《2024年智慧化工园区适用技术巡展 | 化工园区大气环境监测溯源技术》

  • 来源专题:绿色化工
  • 编译者: 武春亮
  • 发布时间:2024-12-16
  • 化工园区大气环境监测溯源技术 ——罗克佳华科技集团股份有限公司 一、技术介绍 近年来,我国化工园区以科学的发展理念、先进的技术装备、现代化的管理模式,为促进经济和社会发展做出了重要贡献。但同时,与之相关的环境问题也随之出现,尤其是大气污染方面,挥发性有机污染物排放比较严重,无组织排放问题突出且排放时间不规律,污染物易转化造成复合污染。 为解决上述问题,罗克佳华科技集团股份有限公司(简称:佳华科技,股票代码:688051)以“立体监控、问题发现、事件处置、环境改善”的闭环管理为总体措施,以“监测-融合-溯源-管控”为技术链条,构建立体化、多维度、多层次的化工园区大气监控网络。通过集成多源异构数据聚类融合方法、多维精细化大气污染防控手段、多源数据融合溯源算法等关键技术,实现化工园区大气污染分析溯源,形成实时动态管控+事件响应的一体化大气监管机制,增强园区大气环境管理的科学化和协同性,全面提升大气污染防控工作效能,为建设绿色园区提供技术抓手。 佳华科技作为全国数字经济试点示范企业,长期坚持绿色化和数字化协同发展,聚焦生态环境双碳领域,建立物联网大数据平台。佳华致力于通过数据工厂体系,以带着数据做产品,带着算法做服务的模式,持续为客户提升数据治理能力,提供更多的数据产品和增值服务。 二、技术特点 1.建立全域立体监测管控服务,实现多源异构数据聚类融合 佳华科技围绕“点、线、面”建立全域立体监测服务,利用自主研发的国内首个大气环境天空地一体化多源异构数据聚类融合方法,对各来源数据分类梳理叠加,基于其空间和时间特征进行聚类融合,实现大气污染物的全方位、全天候、多维度、多要素监控,力促监测数据真、准、全、快、新,提高环境监测质量及效率,保障园区大气监控工作的准确性、针对性和有效性。 2.基于精细化大气污染防控手段,实现大气污染智慧化管理 建立精细化大气环境管理平台,融合环境监测、污染源监测、气象监测、视频等多元数据,建立以事件为基准的报警机制、多维分析机制、Al溯源追踪、处理机制,形成动态管控+事件响应的监管平台,为决策提供支撑,促进生态环境信息资源集约化管理。 具体通过建立化工园区情景库与案例库,根据预测、溯源、源解析分析结果,给出各类型情景下的模拟结果,并进行评估,将最优结果以管控清单建议的形式在平台实时更新,结合现有的管控措施,生成最优的管控建议,促进园区环境质量持续改善。 图1 精细化大气环境污染管控机制 3.构建多源数据融合的溯源算法,实现无组织排放精准追溯 针对工业园区无组织 VOCs 溯源的难点,佳华采用多源数据融合的方法,包括环境监测数据、气象数据、企业源谱数据、企业生产数据、走航监测数据和企业空间分布数据,全面掌握区域VOCs排放情况。通过拉格朗日粒子扩散模型分析,缩小溯源范围。结合企业厂界分布、特征源谱相似性比对及走航气象分摊,进行污染量化分析,将 VOCs 的高污染值溯源到具体企业的贡献度。依据企业生产装置及储罐位置,进一步精确识别污染来源,为污染排查与治理提供明确的方向。 图2 技术路线图 三、技术适用性 化工园区作为污染物集中排放的重点区域,其排放的复杂性和多样性会对周边空气质量构成严重威胁。上海化学工业区作为全国工业发展的主要园区之一,化工企业数量、规模巨大,大气风险物质泄露以及伴生的污染事故是园区关注的重点。 上海化学工园区已建设了覆盖全区的环境空气质量监测网络,初步实现了园区大气污染全方位管控。但针对突发环境事件,园区缺乏有效的“环境监测-预警-报警-溯源-响应”技术和流程,需加强对污染事件从“污染源→环境”的事态预测,以及从“环境→污染源”的污染物传输的反向推算溯源,从而实现对污染源的快速查找和定位。 为有效控制工业区大气污染,加强大气污染排放监控,上海化学工业区引入佳华科技自主研发的大气环境监测溯源技术。