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主题九：信息集成技术研究及应用主题九：信息集成技术研究及应用 515 炼化企业环保信息实时监控管理系统 周博才，邵国刚（中国石化长岭分公司，湖南岳阳市，414012）摘 要：本文介绍了石化行业环保信息实时监控管理系统的体系结构、特征、功能模块和关键业务规则，基于企业实时数据库系统实现企业环保数据的实时监控，为企业环保管理工作朝着信息集中管理、实时监控、智能分析和辅助决策的方向发展奠定了基础。关键字：环保信息管理、实时数据库、实时监控 0 概述 目前，我国原油趋于重质化、劣质化、进口高含硫原油比例逐年增加，同时，石油炼制的加工深度进一步增加，也将导致污染物排放量和治理难度的增加。多年来，石化集团公司在国家有关部门的领导下，严格执行国家的环保法规；树立科学发展观，推行 HSE 一体化管理和清洁生产；炼化企业创新管理抓落实，全面提升监管水平，完善环保管理制度，结合生产装置达标工作积极开展清洁生产；建立内部排污收费机制，用经济杠杆促环保管理水平提高；在生产规模不断扩大，产品、产量逐年增加，加工原油平均硫含量提高、加工深度不断加深的情况下，主要污染物排放总量仍有所下降。虽然石化企业在环保工作力面取得了一些成绩,但仍然存在一些问题，与国外石化企业比，在清洁生产方面还有较大差距。以炼油为例，国外炼油厂新鲜水单耗一般低于 0.5 吨水吨油,污水单排已达 0.1-0.2 吨水吨油。而我们的企业，新鲜水单耗和污水单排还有较大差距，原油加工损失率也比较高。在环保监控管理方面也有很大潜力。本文介绍采用信息化技术和手段，实现企业环保信息的实时监控和综合管理。1 系统总体架构 “环保信息实时监控管理系统（HBRTMS）”通过企业的实时数据库系统实时采集相关数据，没有引入实时数据库系统的监测点可以人工输入或从专门的应用系统中导入（如 LIMS系统、质量管理系统等），对各污染源、监测点分别建立自己的基础信息库，并对各数据源统一管理，具有统一的信息分类与编码标准。系统对各类数据提供完善的查询、分析及属性条件检索等基本功能；利用污染源和监测点的数据，实现对企业区域的环境动态监测。系统具有标准的数据变换格式及系统安全机制，可满足对环保数据进行统一管理的需要。主题九：信息集成技术研究及应用主题九：信息集成技术研究及应用 516 图 1:HBRTMS 系统总体架构 2 业务数据流 2.1 业务数据流图 环保信息实时监控管理系统（HBRTMS）业务数据流图如图 2 所示。图 2 环保业务数据流图 2.2 数据流图说明 从环保业务数据流图可以看出：、数据来源：l 环保监测站手工录入水质数据、大气数据、岗位尘毒、停工吹扫、噪声和其他数据，并维护整个系统的基础数据；l 采集实时数据库数据；l 自动采集在线分析仪数据；l 集成供排水管理信息系统环保业务相关数据，并为供排水管理信息系统提供环保结果数据；l 集成来自生产统计系统的新鲜水数据；l 分公司安环处和炼化公司环保科补充录入环保数据，并对来自基层各单位（系统）的环保数据进行处理、审核，形成最后结果数据后发布，供各单位使用或形成报表。、数据流程：录入、采集或集成环保数据上级环保主管部门审核发布数据-形成报表（打印）主题九：信息集成技术研究及应用主题九：信息集成技术研究及应用 517 或基于 WEB 综合查询（报表）。3 功能模块 3.1 系统管理模块 系统管理包括：（1）、用户权限管理：可进行新用户注册、用户查询、注销和用户权限管理，这将提高系统的安全性。（2）、日志监察：对用户的日常操作进行审计跟踪，系统的安全性进一步提高。（3）系统参数设定：系统级别设定和静态编码表的数据设定，分析项目和分析指标设定，报表和台帐数据项目和模板设定。3.2 数据录入管理模块 环保数据录入主要包括：年度环保监测计划、日计划安排、经济指标数据、废气监测数据等。