CN115826540B - 一种监测污染源的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种监测污染源的系统及方法，其中该监测污染源的系统包括污染物排放数据采集单元和分析处理单元，污染物排放数据采集单元包括第一采集模块和第二采集模块，分别用于采集生产场所至少一条高排放生产线的高污染物排放数据和至少一条低排放生产线的低污染物排放数据，至少一条高排放生产线为混合能源生产线，第一采集模块采集混合能源生产线的污染物排放特性，分析处理单元根据第一采集模块采集的混合能源生产线的污染物排放特性识别混合能源生产线所使用的能源类型，并将混合能源生产线使用高清洁度能源时产生的污染物排放数据识别为低污染物排放数据。本方案针对性强，提高了数据采集准确度，进而提高了针对生产过程生成的控制指令的准确度。

Description

一种监测污染源的系统及方法
技术领域
本发明涉及污染源监测以及对应的数据采集和处理方法技术领域，具体为一种监测污染源的系统及方法。
背景技术
基于污染源监测和指标数据处理对生产场所实施环境监控是目前已经采用的技术。例如授权公告号为CN107390606B的中国发明专利公开的“一种全程监控的污染物排放总量控制系统”、授权公告号为CN106442872B的中国发明专利公开的“一种大气污染物排放总量的智能预警方法和系统”等均属此类技术。这类现有技术采用的手段基本是对重点排污生产场所的污染物排放进行总体监测和整体指标监控。
为了在技术上能够实现根据生产场所的不同污染物排放量的生产线采集污染物排放数据、建立和计算污染物排放指标，以更有利于平衡环境保护与生产稳定的关系，可以利用现有的监测、传感和数据通讯技术建立新的环境监测硬件和软件平台，并根据生产场所的污染物排放特点合理采集污染物排放和生产数据参数，科学计算和分配污染物排放指标。在确定监测方案时实际发现，虽然生产场所的低排放的新生产线基本是采用的清洁能源（例如推广“煤改气”后的新生产线基本摈弃了燃煤方案），但原有高排放生产线其实很多是混合能源生产线（例如燃煤燃气一体化设备），只是以低清洁度能源生产为主，根据生产场所的能源供应保障情况、生产实际、监管要求等，高排放生产线间或也会采用清洁能源作为应急能源进行生产。
发明内容
基于上述背景技术，本发明提供一种监测污染源的系统及方法，在基于不同污染物排放量的生产线的监测和运行控制中，采用技术手段采集混合能源生产线的污染物排放特性，识别混合能源生产线所使用的能源类型，提高数据准确度，进而提高针对生产过程所生成的控制指令的准确度。
本发明所采取的技术方案具体是：
一种监测污染源的系统，用于监测生产场所的污染物排放，包括污染物排放数据采集单元和分析处理单元，所述污染物排放数据采集单元包括：第一采集模块，用于采集生产场所至少一条高排放生产线的高污染物排放数据；第二采集模块，用于采集生产场所至少一条低排放生产线的低污染物排放数据；所述高排放生产线和低排放生产线为生产同类产品的可替代生产线；所述分析处理单元用于接收所述第一采集模块和第二采集模块所采集的污染物排放数据，并对污染物排放数据进行分析处理，根据所述高排放生产线和低排放生产线的污染物排放数据生成针对生产场所生产过程的控制指令，所述控制指令用于引导生产场所在生产过程中对高排放生产线和低排放生产线的选择；
其中，所述至少一条高排放生产线为混合能源生产线，所述第一采集模块采集所述混合能源生产线的污染物排放特性，所述分析处理单元根据所述第一采集模块采集的所述混合能源生产线的污染物排放特性识别所述混合能源生产线所使用的能源类型，并将所述混合能源生产线在使用高清洁度能源时产生的污染物排放数据识别为低污染物排放数据。
进一步，在上述系统中，所述混合能源生产线以使用低清洁度能源生产为主。
进一步，在上述系统中，所述低清洁度能源为煤或石油燃料，所述高清洁度能源为天然气或电能。
