張京

摘要：隨著近年來港口建設(shè)的不斷發(fā)展與壯大以及貨物運輸量的不斷加大，對港口環(huán)境保護的要求也越來越高，積極打造節(jié)約資源與綠化環(huán)境的綠色港口是促進港口經(jīng)濟和諧發(fā)展的重要保障。本文主要介紹了環(huán)保監(jiān)測智慧化控制系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成，并具體分析了環(huán)保監(jiān)測智慧化控制系統(tǒng)在開展港區(qū)環(huán)保工作中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：黃驊港；環(huán)保監(jiān)測；控制系統(tǒng)

近些年來，空氣污染對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懺絹碓酱?，如PM2.5、PM10、TSP等對我們的正常作息均有很大影響，過多的此類物質(zhì)吸入會導(dǎo)致各種各樣的呼吸道疾病、功能性疾病甚至不可挽回的器質(zhì)性病變，隨著工作強度的提升，此類現(xiàn)象也會伴隨致死可能。目前，在港口作業(yè)生產(chǎn)中此類污染物的產(chǎn)生比較普遍，是港內(nèi)人員的正常工作生產(chǎn)極其不利的因素之一。因此，需要對環(huán)境進行監(jiān)控，聯(lián)動現(xiàn)場的環(huán)保措施實施治理。

一、粉塵產(chǎn)生的原因

港口礦石類碼頭目前物料堆存方式主要為露天堆存，礦石物料堆場為開放性塵源，具有不確定性。物料在堆場堆存和裝卸過程中，起塵量的大小與作業(yè)量、料堆表面積、顆粒粒徑、含水率及風(fēng)速等均有關(guān)系。

二、環(huán)保監(jiān)測智慧化控制系統(tǒng)的功能

系統(tǒng)通過構(gòu)建多樣數(shù)據(jù)模型的智慧環(huán)保平臺，進行實時的流處理并直觀顯示指南文件相關(guān)要求信息，并具備統(tǒng)計展示模塊、污染源分布圖分析模塊、分析與學(xué)習(xí)模塊、環(huán)保設(shè)備聯(lián)動模塊、系統(tǒng)管理模塊、其他功能組模塊。

（一）統(tǒng)計展示模塊

該模塊實時顯示當前主要監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過定點采集、計算和全方位立體展示，使港區(qū)內(nèi)各區(qū)域的揚塵污染情況清晰明了。

（二）污染源分布圖分析模塊

該模塊將平臺收集的監(jiān)測點位數(shù)據(jù)以及除塵設(shè)備運行狀態(tài)在模型上進行展示。約束好控件顏色代表的揚塵污染程度，突出顯示當前監(jiān)測數(shù)據(jù)報警點位，通過點位標識可以快速進入監(jiān)測設(shè)備實時詳情頁進行查看，將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過算法分析結(jié)合空氣擴散模型的規(guī)律，正向推導(dǎo)污染擴散情況，使用熱力圖進行呈現(xiàn)，直觀展示的圖像化數(shù)據(jù)也可反向推導(dǎo)污染源頭。

（三）分析與學(xué)習(xí)模塊

該模塊根據(jù)粉塵污染參數(shù)統(tǒng)計污染來源和影響規(guī)律，根據(jù)已有粉塵污染數(shù)據(jù)，進行溯源分析和預(yù)報未來粉塵污染變化情況及預(yù)警。該模塊還包含顆粒物數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析系統(tǒng)。

（四）智能聯(lián)動模塊

該模塊與現(xiàn)有各類除塵設(shè)施進行連接，實現(xiàn)抑塵設(shè)備智能化聯(lián)動。根據(jù)堆場起塵位置和起塵量的測算結(jié)果，結(jié)合氣象預(yù)警信息和除塵歷史灑水記錄，推送需要灑水抑塵的區(qū)域和垛位，形成“粉塵云監(jiān)測+礦石含水率預(yù)測”的輔助抑塵決策計劃。一方面，通過智能除塵模式進行堆場區(qū)域自適應(yīng)各類除塵設(shè)施控制；另一方面，將通過檢測結(jié)果和抑塵策略推送給港區(qū)內(nèi)各類抑塵設(shè)備，實現(xiàn)全港灑水抑塵設(shè)備智能調(diào)度。

（五）系統(tǒng)管理模塊

該模塊經(jīng)過算法優(yōu)化，推送優(yōu)化環(huán)保改造報告、設(shè)備狀態(tài)、能源消耗情況、超前預(yù)警報告等內(nèi)容。系統(tǒng)會利用粉塵云監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合實時氣象信息進行分析，通過智能算法反演實時反饋是否有場界外粉塵遷移入場及其污染濃度，形成基于 GIS 地圖及位置信息的實時粉塵濃度云圖、歷史粉塵濃度曲線展示以及超標報警和預(yù)警。

