CN114296414A - 一种环境治理工程管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环境治理技术领域，提出一种环境治理工程管理系统及方法。数据采集系统，其采集工程数据并且将工程数据传送至智能调参系统；智能调参系统，其根据工程数据配置工艺参数并且将工艺参数传送至中央控制系统；中央控制系统，其根据工艺参数配置设备控制参数并且将设备控制参数传送至物料处理设备；物料处理设备，其根据设备控制参数处理污染物料并且生成工程数据；以及数据分析系统，其执行下列动作：对数据采集系统、智能调参系统以及中央控制系统的系统数据进行整合；根据系统数据进行大数据分析以确定系统工况以及系统能效水平；以及根据系统工况以及系统能效水平的变化趋势预测系统未来的运行风险和设备故障情况。

Description

一种环境治理工程管理系统及方法

技术领域

本发明总的来说涉及环境治理技术领域。具体而言，本发明涉及一种环境治理工程管理系统及方法。

背景技术

在环境治理工程中对污染物料的处理是很重要的一环。其中在对污染物料中的有机污染物进行热处理时，通常包括下列步骤：对污染物料进行预处理；加热物料以使污染物从物料中挥发；以及对挥发出的污染物进行处理，使其达标排放。

目前对污染物料进行处理的过程中通常采用可编程逻辑控制(PLC，ProgrammableLogic Controller)系统对污染物料的进出料和处理过程进行控制，并且对重要参数进行监控，所述重要参数通常包括进料速度、加热温度、供气流量、系统关键节点的温度和压力、氧气含量以及CO浓度等。然而，传统的PLC系统只能在系统内部进行简单的逻辑控制，其智能化水平存在不足。

并且物料的污染情况通常是不均匀的，为了减少环境治理工程中过度处理或者处理不达标的情况，通常需要对加热参数及处理时间等工艺参数进行调整。然而目前处理过程中的控制方法不能自动控制工艺参数调整，需要依靠技术人员确定参数并输入至控制系统，在此过程中往往会由于数据获取或数据处理分析的不及时而无法确定适合的工艺参数。这会导致污染物料的过度处理或者处理不足，进而造成能源浪费或者处理不达标需要二次处理。

另外在环境治理工程中上料设备、处理设备、动力设备等主要设备应当作为重点维护部位根据设备的运行时长进行保修。然而目前在实际的环境治理工程中，各设备的运行时长、保修时间等信息的收集统计均是采用人工。这导致容易出现统计出错和信息遗漏的情况，并且维保管理人员和现场运行管理人员对于设备的维护保养及运行情况存在信息共享差，这些都会导致设备运行中维修保养不及时，进而导致设备停产影响工程进度。

发明内容

为至少部分解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种环境治理工程管理系统，包括：

数据采集系统，其被配置为采集工程数据并且将所述工程数据传送至智能调参系统；

智能调参系统，其被配置为根据所述工程数据配置工艺参数并且将所述工艺参数传送至中央控制系统；

中央控制系统，其被配置为根据所述工艺参数配置设备控制参数并且将所述设备控制参数传送至物料处理设备；

物料处理设备，其被配置为根据所述设备控制参数处理污染物料并且生成工程数据；以及

数据分析系统，其被配置为执行下列动作：

对所述数据采集系统、所述智能调参系统以及所述中央控制系统的系统数据进行整合；

根据所述系统数据进行大数据分析以确定系统工况以及系统能效水平；以及

根据所述系统工况以及系统能效水平的变化趋势预测系统未来的运行风险和设备故障情况。

在本发明一个实施例中规定，所述数据采集系统被配置为通过监测传感器中采集现场工程数据；和\或

所述数据采集系统被配置为通过第三方数据平台采集第三方工程数据；和\或

所述数据采集系统被配置为通过离线数据库采集离线工程数据。

在本发明一个实施例中规定，所述数据监测传感器包括下列各项的一项或者多项：计量秤、温度传感器、压力传感器、流量计、气体浓度监测仪以及摄像头。

在本发明一个实施例中规定，所述工程数据包括：

场调物料数据，其通过检测污染场地的污染物料以获得；

预处理物料数据，其通过检测经过预处理后的污染物料以获得；以及

处理后物料数据，其通过检测处理后的污染物料以获得；

其中所述场调物料数据和所述预处理物料数据包括物料中的污染物的浓度、物料的湿度以及物料的pH，所述处理后物料数据包括处理后物料中污染物的浓度以及物料的温度。

在本发明一个实施例中规定，所述工程数据还包括：

尾气数据，其包括尾气温度和尾气中NOx、SO₂、粉尘、TVOC以及污染物的浓度。

在本发明一个实施例中规定，所述场调物料数据、预处理物料数据以及处理后物料数据被配置为通过物料编码以进行匹配对应，其中对所述物料进行编码包括：

根据所述污染物料在污染场地的位置和深度对污染场地的污染物料进行编码；

根据预处理批次对经过预处理后的污染物料进行编码；以及

根据处理批次对经过处理后的物料进行编码。

在本发明一个实施例中规定，所述智能调参系统被配置为基于智能学习算法配置所述工艺参数，其中所述智能学习算法包括BP神经网络算法；

其中所述智能调参系统基于所述智能学习算法构建模型数据库，在所述模型数据库中所述工程数据与所述工艺参数匹配对应，所述智能调参系统根据从所述数据采集系统获得的工程数据配置对应的工艺参数并且输出至所述中央控制系统。