该技术沿用上海化学工业区原有的空气特征污染物排放和区域环境空气质量监测网络,利用佳华研发的大气环境天空地一体化多源异构数据聚类融合方法,对各来源数据分类梳理叠加,实现大气污染物的全方位、全天候、多维度、多要素监控。同时,围绕“点、线、面”全域立体监测管控体系,理清化工园区污染物产生、迁徙路径、扩散规律及时空分布特点,精确识别并追踪化工园区内各类污染源的排放情况,为制定针对性的减排措施提供科学依据,有效遏制大气污染,保障区域生态环境和公众健康。 目前,科技“化工园区大气环境监测溯源技术”已在多个项目上经过了实践验证,技术成熟度较高;技术也满足《信息安全技术网络安全等级保护基本要求》(GB/T 22239-2019)、《信息安全技术信息系统密码应用基本要求》(GB/T 39786-2021)技术要求。同时,该技术的实施方案和技术体系具有普适性和可复制性,可以广泛应用于不同类型的化工园区,有效提升园区大气污染防控工作效能。 四、技术应用效果 佳华科技“化工园区大气环境监测溯源技术”已经服务于上海化学工业区、清徐经济开发区精细化工循环产业区、葫芦岛高新技术产业开发区化工园区、磐石冶金化工新材料产业园、中国化工新材料(嘉兴)园区等多个化工园区。 以上海化学工业区为例,佳华科技“化工园区大气环境监测溯源技术”复用了园区已建设的环境空气质量监测网络,包括企业自建的有组织监测、无组织监测,及园区建设的标准站、小型站、微观站,走航车、无人机等多种监测设备,有效避免重复建设,减少资金投入。在运维方面,该技术因其集成度高、智能化程度高,维护工作量小,仅需简单的系统运维人员即可实现园区全方位、全天候、多维度的环境实时监测;有效减少园区环境巡检及监管人员投入,解决人员缺乏与监管任务繁重的矛盾,节省园区人力成本。 在环境效能方面,该技术全面提升了园区对空气特征污染的预警监测和应急监测能力,帮助相关部门及时发现潜在的环境风险,预防环境事故的发生;提升园区对空气特征污染的预警监测和溯源能力,可以根据溯源结果,更加有针对性地制定防治措施,提高污染治理的效率和效果。 在社会效益方面,该技术进一步加强了园区环境监控和突发事件应急指挥管理能力,减少园区环境风险事故的发生,降低周边区域的环境风险,最大限度地减少人民的生命、财产损失,维护社会稳定和经济发展。同时,为上海化学工业区树立绿色园区标杆效应,提升园区品牌形象,吸引更多的创新、优质招商引资项目,为园区的可持续发展提供有力支撑。 

    来源:园区委

  • 原文来源:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA3MTU0NzEyMA==&mid=2650354427&idx=2&sn=0cb74e8b33742e5e693e42dda685a2c1&chksm=86492a9628f3eb9c1bf0c6a82c99887733820050bbdeb46ebf25fefca013def70af412f7a5f6#rd
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    • 发布时间:2024-12-16
    • 化工园区分布式工业互联网操作系统 ——普奥智能设备(宜昌)有限公司 一、技术介绍 兴发宜昌新材料产业园占地15000亩,成员企业17家,是国家科技经贸创新基地,国家循环化改造示范园区,长江经济带绿色转型示范园区。普奥公司通过自主研发的化工园区分布式工业互联网操作系统ProudThink,帮助园区建立了基于DIPS(分布式智能制造系统)架构的工业互联网基础,通过运营概览、设备智能运维、能碳及调度管理、事故预警等数据分析和功能模块,帮助用户解决数据的全面接入、工业无线通信、互联互通及按需定制的管理驾驶舱。 