超低排放智能化管控系统在钢铁企业中的应用

谢 凯

（山西云时代太钢信息自动化技术有限公司，山西 太原 030003）

钢铁企业是资源、能源密集型企业，主要在能源和原材料的使用过程中，产生二氧化碳、硫化物、粉尘以及其它废气的排放，对环境产生多种影响，是我国工业方面的重要污染源之一。近几年，随着我国国力的快速增长，环境保护意识也在不断提升，国家陆续出台《打赢蓝天保卫战三年行动计划》和《关于推进实施钢铁企业行业超低排放的意见》等要求。加强环境保护、发展清洁生产成为了共识，各大钢铁企业加速产业结构调整，采取诸多措施，以超低排放为管控目标，打造新型绿色现代化钢铁企业。为此，以云计算、智能识别、物联网以及信息化等技术为依托的超低排智能化管控系统，就成为了钢铁企业急需的、助力实现超低排放管控目标的有力工具，可为企业环境管理提供信息化管理工具和展示平台，实时把握厂内污染排放和环境质量情况，有效提升企业环保管理效率与水平。

1 系统架构

1.1 设计目标

满足钢铁企业超低排放智能化管控要求,实现全厂空气微站数据、总悬浮颗粒物（TSP）数据、环境数据、治理数据实时监测，直观展示污染源排放清单，并提供监测预警、报警、历史报表导出等功能，达到超低排放要求。选择先进、成熟、稳定、可靠的软硬件技术进行系统搭建，从污染排放源头进行管控，降低大气污染物排放总量，改善厂区大气环境质量，最终实现清洁生产和循环经济。

1.2 设计范围

超低排放智能化管控系统应用于钢铁企业超低排放项目，主要对以下方面进行监测与数据分析：厂边界颗粒物监测微站监测；主要物料运输道路上的颗粒物监测微站；重点生产区域颗粒物；无组织产尘点TSP 监测；重点区域出入口高清摄像头监控；有组织排放监视；无组织生产及除尘设施运行状态监视；门禁、物流信息统计；非道路移动机械监控；厂区道路清洁车辆的监控调度。

1.3 系统架构

超低排放智能化管控系统，把分散的数据资源整合为一个整体，打通数据壁垒，建立数据治理标准，通过各相关业务数据采集、数据深度挖掘，完成企业环境业务相关数据共享与融合。

系统采用模块化思想设计，以数据收集、处理和展示为核心，以服务的形式对内外提供数据接口。秉承高内聚、低耦合的现代化软件系统架构思路，总体分为接口层、数据处理层、服务层、数据展示层。系统从设备和其它系统接收数据上传，通过数据解析和预处理后进行数据存储。Spring 框架作为服务层的整体框架，通过事务对资源进行有效管理，以解决系统资源调用的复杂性。数据展示层则采用前后端分离的开发技术，使用较为流行的Vue 前端框架和Echart 数据可视化技术，提升了系统的可视化效果和用户体验感受。

1.4 网络架构（见下页图1）

图1 系统网络架构图

1.5 系统接口

将已有的环保在线监控系统、视频监控系统、供应链物流信息系统、清洁车辆GPS 等系统的内容优化整合，通过接口全部纳入超低排放智能化管控系统中（见下页图2）。

图2 系统接口示意图

2 系统功能

2.1 系统功能架构（见图3）

图3 系统功能图

2.2 全局总览

利用GIS 地图，充分考虑显示屏幕占比，将钢铁厂区内的重点区域在首页显示，高亮显示主要运输道路，方便用户能够迅速找到所关注区域的超低排放信息。

将TSP、微站、空气标准站、噪声、空气微站、水质、机扫车、视频监控等信息内容也显示在GIS 地图中，各点位提供正常、离线、预警、报警四种状态颜色显示。还可通过点击点位查看该点位信息和其他相关地域的对比数据。

2.3 基础功能

按角色对用户进行分类管理，如按系统管理员、集团、各分厂管理员等角色分类，按角色再进行权限分配。还可对关键进程运行状态实时监测，自动巡检、故障进程自动重启，日志记录、查询等基础管理功能。