由于企业主要的炼油化工装置和污水处理装置分别采用 DCS 或 PLC 控制系统，而且部分环保数据已经采集到实时数据库，系统提供实时数据库接口模块，直接从实时数据库定期获得数据，并提供人工确认手段。不能采集的环保数据提供人工录入排污数据。3.3 实时数据采集与监控模块 中国石化长岭分公司于 1997 年从美国 OSI 软件公司引进的大型实时数据库系统 PI（Plant Information System），实现生产数据的采集与存储，为各种与生产实践相关的计算机应用提供可靠的真实的数据来源。目前，分公司炼厂的 1#常减压、1#重油催化、2#常减压、2#重油催化、烷基化、MTBE、气分装置、加氢制氢、连续重整、焦化、硫酸、甲醇、大聚丙烯等 DCS 控制的生产装置的数据采集到实时数据库 PI。部分没有 DCS 装置的水、蒸汽、瓦斯等计量点数据通过 RTU（远程终端单元）采集后进入了 PI。一垅罐区、二垅罐区、王垅坡罐区、芳烃罐区等采用 PLC控制的罐区数据也采集到实时数据库 PI。基于企业主干网，以实时数据库 PI 为核心建立炼厂和催化剂厂污染源实时监测网络管理系统。3.4 统计分析模块 3.4.1 统计业务 1)统计时段内不同采样点的各项目最小值（Cmin）、最大值（Cmax）、分析频次（N）、均值（=NiC1/N）、合格次数(n)、合格率（有考核指标的要求做合格次数、合格率计算；无考核指标的不作要求，以空格表示）。（注：统计时段内，仅一个数据的不统计，仅列数据）2)统计时段内各采样点单因子排放量、排放总量（多因子）、综合合格率（指外排口）。3)评价：统计时段内等标污染负荷、污染负荷比。4)趋势图：某点某项目的趋势图（与时间相关性），某点某项目的分布图（与时间无关性），某点某项目合格率趋势图，某点等标污染负荷趋势图；某点污染负荷比趋势图，某点（指外排口）综合合格率趋势图。主题九：信息集成技术研究及应用主题九：信息集成技术研究及应用 518 3.4.2 统计分析规则 1)分析项目分析项目 最小值（Cmin）：统计时段内某项目数据的最小值。最大值（Cmax）：统计时段内某项目数据的最大值。分析频次（N）：统计时段内某项目数据的个数。合格次数；统计时段内某项目数据符合该点该项目控制指标的数据个数。均值（=NiC1/N：统计时段内某项目数据的平均值。其中 PH 项目的均值计算为:PH=nLgH+/N 2)单项合格率计算单项合格率计算 统计时段内某采样点的某项目合格次数除以分析频次再乘以 100，单位以%表示。单项合格率（%）=ni/N100 其中：ni:统计时段内某一采样点某项目的合格次数；N：某项目的分析频次。3)综合合格率计算（主要用于外排口）综合合格率计算（主要用于外排口）统计时段内某采样点所有项目都合格的合格次数除以分析频次再乘以 100，单位以%表示。综合合格率（%）=n/N100 其中：n:统计时段内某采样点的综合合格次数（采样点一天所监测的分析项目全部都合格，才算一次合格）；N：某采样点的分析频次。4)单因子（污染物）排放量计算单因子（污染物）排放量计算 包括水质单因子排放量的计算及大气排放速率的计算。水质单因子排放量：标准计算：QI（吨/月）=tiiiPC1*其中：Ci：t 时段内某时单因子（某采样点某污染物）污染物浓度（mg/l）；Pi：t 时段内某时某采样点的水量（t/h）；h:小时。t:统计时段，一般指月份。简单计算：QI（吨/月）=Ci*P平均*24*30/1000 其中：Ci：单因子（某采样点某污染物）污染物平均浓度（mg/l）；P平均平均：某采样点的平均水量（t/h）；h:小时。24：一天 24 小时；30：一月平均 30 天计 大气排放速率（kg/h）=Ci*P平均/106 其中：Ci：单因子污染物的平均浓度（mg/m3）T平均：某采样点的平均流量（m3/h）5)污染物排放总量计算污染物排放总量计算 Q（吨/月）=mjiQ1=mjtiPiCi11*主题九：信息集成技术研究及应用主题九：信息集成技术研究及应用 519 其中：M:t 时段内某采样点被测单因子的个数 Qi:水质单因子排放量 6)等标污染负荷的计算等标污染负荷的计算 仅考虑一个采样点的一个污染物、一个采样点的多个污染物（有控制指标的），如总污水；一个单位（装置）的总污染物（有指标的）负荷及它占多个装置总负荷的百分数。