垃圾焚烧发电厂运行过程与污染物排放在线监控系统的设计

孔令林　杨景　吴骞　殷文

摘 要：文章将以昆明市垃圾焚烧发电厂运行过程与污染物排放在线监控系统建设项目为例，通过获取垃圾焚烧发电厂的主要工况监控数据，关联过程数据、状态数据、排污数据，进行数据有效性分析，验证污染源自动监控数据是否合理和监测设备是否正常運行，实现对垃圾焚烧发电厂运行过程及污染物排放实时监控，为垃圾发电厂监管部门提供一个强有力的监管手段，督促垃圾焚烧发电企业更好的履行环境保护责任。

关键词：垃圾焚烧发电厂；实时监控；移动执法

中图分类号：TM62 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）15-0060-02

Abstract： In this paper， taking the construction project of operating process and pollutant emission on-line monitoring system of Kunming Municipal solid waste Incineration Power Plant as an example， the main operating condition monitoring data of MSW incineration power plant are obtained， and the process data， state data and discharge data are associated with each other. The validity of the data is analyzed to verify whether the automatic monitoring data of pollution source is reasonable and whether the monitoring equipment is running normally， and to realize the real-time monitoring of the operation process and pollutant emission of the waste incineration power plant. To provide a strong regulatory means for the supervision of garbage power plants to urge waste incineration power generation enterprises to better perform their environmental protection responsibilities.

Keywords： garbage incineration power plant； real-time monitoring； mobile law enforcement

1 概述

按照《斯德哥尔摩公约》和我国履行该公约国家实施计划要求，加强我国环境保护规划，改善城市生活垃圾的管理处置现状，减少二 英类和其他污染物的产生和排放。昆明市作为本项目的示范城市之一，到2015年，昆明市主城区总人口将达522万人，生活垃圾产生量将达到5220吨/日。因此急需加强垃圾焚烧发电厂二 英等主要污染物排放监控，加强二

英污染防控，防止恶性环境事件发生，危害人民群众的正常生活与身体健康[1]。但由于目前监管部门存在监管手段落后、无法动态掌握垃圾焚烧发电企业生产工况情况、信息共享机制不健全等问题，因此，有必要建立一套垃圾焚烧发电厂运行过程与污染物排放在线监控系统，动态掌握垃圾焚烧发电厂的生产工况情况，强化信息整合和资源共享，促进业务协同和决策支持服务，为监管部门提供决策依据。

2 项目背景

为推进《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》在中国的履约进程，由世界银行和环保部环境保护对外合作中心联合开发的“全球环境基金中国生活垃圾环境综合管理项目”概念文件（PIF）已获得GEF批准。昆明市作为本项目的示范城市之一，垃圾焚烧发电厂运行及污染物排放在线监管系统建设项目作为昆明示范项目的子项目之一。该系统主要实时获取垃圾焚烧发电厂的主要工况数据和排污数据，通过关联过程数据、状态数据、排污数据，进行数据有效性分析，验证污染源自动监控数据是否合理和设备是否正常运行，为垃圾发电厂监管部门提供一个强有力的监管手段。

2.1 建设目标

通过获取垃圾焚烧发电厂主要工况监控数据，关联过程数据、状态数据、排污数据，进行数据有效性分析，实现昆明市垃圾焚烧发电厂生产全过程实时监控。通过实时监控，将工况监控数据结合到企业的生产及污染治理设施的控制系统（DCS）[2]，优化企业生产、提高治污效率，提高企业守法积极性，督促企业更好的履行环境保护责任。

2.2 建设任务

主要包含建设垃圾焚烧发电厂工况实时数据接收与管理子系统、在线监控管理和移动执法子系统。实时数据采集与管理子系统通过分析垃圾焚烧厂端数采设备网络结构与数据结构模式，建立与其工控系统的网络连接和数据库连接，定期采集工控机数据库中的工况等监测数据，通过网络传输[3]和数据库技术，实现工况数据的实时采集与存储；在线监控管理子系统实现在线监测数据的浏览、查询（历史信息）、统计分析、GIS展示、报警预报等功能；移动执法子系统实现移动式信息化系统的办公管理、行政执法、应急响应和指挥、信息查询等功能。