2.4 无组织排放源清单

按超低排放政策性要求，对钢铁企业生产中焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢、能源动力等主要工序的生产工艺过程，粉状、块状物料密闭储存和输送等环节进行全面梳理，整理出全厂无组织排放源清单项，并对排放源清单进行表格及GIS 地图按点位可视化展示、汇总统计分析和历史数据查询。

2.5 监测数据统计与展示

可监测全厂的实时数据，并计算出小时、日、月等综合环境数据，以表格及曲线方式按所选时间展示厂区监测点、综合环境数据与其他相关数据的对比情况。

系统对重点生产和除尘设施状态参数（启停、电流、电压、流量、压差、排放温度）进行采集、监测。接入现场视频，监控重点区域扬尘和烟雾排放情况。

2.6 数据分析与学习功能

2.6.1 污染热力图分析

系统提供以热力图的方式展示厂区内污染情况。热力图按照污染程度以颜色分层次展示整个厂区的总尘污染状况，颜色越深代表污染总尘越高。系统自动绘制从污染中心逐渐向周围扩散的热力图变化，从而实现由“点”到“面”的污染分布，直观展示厂区内的污染情况，对高污染区域精准定位，以便于开展针对性的降污处理

2.6.2 污染物扩散预测预警

根据排放源清单，通过空气质量微站和TSP 检测数据，建立50～460 m 的正方形区域虚拟网格，综合风向、风速、温度等影响，预测污染物在各个径向的实时扩散方向和扩散速度模拟大气污染的扩散变过程，并对污染严重的前十个区域进行扩散分析，预测污染物潜在影响区域。

2.6.3 污染物溯源

利用厂界和厂区内各种监测设备所采集的数据和报警信息，向前回溯寻找污染源，通过分析报警源的分布，根据报警源附近监测设备的历史风速、风向、温度等数据，寻找最可能是污染源的区域，快速精准确定目标区域的污染成因，快速进行现场治理，达成源头治理。

2.7 移动端应用

系统提供移动端APP 展示功能，使管控人员可以使用移动端查看厂区的污染排放数据，可以将所有无组织监测点位与有组织监测排口数据进行GIS地图展示，推送每天的监测数据简报，实现监测报警和设备故障报警功能。

2.8 视频系统

视频系统包含厂区重点区域及清洁设备的视频监控，在摄像机和视频监控系统支持的情况下，可对监控点位实时视频、历史录像进行播放，能够操作控制摄像机转动等功能。

视频系统还可对厂区重点区域的烟尘情况进行自动识别与抓拍，并具备与料场治理设备的联动功能接口，一旦识别出料场污染情况，则可联动相关设备进行有效治理。

2.9 环保车辆管理

1）车辆环保违规管理。系统要将洗车台的视频监控信息接入本软件系统，通过视频监控综合管理系统对洗车台的车辆实时监控，通过视频识别，可对其是否按规定路线行驶及是否洗车进行管理。

2）厂内环保车辆调度。系统将装有GPS 的厂内环保清洁车辆的运行数据接口至本系统的GIS 地图，进行图形化动态管理，具备轨迹回放功能。结合厂区空气微站监测数据对环保车辆进行优化调度，给出调度建议。

2.10 门禁物流管理

平台与厂区的门禁物流系统进行通讯接口，接口内容为：车辆进出厂信息（时间、车牌号、排放标准等）、物资进出厂信息（大宗物料）、物资计量称重、产品运输基础台账等。平台自动按日和月计算火车、管道、汽车等方式进出厂运输物资的比例情况，同时平台还具备录入或接口符合要求的国五以上或新能源的车辆基础信息功能。

3 监控大屏

监控中心以电视墙的方式进行展示与调度指挥，采用大尺寸LCD 拼接屏。通过视频综合系统完成视频图像的解码显示，将钢铁厂环保信息按现代化的、高性能的图形数据可视化集中展示。便于实现物信融合，做到系统互联和联动调度。

4 结语

超低排放智能化管控系统已经在多个钢铁企业实施，运行稳定可靠，满足了钢铁企业超低排放的管控需求，实现了厂区环保排放实时管控、各监测点的空气质量实时监测和视频图像实时监控，展示了厂区内无组织排放、设施运行、抑尘设施整体情况，为企业环境管理提供了信息化管理工具和展示平台，为企业高管、各管理层实时把握厂内污染排放和环境质量情况提供了有效的系统依据，有效地提升了环境管理的效率，取得了良好的效果。