进一步，在上述系统中，所述混合能源生产线使用的高清洁度能源与所述低排放生产线使用的能源相同。
进一步，在上述系统中，所述污染物排放特性为排放浓度和/或单位时间排放量。
进一步，在上述系统中，还包括运行控制单元，所述运行控制单元根据所述分析处理单元生成的所述控制指令对生产场所生产过程进行控制。
进一步，在上述系统中，还包括生产信息交互单元，用于与所述分析处理单元通信，向所述分析处理单元提供生产计划数据。
一种监测污染源的方法，采用上述监测污染源的系统，包括：
通过所述第一采集模块和第二采集模块同时采集所述高排放生产线的高污染物排放数据和所述低排放生产线的低污染物排放数据；
所述分析处理单元实时分析一个监控周期内所述高排放生产线的高污染物排放数据和所述低排放生产线的低污染物排放数据，根据所述高排放生产线和低排放生产线的污染物排放数据生成针对生产场所生产过程的控制指令，引导生产场所在生产过程中对高排放生产线和低排放生产线的选择，在该过程中，将所述混合能源生产线在使用高清洁度能源时产生的污染物排放数据识别为低污染物排放数据。
进一步，在上述方法中，通过运行控制单元来根据所述分析处理单元生成的所述控制指令对生产场所生产过程进行控制。
进一步，在上述方法中，通过生产信息交互单元向所述分析处理单元提供生产计划数据，所述分析处理单元根据所述生产计划数据分配污染物排放指标，将所述污染物排放指标作为生成针对生产场所生产过程的控制指令的参数依据。
本发明所能取得的有益技术效果是：
本发明的技术方案在基于不同污染物排放量的生产线的监测和运行控制中，采用技术手段采集混合能源生产线的污染物排放特性，识别混合能源生产线所使用的能源类型，主要通过将混合能源生产线在使用高清洁度能源作为应急能源时产生的污染物排放数据识别为低污染物排放数据来提高数据准确度，进而提高针对生产过程所生成的控制指令的准确度。本发明的技术方案仍然基于新建立的环境监测硬件和软件平台实施，不会增加软硬件成本和运行负担。
附图说明
图1为本发明的监测污染源的系统的基本构成原理图。
图2为本发明的监测污染源的系统在具体应用中的一种构成原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1：
参考图1，图1为本发明的监测污染源的系统的基本构成原理图。具体该监测污染源的系统用于监测生产场所的污染物排放，包括污染物排放数据采集单元和分析处理单元。
所述污染物排放数据采集单元包括：第一采集模块，用于采集生产场所至少一条高排放生产线的高污染物排放数据。第二采集模块，用于采集生产场所至少一条低排放生产线的低污染物排放数据。
所述高排放生产线和低排放生产线为生产同类产品的可替代生产线。
所述分析处理单元用于接收所述第一采集模块和第二采集模块所采集的污染物排放数据，并对污染物排放数据进行分析处理，根据所述高排放生产线和低排放生产线的污染物排放数据生成针对生产场所生产过程的控制指令，所述控制指令用于引导生产场所在生产过程中对高排放生产线和低排放生产线的选择。
本实施例主要针对至少一条高排放生产线为混合能源生产线的情况，这里混合能源生产线一般情况下为高排放生产状态，即：以使用低清洁度能源生产为主。
本发明中所称的“低清洁度能源”、“高清洁度能源”显然是相对概念。例如，当所称的“低清洁度能源”为煤或石油燃料时，相应的，“高清洁度能源”可以为天然气或电能，在“煤改气”推广计划中一般为天然气。
容易理解，本发明中的高排放生产线的生产模式是生产场所在自主决策中更愿意短期内采用的生产模式，而低排放生产线的生产模式是监管方更优先选择的生产场所能够采取的有效减排生产模式。
如无特别说明，本实施例中所述混合能源生产线使用的高清洁度能源与所述低排放生产线使用的能源相同。基于此，为实现本发明的主要目的，本实施例中所述第一采集模块采集所述混合能源生产线的污染物排放特性，所述分析处理单元根据所述第一采集模块采集的所述混合能源生产线的污染物排放特性识别所述混合能源生产线所使用的能源类型，并将所述混合能源生产线在使用高清洁度能源时产生的污染物排放数据识别为低污染物排放数据。