3 系统总体设计

3.1 系统总体架构

本系统总体框架由四个层面、三类服务对象共同构成，其中四个层面包括数据采集层、数据传输层、数据接收层、数据应用层；三类服务对象包括：云南省环保厅、昆明市环境保护局、昆明市城管局。

3.2 系统技术架构

本系统采用SOA面向服务的架构，整合原有系统及数据信息资源，实现系统可扩展性，移植性，技术架构图如2。

4 系统功能模块设计

4.1 实时数据采集与管理子系统

通过分析垃圾焚烧发电厂数采设备网络结构与数据结构模式，建立与其工控系统连接和数据库连接，定期采集中控系统数据库中的工控等数据，通过网络传输及数据库技术，实现工况数据的实时接收与存储，主要包括监测数据建模，数据采集、传输、分析及规范的统一管理。在昆明市环保局监控指挥中心“数字环保”建设的基础上[4]，对实时数据接收与管理平台新建监测数据建模模块，改造扩展数据协议管理、数据接入管理、分析结果管理、仪器反控协议模块，从而整合垃圾焚烧发电厂工况数据的接入与管理。

4.2 污染源在线监控管理子系统

在线监控系统是在统一系统架构和统一数据中心平台搭建起来，分为监控配置管理、监控应用、查询与统计、系统管理与运维功能模块，基于已有系统改造，新建工况数据集成与监控、GIS地图监控功能模块；改造扩展实时列表监控、实时曲线监控、实时报警监控、实时通讯监控、历史数据查询同统计、监测数据查询、掉点数据查询、警告数据查询、数据曲线展示、统计分析、报表输出、监测站点管理、权限管理、系统参数设置模块。其功能结构如图3。

4.3 移动执法系统

垃圾焚烧发电厂移动执法系统是在統一系统架构和统一数据中心平台搭建起来，分为综合查询、现场监察取证、执法调度功能模块，本次项目在环保通移动执法系统平台上新建GIS空间查询、移动监测数据接入、照片和录像、录音、监控调度功能模块；改造扩展实时监测数据查询、监测数据历史曲线查询、违法记录查询、排污许可证查询、监察记录、导航模块；其他模块直接使用。

5 关键技术及创新点

（1）采用深度学习方法建立垃圾焚烧发电厂过程工况数据与末端污染排放关联分析模块。系统基于深度学习，创新性的神经网络学习方法应用于垃圾焚烧发电厂过程工况数据与末端污染排放数据之间的关联性分析，为过程工况数据监控管理提供科学依据，建立监控规则。

（2）垃圾焚烧发电厂生产工艺流程及工况数据的三维可视化监控管理。系统利用GIS技术及三维建模技术，实现垃圾焚烧发电厂生产工艺流程及工况数据的三维可视化及管理，为工况数据浏览、查询、分析提供可视化的操作。

6 结束语

对垃圾焚烧发电厂监管是环保部门和城管部门必须进行的一项长期工作，本系统的建设为垃圾焚烧发电厂监管部门提供了一套全新的监管手段，极大地提高了监管效率和预警预报能力。

参考文献：

[1]林碧娜.生活垃圾焚烧发电厂二 英的健康风险影响评价[J].广东化工，2017，44（14）：212+209.

[2]赵晓峰.基于垃圾发电厂DCS共享技术的软件开发[D].华南理工大学，2010.

[3]胡鼎雄.多种通讯协议在大型垃圾焚烧发电厂的应用[D].华南理工大学，2014.

[4]李瑛玉.昆明市污染源在线监控系统设计与实现[D].云南大学，2013.

[5]徐赛华.污染源在线监测监控系统的设计与实现[J].绵阳师范学院学报，2009（02）.

[6]高宁博，李爱民，陈茗.城市垃圾焚烧过程中主要污染物的生成和控制[J].电站系统工程，2006（01）.

[7]秦宇飞，白焰，张菊军，等.垃圾焚烧发电厂环境监测系统的设计与实现[J].热力发电，2010（10）.