（六）其他功能組模塊

結(jié)合 2020 年交通部所推出的《綠色港口等級評價指南 JTS-T105-4-2020》，智慧環(huán)保綜合平臺通過各類數(shù)據(jù)采集以及港區(qū)內(nèi)其他相關(guān)系統(tǒng)的信息交互，經(jīng)過智能分析，實時提供港區(qū)各類指標報告，可以作為新時代港口數(shù)字化的理論依據(jù)。

三、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

四、監(jiān)測終端

監(jiān)測終端主要用于粉塵濃度、視頻等數(shù)據(jù)的實時采集。粉塵濃度、風(fēng)速風(fēng)向、氣壓及溫濕度等信息通過無線的方式傳輸，視頻信號通過光纖的方式傳輸。

五、數(shù)據(jù)準確性說明

根據(jù)使用的氣體傳感器的物理特性，既需要在感應(yīng)端進行設(shè)備上的改良措施，也需要在開發(fā)中進行基于MATLAB的計算處理，并且現(xiàn)場部署了自動化生產(chǎn)校準系統(tǒng)和環(huán)境校準系統(tǒng)，保障數(shù)值一致性與準確性。

六、監(jiān)測設(shè)備運營維護

該平臺及現(xiàn)場設(shè)備每月至少巡視1次，到現(xiàn)場后，對設(shè)備周邊情況進行仔細觀察、檢測并做詳細的巡查記錄。如有異常情況，能現(xiàn)場處理的，應(yīng)進行及時處理；現(xiàn)場不能及時處理的，需上報協(xié)調(diào)進行解決，問題的處理過程需詳細記錄。

七、報警與聯(lián)動反饋

系統(tǒng)可以實時監(jiān)測記錄并存儲各種環(huán)境、設(shè)備的狀態(tài)信息，首先應(yīng)建立存儲關(guān)鍵數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。通過對設(shè)備身份信息的采集，優(yōu)化設(shè)備管理的追溯流程，通過對環(huán)境中各類污染信息的實時監(jiān)測，實現(xiàn)自動預(yù)警和報警。

其次，系統(tǒng)可以根據(jù)實時數(shù)據(jù)提供環(huán)境分析報告。根據(jù)實時數(shù)據(jù)對抑塵等設(shè)備運行指標、負載率、能耗等數(shù)據(jù)進行綜合分析，協(xié)助工作人員對碼頭設(shè)備進行評估，通過選擇能耗最低、治理效果最高的工藝設(shè)備和線路，提高環(huán)保設(shè)備的運行效率及經(jīng)濟效益。

此外，可以根據(jù)數(shù)據(jù)分析提供設(shè)備檢修及維保建議。通過歷史數(shù)據(jù)分析設(shè)備故障原因，制定檢修計劃，提供檢修指導(dǎo)方案，預(yù)測設(shè)備使用壽命，評價設(shè)備優(yōu)劣及使用情況，為環(huán)保設(shè)備選擇、設(shè)備檢修等提供建議和數(shù)據(jù)依據(jù)，降低運行成本。

系統(tǒng)采用前臺交互與后臺數(shù)據(jù)庫分離模式，兼顧數(shù)據(jù)的可靠性和數(shù)據(jù)調(diào)用的靈活性，既可作為智慧化系統(tǒng)的一部分接入現(xiàn)有全廠DCS、PLC控制系統(tǒng)，也可接入獨立控制的噴槍站、干霧抑塵、自動堆取等子系統(tǒng)，作為智能管治的一部分，可有效提升設(shè)備管理能力、環(huán)保動作效率及智能化水平。

八、數(shù)據(jù)接口設(shè)計

將一些現(xiàn)場已有的設(shè)備數(shù)據(jù)以及其它系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)展示到平臺當中：

（一）視頻設(shè)備對接

與現(xiàn)場已有的視頻監(jiān)控設(shè)備、平臺對接，將這部分視頻流接入現(xiàn)有平臺進行整合呈現(xiàn)，立體掌控廠區(qū)狀態(tài)，加強現(xiàn)場對于系統(tǒng)智能判斷的驗證與策略部署的人為調(diào)配。