普奥创始人陈徳基博士,毕业于美国德州大学奥斯汀分校计算机科学系,参与了国际标准OPC和WirelessHART(IEC62591)的制定,2014年回国担任同济大学工业4.0实验室技术总监,被评为国家级海外高层次人才,是国际自动化学会(ISA)院士。 二、技术特点 化工园区分布式工业互联网操作系统DIPS(Distributed Intelligent Production System)架构的创新性在于工业互联网节点的创造和工具化,可为企业有关信息系统(信息孤岛)增加标准化数据交互模块,将信息孤岛(非工业互联网节点)改造成为工业互联网节点并互联互通,包括:信息孤岛系统间交互的数据标准化、系统间通信的协议标准化、业务系统需新增的功能可以在最合适的工业互联网节点上实现、新增的信息系统以节点的方式适时动态加入。 本系统在实施中拥有灵活部署、数据标准化和互为备份等特点,可分步实施、动态增减、实时优化、可规模化扩展,构建一个由多个子系统(工业互联网节点)组成、高度互联、有分散也有集中的网络系统,为不同用户角色提供有价值的服务。 参考的知识产权及有关标准如下: 表1 参考的知识产权及有关标准 三、技术适用性 兴发新材料产业园已建成二十余年,有不同年代、不同国家、不同厂家的控制系统、自动化系统和信息系统,形成了众多的信息孤岛;园区调度能管系统老旧、新增设备无法加入、新的需求无法实现,重要设备缺乏基于实时监测的故障预诊断系统。 化工园区分布式工业互联网操作系统提供开放式接入适配,可连接2G/3G/4G/5G、LoRa、WiFi、ZigBee、Modbus、MQTT、OPC等协议的设备,第三方系统集成(ERP,CRM等),第三方M2M云,开放API等连接;可支持数百万台设备的扩展要求,实现全面数据管理;对连接的智能设备和应用所需的对象、拓扑逻辑、组态设计、数据分析、服务流程、Dashboard进行建模;基于物联网传感设备获取的数据、仪器仪表、控制器的数据、使用时长等多维度因素数据分析实现设备健康状态的监测和故障预警;系统提供安全接入、安全传输/存储、数据授权、功能授权、安全登录等机制,实现数据的多层保护,构建数据安全可靠环境;行业专家可以基于本操作系统平台快速开发专业的应用App,并发布至App Factory,丰富云端应用App,缩短开发周期。 化工园区分布式工业互联网操作系统经过在该园区的能源及调度管理数字化、重要生产设备智能化运维等应用场景的成功实施,提升了企业生产运营管理水平,具有行业可复制性、可推广性。 图1 DIPS架构图 四、技术应用效果 普奥化工园区分布式工业互联网操作系统已交付兴发新材料产业园区,运行及使用情况良好。本技术的DIPS设计策略确保了集团公司数字化转型架构的完整性、标准化和可扩展性,为企业全面数字化转型打下了基础,并具有行业可复制性、可推广性,具体应用效果如下: (1)通过普奥化工园区分布式工业互联网操作系统,实现了生产系统(包括40余套DCS系统、20余套变电站SCADA系统、多种智能无线传感器和数字水表、蒸汽表等仪表数据接入)与ERP、EAM、OA、短信平台、政府应急管理平台等信息系统间的数据互联互通及应用。实现了设备、生产工艺数据、用水、用电、用气等基础数据的汇聚,打通集团公司内部数据及信息孤岛,实现生产、设备及信息系统数据的标准化治理、分布式存储,以驾驶舱的形式实现数据可视化、业务数字化。终端界面在兴发内部各办公室、会议室都可以授权使用,并有手机移动APP。 (2)通过三百多个DCS和罐区组态图,实现对主要生产工艺流程和重大危险源的实时监测,实时监测园区生产及水、电、气等公用工程数据,掌握园区生产运行情况,实现自动生成报表,并实现对工段开停车和产线负荷率实时统计;实现对试点车间的8类60项动、静设备健康状态的实时监测和故障预诊断,包括真空泵、罗茨风机、压缩机、洗料机等动设备的机械、温度和润滑健康监测分析,洗料机油站的低油位报警,黄磷大地槽管道的腐蚀测厚监测分析,压缩机、氯甲烷成品槽的安全阀排放及泄露监测,三化段重要控制调节阀的健康状态监测分析等,通过以上重点设备的健康预诊断报警并联动EAM检维修工单,帮助工厂减少故障停车减产,提高产线利用率,避免因设备事故和生产介质泄漏造成的火灾爆炸、人员伤害及环境破坏等灾难性事件; (3)园区数字化能管及调度系统实现了用户的可配置管理,灵活可扩展。