监测工作为例，全年共完成监测任务2 846点次，获得监测数据11 490项。这些数据全部存入数据库中，可以随时调用。对未开展例行监测的污染源净化厂、集气站无组织排放监测站厂（5个）共84个数据进行补充监测，约占全部数据的0.2%，此项每年可节约成本约1 200万元。还有每年污染源调查、环境质量报告书、实验室认证复审等都要依据信息系统的数据，在国家实验室认证认可中，遇到不符合项，可进行溯源，快速查找不符合项出现的原因。

普光环境监测系统运行，使得监测站内部环境监测更加快捷，数据精确性得到提高，质量控制全过程更加精准，达到精准溯源，提高工作效率。同时为普光环境保护积累了大量的基础数据，为环境管理部门的决策提供技术支撑，节约成本，创造了可观的经济社会效益，为普光环境质量的提高起着积极的推动作用，。