在本发明一个实施例中规定，所述系统数据包括物料处理量、资源消耗量、物料处理工艺、设备处理工况以及物料处理效果；以及

所述系统工况及能效水平包括系统运行稳定情况、系统处理效果、系统资源和能源消耗情况以及系统资源和能源综合利用情况。

在本发明一个实施例中规定，所述智能调参系统通过所述数据分析系统获取处理污染物料过程中生成的工程数据及其对应的工艺参数以对所述模型数据库进行更新。

本发明还提出一种环境治理工程管理方法，其利用所述环境治理工程管理系统，该方法包括下列步骤：

由数据采集系统采集工程数据并且将所述工程数据传送至智能调参系统；

由智能调参系统根据所述工程数据配置工艺参数并且所将所述工艺参数传送至中央控制系统；

由中央控制系统根据所述工艺参数配置设备控制参数并且将所述设备控制参数传送至物料处理设备；

由物料处理设备根据所述设备控制参数处理污染物料并且生成工程数据；以及

由数据分析系统对所述数据采集系统、所述智能调参系统以及所述中央控制系统的系统数据进行整合、分析并且预测系统未来的运行风险和设备故障情况。

本发明至少具有如下有益效果：本发明通过采用数据采集系统、智能调参系统、数据分析系统及中央控制系统，实现了对环境治理工程精细化管理，使现场检测数据与控制参数联动控制，并且可以通过分析工程数据，提高运行效率、节约能耗。本发明利用数据分析系统将现场检测数据、处理工艺参数、设备控制参数等数据深度融合，针对工程现场的问题，采用数据融合分析，做出更合理的处理解决措施，支撑工程现场合理决策，减少决策失误；另外，本发明通过数据分析系统进行大数据分析，提供治理情况的统计分析，可以给出系统能效水平分析结果，进行工程风险预警或者运行异常应急报警。本发明能够减少设备运行故障，减少由于设备故障等原因导致的停工，缩短工程处理周期，节省工程投入。

附图说明

为进一步阐明本发明的各实施例中具有的及其它的优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

图1示出了本发明一个实施例中一个环境治理工程管理系统的示意图。

图2示出了本发明一个实施例中一个环境治理工程管理方法的流程示意图。

具体实施方式

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本发明中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。

在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。

在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。另外，除非另行说明，本发明的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。

在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本发明中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。

另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。

本发明基于发明人的如下洞察：目前环境治理工程的管理分散，工程数据、施工现场、设备维保等方面的数据没有很好的融合，运行数据没有得到有效的系统分析，这会造成环境治理工程的管理决策支撑点单一，而通过本发明可以对这些相关数据进行数据分析以便针对性地为环境治理工程提供管理决策。

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本发明。

在环境治理工程中，可以包括下列步骤：在污染场地进行场地调查；对污染物料进行预处理；以及对污染物料进行处理。

通过本发明可以整合场地调查数据、物料处理前检测数据、物料处理后检测数据、尾气处理后检测数据、运行能耗数据等，为环境治理工程的运行工艺参数确定和运行能效评估提供基础数据。

图1示出了本发明一个实施例中一个环境治理工程管理系统的示意图。如图1所示，该系统可以包括数据采集系统101、智能调参系统102、中央控制系统103、数据分析系统104、以及物料处理设备(图中未示出)。

所述数据采集系统101可以采集工程数据并且将所述工程数据传送至所述智能调参系统102。

所述数据采集系统101可以通过监测传感器1011中采集现场工程数据，其中所述监测传感器可以包括电子计量秤、温度传感器、压力传感器、流量计、气体浓度在线监测仪等传感器元件，可以监测系统上料量、物料温度、压力、流量、物质浓度等数据。所述数据监测传感器还可以包括智能监控摄像头，其可以在线自动识别进料中物料异常情况，当出现例如大石块、塑料物质等异常物质时可以自动识别并且报警。