实现按园区、公司、车间、装置不同层级能源及物质消耗和碳排放情况的动态监测及分析管理;根据园区循环链特点开发的园区盐酸平衡调度优化推荐方案自动生成模块减轻了调度工作负荷,提高了调度工作效益; (4)采用普奥自有核心技术产品ProudLink(工业级无线通信设备)组网,实现了园区车间内工业无线通信全覆盖,新增的水表、蒸汽表、传感器等仪表数据通信无需再布线。 本次项目总投入一千多万元,其中软件部分七百余万,硬件部分五百余万。硬件部分包括:机房服务器及存储扩容(16核,128G内存,500G的磁盘)、部分网络改造、一百余台艾默生传感器、三十余套工业无线网关、部分数字化仪表、台式计算机等。软件系统经过培训基本交由甲方自行运维,服务商一般情况下做远方支持,特殊情况7X24小时现场服务,后期运维成本低,便捷性高。 来源:园区委
  • 《绿色化工园区适用技术巡展 | 化工园区碳污融合监测和协同管控技术》

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    • 编译者:武春亮
    • 发布时间:2025-05-07
    • 2024年5月,中国石油和化学工业联合会化工园区工作委员会启动了“绿色化工园区适用技术”的申报工作,共有57项技术报名,经过材料初审共有30项技术进入专家审核阶段。2025年3月,经过专家综合评议,最终选取综合评分前20项技术入选“2024-2025年(第四批)绿色化工园区适用技术”。 我们将定期更新,为大家介绍这20项绿色化工园区适用技术,以期助力推进全国绿色化工园区建设工作。 化工园区碳污融合监测和协同管控技术 ——江苏汇环环保科技有限公司 PART 0 1 技术介绍 化工园区碳污融合监测和协同减控技术综合运用物联网、大数据、人工智能等先进技术,实现对化工园区内各类污染物排放和碳排放的实时、精准监测,并通过数字化平台进行数据整合、分析与管理,为园区提供全面、科学的减污降碳协同解决方案,助力化工园区实现绿色、可持续发展。智能监测仪表能快速、准确地采集现场数据,数字化平台则对海量数据进行高效处理,为园区管理决策提供有力支持。 该项技术紧扣减污降碳目标,依循 “一云、一图、一中心、三服务”的总体架构精心构建。它深度融合环境管理、监测、执法,污染治理以及智慧安监等多元业务板块,成功达成对碳排放的全方位统筹管控。该技术的广泛运用让化工园区具备敏锐感知城市环境关键监测指标变化的能力,基于精准数据支撑,智慧抉择重点区域减污降碳主攻方向,高效应对重大环境挑战,为化工园区乃至整个城市的环境保护事业注入磅礴动力,铺就可持续发展的坚实道路。 江苏汇环环保科技有限公司是专业从事环境监测、智慧环保软件平台及相关服务的高新技术企业,为生态环境的实时监控、决策分析和智慧管理等提供完整的解决方案。 PART 0 2 技术特点 化工园区碳污融合监测和协同减控技术含碳污融合监测仪表、减污降碳协同创新数字化平台两部分。 碳污融合监测仪表:一是多参数实时监测,可同步监测园区内二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、挥发性有机物等污染物,及二氧化碳、甲烷等碳排放参数,全方位掌控园区污染与碳排放情况;二是高精度传感技术,运用先进传感手段,保障监测数据精准可靠,误差极小,为后续工作筑牢数据根基。 减污降碳协同创新数字化平台:一方面实现区域环境空气温室气体浓度实时显示,动态采集重点排放源温室气体排放水平,精准核算分析区域碳排放数据,且能多维度展示历史数据,分领域、时段、要素汇总分析变化趋势;另一方面,借助物联网实现数据快速传输整合,打破信息孤岛,构建园区环境数据资源库,还能智能预警,与园区自动化系统联动,以可视化交互呈现信息,推动企业共享合作,助力减污降碳落地。 