优选地，所述污染物排放特性为排放浓度和/或单位时间排放量。
本实施例的监测污染源的系统一般包括运行控制单元，所述运行控制单元根据所述分析处理单元生成的所述控制指令对生产场所生产过程进行控制。
本实施例同时基于上述监测污染源的系统提供一种监测污染源的方法，该方法至少包括：
在一个步骤中，通过所述第一采集模块和第二采集模块同时采集所述高排放生产线的高污染物排放数据和所述低排放生产线的低污染物排放数据。
在一个步骤中，所述分析处理单元实时分析一个监控周期内所述高排放生产线的高污染物排放数据和所述低排放生产线的低污染物排放数据，根据所述高排放生产线和低排放生产线的污染物排放数据生成针对生产场所生产过程的控制指令，引导生产场所在生产过程中对高排放生产线和低排放生产线的选择，在该过程中，将所述混合能源生产线在使用高清洁度能源时产生的污染物排放数据识别为低污染物排放数据。
进一步，在上述方法中，通过运行控制单元来根据所述分析处理单元生成的所述控制指令对生产场所生产过程进行控制。
接下来结合实施例2提供的具体应用来详细阐述本发明的优点。实施例2：
在本实施例的具体应用中，如图2所示，监测污染源的系统在实施例1的基础上引入了生产信息交互单元，用于与分析处理单元通信，向分析处理单元提供生产计划数据。
相应的，本实施例监测污染源的方法，通过生产信息交互单元向分析处理单元提供生产计划数据，分析处理单元根据所述生产计划数据分配污染物排放指标，将所述污染物排放指标作为生成针对生产场所生产过程的控制指令的参数依据。这种方法基于前期已经完成的工作，具体地：
如图2所示，利用一系列监测、传感和数据通讯技术建立的新的环境监测硬件和软件平台，为了实现基础监测和控制功能，本实施例所述监测污染源的系统包括：
污染物排放数据采集单元，所述污染物排放数据采集单元包括第一采集模块和第二采集模块，分别用于采集生产场所至少一条高排放生产线的高污染物排放数据和生产场所至少一条低排放生产线的低污染物排放数据。所述第一采集模块和第二采集模块可以包含监测污染物排放的各类公知的传感器，例如最常用的SO2传感器，安装在生产场所的相应生产线，并根据生产线类型进行编码识别。
分析处理单元，这是系统平台的核心部分，用于接收所述第一采集模块和第二采集模块所采集的污染物排放数据，并对污染物排放数据进行分析处理，根据所述高排放生产线和低排放生产线的污染物排放数据生成针对生产场所生产过程的控制指令，所述控制指令用于引导生产场所在生产过程中对高排放生产线和低排放生产线的选择。分析处理单元至少要安装在监管端，优选同时安装在监管端和生产管理端，不仅便于监控部门掌握污染物排放动态，也便于生产场所管理方掌握污染物排放动态。
运行控制单元，根据所述分析处理单元生成的所述控制指令对生产场所生产过程进行控制。这里，根据不同地区的控制条件不同，运行控制单元可以是设置在生产场所，能够直接对生产场所的生产过程进行干预控制，也可以是设置在能源动力管理端，通过相关部门的联动进行能源或生产资料管制，比如暂停水、电、燃气等供应，从而间接干预生产场所的生产过程。
在初步的系统开发中，生产信息交互单元可以是生产管理端安装的独立的信息交互系统如APP程序，对于长期稳定的监控对象而言，也可以考虑通过程序的扩展直接接入生产场所的生产管理系统（MES平台等）。