所述数据采集系统101还可以通过第三方数据平台1012采集第三方工程数据，所述第三方数据平台1012可以是智能化产品。

所述数据采集系统101还可以通过离线数据库1013采集离线工程数据，所述离线工程数据可以包括实验室监测数据以及便携式检测设备采集数据。所述离线工程数据可以批量导入或录入至所述数据采集系统101。为了便于离线数据传输，可以通过手机客户端或者电脑客户端进行输入。

为实现每组物料处理相关数据的追溯，可以采取可自动识别的统一编码方式对物料进行编码，通过所述编码可以自动对应相关数据。另外，为实现同批次处理物料及相关工程数据的对应关系，系统采取统一的可自动时间对应的编码方式对同时间段的取样数据进行匹配。也就是说，可以采用时间统一、批次统一、处理前后数据对应的编码方式对物料的进行编码。

所述工程数据包括场调物料数据、预处理物料数据、处理后物料数据以及尾气数据。

所述场调物料数据可以通过检测污染场地的污染物料获得；所述预处理物料数据可以通过检测经过预处理后的污染物料获得；所述处理后物料数据可以通过检测处理后的污染物料获得。其中所述场调物料数据和所述预处理物料数据包括物料的化学性和物理性指标数据，例如可以是物料中的污染物浓度、物料的湿度、物料的pH值等，所述处理后物料数据包括处理后物料的化学性和物理性指标数据，例如可以是物料中的污染物浓度以及物料的温度等。

所述尾气数据可以通过烟气排放连续监测系统(CEMS，Continuous EmissionMonitoring System)的监测获得，其包括尾气温度和尾气中NOx、SO₂、粉尘、总挥发性有机化合物(TVOC，Total Volatile Organic Compounds)以及污染物的浓度。

所述场调物料数据、预处理物料数据以及处理后物料数据可以通过物料编码以进行匹配对应，其中对所述物料进行编码包括：根据所述污染物料在污染场地的位置和深度对污染场地的污染物料进行编码；根据预处理批次对经过预处理后的污染物料进行编码：以及根据处理批次对经过处理后的物料进行编码。

通过对上述三个不同阶段物料的编码及流程追踪，可以建立场调物料、预处理物料和处理后物料检测数据的对应关系，因此可以便于进行数据的溯源，方便处理效果数据分析与评价，场调物料数据和预处理物料数据二者之间可以相互验证，有利于对数据异常值识别、预警、处理。

所述智能调参系统102可以基于智能学习算法配置所述工艺参数，其中所述智能学习算法包括BP神经网络算法。

其中所述智能调参系统102基于所述智能学习算法构建模型数据库，在所述模型数据库中所述工程数据与所述工艺参数匹配对应，所述智能调参系统102根据从所述数据采集系统101获得的工程数据配置对应的工艺参数并且输出至所述中央控制系统103。所述智能调参系统102也可以通过所述数据分析系统104获取最新的处理污染物料过程中生成的工程数据及其对应的工艺参数以对所述模型数据库进行更新。

所述中央控制系统103可以根据所述工艺参数配置设备控制参数并且将所述设备控制参数传送至物料处理设备所述工艺参数可以通过变频器、调节阀等调节设备的设备控制参数进行调节，进一步地，仍然可以采用PLC系统实现对物料处理设备的逻辑控制。

另外，所述数据采集系统101还与中央控制系统相连，以获取温度、压力等工艺参数。

所述数据分析系统104可以执行下列动作：

对所述数据采集系统101、所述智能调参系统102以及所述中央控制系统103的系统数据进行整合，所述系统数据包括物料处理量、资源消耗量、物料处理工艺、设备处理工况以及物料处理效果。

根据所述系统数据进行大数据分析以确定系统工况和系统能效水平，所述系统工况包括系统运行稳定情况、系统处理效果，所述系统能效水平包括系统资源和系统能源消耗情况、系统资源和系统能源综合利用情况。在此，“系统资源”是指系统运作时需要使用的物质，可以是水、电以及物料等，“系统能源”是指驱动系统运转需要的能源，可以是燃气、煤电等。“综合利用情况”是指系统资源和系统能源的利用效率。

以及根据所述系统工况及能效水平的变化趋势预测系统未来的运行风险和设备故障情况，例如可以如根据尾气排放结果变化预测尾气是否存在不达标风险，进而可以提前调整工艺参数。

所述物料处理设备可以根据所述设备控制参数处理污染物料并且生成工程数据。

本发明还提出一种环境治理工程管理方法，其利用所述环境治理工程管理系统。图2示出了本发明一个实施例中一个环境治理工程管理方法的流程示意图，如图2所示该方法可以包括下列步骤：