等标污染负荷（Pi）=oiicc*Q*10-6 其中：Ci：某采样点某污染物的实测平均浓度（mg/l）Coi：某污染物的排放标准（mg/l）QI：某污染物的排放浓度（吨/月）。某采样点 m 个污染物等标污染负荷之和，即为该采样点等标污染负荷 Pm。Pm=niip1=n(Ci/Coi)*QI*10-6 7)污染负荷比的计算污染负荷比的计算 一个采样点的某项目的负荷比，一个装置与总量的负荷比。l 一个采样点某项目的污染负荷比的计算如下：Ki=Pi/Pn 其中：Ki：某污染物的等标污染负荷比；Pi：某污染物的等标污染负荷；Pn：某采样点的等标污染符合 l 一个采样点与多个采样点总量的负荷比的计算如下：Kn=Pn/Pm 其中：Kn：一个采样点的等标污染负荷比；Pn：一个采样点的等标污染负荷；Pm：多个采样点的等标污染负荷总量。3.5 收费计算模块 监测收费统计计算：以各核算单位为单元，以月度为周期，计算各单位水质、大气、噪声等分析数据的总费用。排污收费统计计算：以各核算单位为单元，以月度为周期，计算各单位水质、大气、噪声等费用 3.6 超标报警模块 超标报警模块包括以下两方面：（1）、对污染源监控并将排放异常情况及时报送环保部门，通过实时数据库系统对企业排污、污染治理设备及监测、监控设备进行实时监控。当发生排污超标、治理设施停运等非正常事件时，实时向环境管理部门发出报警信息。（2）、采集或录入的环保数据通过计算或直接与规定的指标进行比较，超标则进行超差报警。主题九：信息集成技术研究及应用主题九：信息集成技术研究及应用 520 图 4:二污总排出口 PH 值实时监控趋势图 3.7 综合查询模块 基于 B/S 结构开发了信息综合查询模块。客户端不需要安装任何程序，通过浏览器就可以采集、浏览、查询企业的环保数据；提供直观方便的信息查询和统计分析手段。3.8 报表模块 报表模块实现报表模板设计、报表数据源配置、报表参数组态、WEB 发布、报表打印和导入 EXCELL 等功能。3.9 数据访问接口 为第三方系统（LIMS、MES、上级环保系统（集团、市、省）等）提供统一的标准的数据访问接口。4 应用及结论 系统于 2002 年在中国石化长岭分公司应用，所有模块都上线运行，应用效果良好。2006年，根据企业要求对系统功能进一步扩展，增加了与环保相关的职防等管理模块，完善了统计分析功能模块。系统完全根据环境管理部门的特点和需求而设计，在实际应用中系统充分考虑了用户的实际工作需求。该系统对环境管理中的各种专业数据实施强有力的分类管理，根据环保部门的实际应用要求，不仅能够对影响环境状况的各种要素进行分析，而且能通过污染源、监测点的详细资料，对整体环境的状况进行分析、监测。环保信息系统的推出，使环境管理部门从日常繁重的数据查询和手工分析等工作中解脱出来，使管理者有了充裕的时间去进行环境污染源的监督、查处、环境保护计划的实施以及环境规划的制定等工作。随着信息技术的发展和逐步完善，特别是实时数据库软件及网络技术的普遍应用，环保信息实时监控管理系统将朝着信息集中管理、智能分析和辅助决策的方向发展。主题九：信息集成技术研究及应用主题九：信息集成技术研究及应用 521 参考文献 1 中国石化长岭分公司，中科院软件所.中国石化长岭分公司 MES 总体设计方案.2003 2 李德芳.石化行业 MES 整体构架及应用.2005 中国制造业信息化 MES 产业技术论坛.3 孙家广.制造业信息化的历史重任,中国制造业信息化.2003,1 4 褚健.MES 解围中国能源危机.中国制造业信息化.2005,8 5 中国石化长岭分公司，环保管理信息系统(HBMIS)需求规格说明书.2002,10 6 网站：http:/