本实施例提供的具体应用方法是分析处理单元根据生产信息交互单元提供的生产计划数据分配污染物排放指标，确定一个监控周期内高排放生产线的污染物排放上限和低排放生产线的污染物排放下限，实时更新该监控周期内高排放生产线的累计污染物排放数据和低排放生产线的累计污染物排放数据，并根据累计污染物排放数据和污染物排放指标实时测算该监控周期内的剩余时间是否足以满足污染物排放指标，根据测算结果生成针对生产场所生产过程的控制指令，并通过运行控制单元对生产场所生产过程进行控制。通过引入生产信息交互单元向分析处理单元提供生产计划数据，能根据事先提供的生产计划数据由监测控制部门向生产生产场所灵活分配污染物排放指标，确定一个监控周期内高排放生产线的污染物排放上限和低排放生产线的污染物排放下限，再配合实时测算监控周期内的剩余时间是否足以满足污染物排放指标，就可以根据测算结果对生产场所生产过程进行适时的干预和控制。这种应用方式与目前所采取的整体排放设限的做法相比，除了技术上的优势，也有利于平衡环境保护与生产稳定的关系，为生产场所赋予一定生产安排的自由决策权，稳步引导生产场所减排。
具体地，按照上述监测原理，在一个步骤S1中，分析处理单元根据生产信息交互单元提供的生产计划数据分配污染物排放指标，确定一个监控周期内所述高排放生产线的污染物排放上限和所述低排放生产线的污染物排放下限。确定方式例如但不限于：
QH=M·A%·PH；
QL=M·B%·PL。
其中，QH为监控周期内分配给高排放生产线的污染物排放指标，QL为监控周期内分配给低排放生产线的污染物排放指标；M为监控周期内的生产计划总量；A%为监控周期内向高排放生产线分配的生产计划量占比，B%为监控周期内向低排放生产线分配的生产计划量占比，A%+B%=100%；PH为高排放生产线的理论单位产品排放值，PL为低排放生产线的理论单位产品排放值。
在接下的一个步骤S2中，污染物排放数据采集单元的第一采集模块和第二采集模块同时采集生产场所至少一条高排放生产线的高污染物排放数据和至少一条低排放生产线的低污染物排放数据，实时更新该监控周期内所述高排放生产线的累计污染物排放数据和所述低排放生产线的累计污染物排放数据，并根据累计污染物排放数据和污染物排放指标实时测算该监控周期内的剩余时间是否足以满足污染物排放指标。
所述污染物排放数据采集单元至少能够实时采集计算得到所述高排放生产线的实时累计污染物排放数据QH实、所述低排放生产线的实时累计污染物排放数据QL实以及所述高排放生产线的实测单位时间排放值PH实、所述低排放生产线的实测单位时间排放值PL实。
由于所监测的高排放生产线中至少一条是混合能源生产线，在采集过程中，第一采集模块可以单独采集该条混合能源生产线的污染物排放特性例如SO2排放浓度参数作为分析处理单元识别能源类型的依据，也可以在实测单位时间排放值PH实时由分析处理单元实时识别该采集值的变化，从而直接识别出混合能源生产线的能源类型，并采集记录该混合能源生产线启用高清洁度能源作为应急能源进行生产的持续时间，由于混合能源生产线使用的高清洁度能源与低排放生产线使用的能源相同，因此，分析处理单元结合该混合能源生产线启用高清洁度能源生产的持续时间后，将所述混合能源生产线在使用高清洁度能源时产生的污染物排放数据识别并归入到低污染物排放数据。该数据可用于修正累计污染物排放数据而不用作计算单位时间排放值时的基础数据。
根据累计污染物排放数据和污染物排放指标实时测算监控周期内的低排放生产线剩余时间的计算方式例如但不限于：TL余=（QL –QL实）/ PL实。其中，TL余为低排放生产线在监控周期内的剩余时间；QL实为低排放生产线的实时累计污染物排放数据；PL实为低排放生产线的实测单位时间排放值。并且，当低排放生产线中尚未启用时，PL实引入低排放生产线的理论全负荷单位时间排放值作为替代。
根据前面介绍的处理方式，设定第一采集模块（传感器）通过单独采集SO2排放浓度参数而记录了该混合能源生产线在生产过程中使用高清洁度能源作为应急能源进行了持续时间为T′的应急生产，第一采集模块同时也计算得到该混合能源生产线在使用高清洁度能源时产生的污染物排放数据Q′，在应急生产结束后，该污染物排放数据Q′即被全部累计计入上述低排放生产线的实时累计污染物排放数据QL实，而在生成低排放生产线的实测单位时间排放值PL实时，仍然只基于第二采集模块所采集的数据信息，上述持续时间T′和污染物排放数据Q′均不会被计入用作计算单位时间排放值时的基础数据。但优选地，可以在生成剔除了应急生产数据的高排放生产线的实测单位时间排放值PH实时，同时生成一个未剔除应急生产数据的参考单位时间排放值P′H实，以用作表观参考数据或备用数据。