步骤201：由数据采集系统101采集工程数据并且将所述工程数据传送至智能调参系统102；

步骤202：由智能调参系统102根据所述工程数据配置工艺参数并且所将所述工艺参数传送至中央控制系统103；

步骤203：由中央控制系统103根据所述工艺参数配置设备控制参数并且将所述设备控制参数传送至物料处理设备；

步骤204：由所述物料处理设备根据所述设备控制参数处理污染物料并且生成工程数据：以及

步骤205：由数据分析系统104对所述数据采集系统101、所述智能调参系统102以及所述中央控制系统103的系统数据进行整合、分析并且预测系统未来的运行风险和设备故障情况。

尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。

Claims (10)

1.一种环境治理工程管理系统，其特征在于，包括：

数据采集系统，其被配置为采集工程数据并且将所述工程数据传送至智能调参系统；

智能调参系统，其被配置为根据所述工程数据配置工艺参数并且将所述工艺参数传送至中央控制系统；

中央控制系统，其被配置为根据所述工艺参数配置设备控制参数并且将所述设备控制参数传送至物料处理设备；

物料处理设备，其被配置为根据所述设备控制参数处理污染物料并且生成工程数据；以及

数据分析系统，其被配置为执行下列动作：

对所述数据采集系统、所述智能调参系统以及所述中央控制系统的系统数据进行整合；

根据所述系统数据进行大数据分析以确定系统工况以及系统能效水平；以及

根据所述系统工况以及系统能效水平的变化趋势预测系统未来的运行风险和设备故障情况。

2.根据权利要求1所述的环境治理工程管理系统，其特征在于，所述数据采集系统被配置为通过监测传感器中采集现场工程数据；和\或

所述数据采集系统被配置为通过第三方数据平台采集第三方工程数据；和\或

所述数据采集系统被配置为通过离线数据库采集离线工程数据。

3.根据权利要求2所述的环境治理工程管理系统，其特征在于，所述数据监测传感器包括下列各项的一项或者多项：计量秤、温度传感器、压力传感器、流量计、气体浓度监测仪以及摄像头。

4.根据权利要求3所述的环境治理工程管理系统，其特征在于，所述工程数据包括：

场调物料数据，其通过检测污染场地的污染物料以获得；

预处理物料数据，其通过检测经过预处理后的污染物料以获得；以及

处理后物料数据，其通过检测处理后的污染物料以获得；

其中所述场调物料数据和所述预处理物料数据包括物料中的污染物的浓度、物料的湿度以及物料的pH，所述处理后物料数据包括处理后物料中污染物的浓度以及物料的温度。

5.根据权利要求4所述的环境治理工程管理系统，其特征在于，所述工程数据还包括：

尾气数据，其包括尾气温度和尾气中NOx、SO₂、粉尘、TVOC以及污染物的浓度。

6.根据权利要求4所述的环境治理工程管理系统，其特征在于，所述场调物料数据、预处理物料数据以及处理后物料数据被配置为通过物料编码以进行匹配对应，其中对所述物料进行编码包括：

根据所述污染物料在污染场地的位置和深度对污染场地的污染物料进行编码；

根据预处理批次对经过预处理后的污染物料进行编码；以及

根据处理批次对经过处理后的物料进行编码。

7.根据权利要求6所述的环境治理工程管理系统，其特征在于，所述智能调参系统被配置为基于智能学习算法配置所述工艺参数，其中所述智能学习算法包括BP神经网络算法；

其中所述智能调参系统基于所述智能学习算法构建模型数据库，在所述模型数据库中所述工程数据与所述工艺参数匹配对应，所述智能调参系统根据从所述数据采集系统获得的工程数据配置对应的工艺参数并且输出至所述中央控制系统。

8.根据权利要求7所述的环境治理工程管理系统，其特征在于，所述系统数据包括物料处理量、资源消耗量、物料处理工艺、设备处理工况以及物料处理效果；以及

所述系统工况及能效水平包括系统运行稳定情况、系统处理效果、系统资源和能源消耗情况以及系统资源和能源综合利用情况。

9.根据权利要求8所述的环境治理工程管理系统，其特征在于，所述智能调参系统通过所述数据分析系统获取处理污染物料过程中生成的工程数据及其对应的工艺参数以对所述模型数据库进行更新。

10.一种环境治理工程管理方法，其利用权利要求1-9之一所述的环境治理工程管理系统，其特征在于，该方法包括下列步骤：

由数据采集系统采集工程数据并且将所述工程数据传送至智能调参系统；

由智能调参系统根据所述工程数据配置工艺参数并且所将所述工艺参数传送至中央控制系统；

由中央控制系统根据所述工艺参数配置设备控制参数并且将所述设备控制参数传送至物料处理设备；

由物料处理设备根据所述设备控制参数处理污染物料并且生成工程数据；以及

由数据分析系统对所述数据采集系统、所述智能调参系统以及所述中央控制系统的系统数据进行整合、分析并且预测系统未来的运行风险和设备故障情况。

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