该技术具多重创新性:健全而高效的减污降碳技术框架:经过大量实际项目的应用和验证,该技术在多个化工园区成功部署并稳定运行,积累了丰富的实践经验,技术成熟可靠。 碳排放按行业开展数据管理和应用:构建化工行业企业碳排放核算模型,涉及燃料燃烧排放,过程排放,购入的电力、热力产生的排放,输出的电力、热力产生的排放等。通过企业内的直接测量、能量或物料平衡等方法得到排放因子和相关参数值。 广泛适用性:无论是大型综合化工园区,还是小型专业化工园区,都可根据自身规模、产业特点和管理需求,灵活配置智能监测仪表和数字化平台,实现个性化的减污降碳协同管控。 PART 0 3 技术适用性 申报技术的自主程度约占90%,具备兼容性强、适配性等优点,平台在鲲鹏系列国产化处理器和UOS、Loongnix等国产化操作系统平台上通过相互兼容性测试,运行稳定可靠,满足用户应用需求,可广泛应用各类场景。相关软件已经与华为鲲鹏、飞腾完成并通过相互兼容性测试认证。申报技术建立了完善的安全防护体系,包括网络安全防护、数据加密、访问控制等措施,可有效防止外部攻击和数据泄露,保障平台的稳定运行。采用坚固、耐腐蚀的外壳,具备良好的防水、防尘、防爆性能,能适应化工园区复杂恶劣的环境,防止因外力破坏或环境因素导致设备损坏,影响数据采集的准确性和连续性。制定了完善的定期维护和升级计划,对硬件设备进行定期校准和检修,对软件系统进行功能更新和漏洞修复,以保证平台始终处于最佳运行状态,不断提升平台的稳定性和性能。 申报技术所依赖的传感器技术发展已较为成熟。能够实现对各类污染物的快速、准确检测,可满足化工园区复杂环境下的长期稳定监测需求。物联网通信技术已广泛应用于工业领域,通信的稳定性和可靠性高,能够确保监测数据的实时、准确传输,保障平台的正常运行。在数据处理方面,平台采用的数据清洗、融合、分析和挖掘技术都是当前大数据领域广泛应用且成熟的技术。能够有效处理和分析海量的监测数据,为决策提供可靠支持。在应用方面,业务遍及上海、天津、江苏、安徽、河南、贵州、四川、辽宁等全国多个省市区,为当地监管部门开展环境监管和治理工作提供了有效的指导和辅助决策。 PART 0 4 应用效果 精准污染管控与碳排放削减成效显著。智能监测仪表搭配高精度传感器,如同给园区污染物及碳排放精准 “画像”。以南通经开区为例,应用该系统后误差缩至 ±5% 以内,实时锁定多家生产工艺落后的 VOCs 重点排放源,督促其升级改造。园区站点 VOCs 浓度随之下降 26%,涉化工废气扰民举报投诉锐减 90%,还成功创建全省首个 “无异味园区”,尽显精准治理优势。 高效预警与应急响应实现升级。以往化工园区察觉突发污染或碳排放量骤增常滞后数小时,如今平台智能预警系统大显身手。其构建三级预警处置机制,区局主要、分管及业务处室负责人各司其职牵头推进。工作分工明确,环境质量预警由街道、社区(网格)负责,污染源预警归区生态环境执法局处置,区生态环境局相关负责人审核。配置报警策略后,网格责任人能迅速知晓警情并反应,处置结果落实三级审核,达成 “监测 - 预警 - 处置 - 改进” 闭环管理。 环境监管效能大幅提升。智能监测仪表广布园区关键节点,从原材料运输到生产各工序,再到产品储存与园区边界,昼夜不停精准捕捉二氧化碳、挥发性有机物、氮氧化物等排放动态,全方位、全时段无死角监控,让环境违法违规行为无处遁形。 深度促进节能减排。借助智能仪表的海量高精度数据与平台专业模型,剖析企业能耗与污染特征,为其定制节能减排方案。从能源输入优化配比、换节能设备,到生产流程改进条件、加装净化装置,助力企业降能耗、减污染,协同增效。 推动绿色发展。可视化交互界面让园区管理透明,吸引环保企业入驻,企业借此共享信息、合作创新,联合研发碳捕集技术,降成本、提园区碳减排水平,树标杆、增竞争力,吸引更多绿色产业,保障园区可持续发展。