测算监控周期内的剩余时间是否足以完成污染物排放指标是将所述TL余与监控周期内的理论剩余时间（根据实际生产班次进行灵活设定）进行比较而确定。具体地，将所述TL余与监控周期内的理论剩余时间进行比较，如果TL余已经大于监控周期内的理论剩余时间，说明已无法达到低排放生产线的最低使用要求，可在接下的步骤S3中根据该测算结果生成针对生产场所生产过程的控制指令，并通过所述运行控制单元对生产场所生产过程进行控制，比如提示切换生产线或切换能源类型，必要时暂停与高排放生产线相关的能源或生产资料供应。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种监测污染源的系统，用于监测生产场所的污染物排放，包括污染物排放数据采集单元和分析处理单元，其特征在于：
所述污染物排放数据采集单元包括：第一采集模块，用于采集生产场所至少一条高排放生产线的高污染物排放数据；第二采集模块，用于采集生产场所至少一条低排放生产线的低污染物排放数据；所述高排放生产线和低排放生产线为生产同类产品的可替代生产线；所述分析处理单元用于接收所述第一采集模块和第二采集模块所采集的污染物排放数据，并对污染物排放数据进行分析处理，根据所述高排放生产线和低排放生产线的污染物排放数据生成针对生产场所生产过程的控制指令，所述控制指令用于引导生产场所在生产过程中对高排放生产线和低排放生产线的选择；
其中，所述至少一条高排放生产线为混合能源生产线，所述第一采集模块采集所述混合能源生产线的污染物排放特性，所述分析处理单元根据所述第一采集模块采集的所述混合能源生产线的污染物排放特性识别所述混合能源生产线所使用的能源类型，并将所述混合能源生产线在使用高清洁度能源时产生的污染物排放数据识别为低污染物排放数据；
所述混合能源生产线以使用低清洁度能源生产为主，所述低清洁度能源为煤或石油燃料，所述高清洁度能源为天然气或电能。
2.根据权利要求1所述的一种监测污染源的系统，其特征在于：所述混合能源生产线使用的高清洁度能源与所述低排放生产线使用的能源相同。
3.根据权利要求1所述的一种监测污染源的系统，其特征在于：所述污染物排放特性为排放浓度和/或单位时间排放量。
4.根据权利要求1所述的一种监测污染源的系统，其特征在于：还包括运行控制单元，所述运行控制单元根据所述分析处理单元生成的所述控制指令对生产场所生产过程进行控制。
5.根据权利要求1或4所述的一种监测污染源的系统，其特征在于：还包括生产信息交互单元，用于与所述分析处理单元通信，向所述分析处理单元提供生产计划数据。
6.一种监测污染源的方法，采用权利要求1-5任一项所述的监测污染源的系统，其特征在于：
通过所述第一采集模块和第二采集模块同时采集所述高排放生产线的高污染物排放数据和所述低排放生产线的低污染物排放数据；
所述分析处理单元实时分析一个监控周期内所述高排放生产线的高污染物排放数据和所述低排放生产线的低污染物排放数据，根据所述高排放生产线和低排放生产线的污染物排放数据生成针对生产场所生产过程的控制指令，引导生产场所在生产过程中对高排放生产线和低排放生产线的选择，在该过程中，将所述混合能源生产线在使用高清洁度能源时产生的污染物排放数据识别为低污染物排放数据。
7.根据权利要求6所述的监测污染源的方法，其特征在于：通过运行控制单元来根据所述分析处理单元生成的所述控制指令对生产场所生产过程进行控制。
8.根据权利要求7所述的监测污染源的方法，其特征在于：通过生产信息交互单元向所述分析处理单元提供生产计划数据，所述分析处理单元根据所述生产计划数据分配污染物排放指标，将所述污染物排放指标作为生成针对生产场所生产过程的控制指令的参数依据。
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