（二）現(xiàn)有分表計電數(shù)據(jù)對接

從市控網(wǎng)或提供的分表計電接口服務(wù)中或現(xiàn)場已有分表計電設(shè)備中獲取電表數(shù)據(jù)（將系統(tǒng)上全部參數(shù)傳輸?shù)焦芸仄脚_上）。

（三）現(xiàn)有大氣監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)對接

將現(xiàn)在已部署的大氣監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)一收集到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫下，二者數(shù)據(jù)進行實時比對，相互校核，確保現(xiàn)場檢測結(jié)果的準確性，避免誤判。

（四）現(xiàn)有有組織數(shù)據(jù)對接

將現(xiàn)在已有組織設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)一收集到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，二者數(shù)據(jù)進行實時比對，相互校核，確?，F(xiàn)場檢測結(jié)果的準確性，避免誤判。

（五）與外部氣象數(shù)據(jù)對接

將地市級當前氣象數(shù)據(jù)展示到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，二者數(shù)據(jù)進行實時比對，相互校核，確?，F(xiàn)場檢測結(jié)果的準確性，避免誤判。

（六）與國家環(huán)保數(shù)據(jù)對接

從國家環(huán)保網(wǎng)獲取企業(yè)所在地空氣質(zhì)量信息，并展示到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，二者數(shù)據(jù)進行實時比對，相互校核，確?，F(xiàn)場檢測結(jié)果的準確性，避免誤判。

九、系統(tǒng)特點

環(huán)保監(jiān)測智慧化控制系統(tǒng)利用數(shù)字孿生、智慧化模擬和智能業(yè)務(wù)應(yīng)用建設(shè)，并采用CS架構(gòu)和BS架構(gòu)相結(jié)合的形式，表現(xiàn)部分與數(shù)據(jù)呈現(xiàn)使用前端，分析代碼部分使用后端服務(wù)器進行實現(xiàn)，形成三層體系結(jié)構(gòu)，具有靈活、低成本、復(fù)雜度低、通用性強的特點。

系統(tǒng)利用3D數(shù)字化建模形式，搭建三維GIS模型對接地理信息數(shù)據(jù)，將整個治理設(shè)備和環(huán)保監(jiān)測設(shè)備與地圖相結(jié)合，并通過圖表形式呈現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)的空氣質(zhì)量、用水量等關(guān)鍵指標，便于在掌握整個港區(qū)相關(guān)信息的基礎(chǔ)上科學(xué)管理，高效率、智能化管控。

系統(tǒng)應(yīng)用可視化、數(shù)字化以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合分布式計算、大數(shù)據(jù)分析、空間地理信息、氣象環(huán)境信息等建立以環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境管理、決策分析、環(huán)保設(shè)備控制為一體的智慧環(huán)保綜合平臺。

智慧環(huán)保采用環(huán)保全方位立體化的環(huán)境監(jiān)控方式，更快速地感知環(huán)境的監(jiān)測指標，更全面地掌握環(huán)境污染的過程和變化趨勢，更有效地提升現(xiàn)場治理效果，更快速合理地投入環(huán)保設(shè)備，更智慧地決策重點區(qū)域污染治理方向和重大環(huán)境問題，為環(huán)境預(yù)警與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供決策支撐，以智能管控賦能港口高質(zhì)量發(fā)展，抓好數(shù)智化轉(zhuǎn)型新機遇為目標，推動港口行業(yè)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。

十、結(jié)語

綜上所述，利用環(huán)保監(jiān)測智慧化控制系統(tǒng)管控港口環(huán)境，通過定位技術(shù)識別、生產(chǎn)動態(tài)識別和三維網(wǎng)格監(jiān)測系統(tǒng)，獲得粉塵濃度分布、機械適應(yīng)性大數(shù)據(jù)技術(shù)分析、生產(chǎn)分析和無組織粉塵變化規(guī)律，對不同階段產(chǎn)生的無組織粉塵進行管理和控制并降低管控的難度。實現(xiàn)港口粉塵監(jiān)測和實時智能抑塵調(diào)度，通過港口粉塵云監(jiān)測與智能抑塵輔助決策技術(shù)來實現(xiàn)智能分析與呈現(xiàn)，對港口粉塵控制、環(huán)保稅的核減和港口環(huán)境質(zhì)量提升具有重要意義。

參考文獻：

[1]鄒云飛，周家海，張鵬.港口散貨裝卸工藝流程粉塵污染防治技術(shù)研究[J].中國水運 （下半月），2014，14 （12）：30 9-310.

[2]朱利， 李濤.《綠色港口等級評價指南》（JTS/T105-4—2020）解析[J].交通節(jié)能與環(huán)保， 2022， 18（3）：3.