一种工业固废综合利用产业链风险监控管理系统的制作方法

本发明涉及风险监控管理系统，特别是涉及一种工业固废综合利用产业链风险监控管理系统。
背景技术：
：我国大宗工业固废产生量巨大但综合利用率较低，而且其中的重金属元素一旦排放到环境中会造成严重的危害。据统计仅2013年，全国一般工业固废产生量达32.8亿吨，综合利用量为20.6亿吨，综合利用率为62.2％。目前，大量工业固废的堆存不仅造成了资源的浪费，同时也给社会、环境、经济带来了很大的压力。另一方面，我国人均资源占有量仅为世界平均水平的一半，资源短缺严重。工业固废综合利用符合循环经济的要求，也是节能环保战略性新兴产业。然而在工业固废综合利用产业链的实际运行过程中，企业间缺乏物质流、能量流、信息流的整合，产业链的不断延伸和节点产物中组分的变化，这些易影响下游企业产品的产量和质量，造成产业链的断裂、产品质量不达标等问题，最终导致产业链的崩溃。因此，针对工业固废综合利用产业链构建风险监控管理系统，层次性分析工业固废综合利用各主要节点的物质流及元素物质流情况，建立风险监控模型，实现工业固废综合利用产业链全过程的实时预警，为相关企业提供多样化的风险指标，为工业固废综合利用产业链的风险监控体系提供数据支持，也为工业固废综合利用产业链的稳定运行及有效控制提供支撑。技术实现要素：发明目的：本发明的目的在于针对上述现有存在的问题和不足提供系统的监控管理方法，对工业固废综合利用产业链中的风险因素进行检测、分析，并提供预警方案，以提高其综合利用率，使产业链稳定运行，同时降低其环境风险。技术方案：一种工业固废综合利用产业链风险监控管理系统，其特征在于包括数据采集、数据读取及标准化、关键元素流核算及风险预测、风险预警与应急；具体包括如下步骤：(1)数据采集，其特征在于建立多源数据实时采集系统，采集的数据主要包括现场实时监测数据、企业质检系统数据和企业集散控制系统(DCS)数据；所述的现场实时监测数据系统，其特征在于依托自动化取样与多元素同步检测系统，在线获取样品的多种元素含量数据，通过实时数据采集系统上预留的管理自动化接口，应用自动化控制系统采集元素含量数据，并通过无线网络上传至远程数据库服务器；该系统主要由多元素测试系统、防护及PLC控制装置，现场控制系统与控制中心控制系统等部件构成；所述的多元素测试系统利用X荧光技术，通过控制电路，控制X荧光仪自动开始检测；利用定时器控制测试时间，测试时间可自由调节；X荧光仪需进行防尘保护，防尘阀门测试开始前打开，测试结束时自动关闭；所述的防护及PLC控制装置负责各部件动作保护、防尘以及动作指令的控制；PLC控制系统负责根据现场控制提醒，直接控制多元素检测设备的运行，控制X荧光仪的运行，检查设备运行状态，并将设备运行状态反馈给现场控制提醒；所述的现场控制系统负责依据预定检测方案或控制中心指令，定时启动检测，将检测方案转化为PLC指令，接收PLC反馈信息，负责从荧光仪存储系统中读取检测结果，并将结果及设备运行状态发送回控制中心；控制中心控制系统实现对多元素检测设备的远程控制，处理分析设备返回结果，制定控制预案；控制中心负责保存设备历史检测结果，并模拟再现远程系统的运行情况。(2)数据读取及标准化，基于工业园区物质流分析方法，对步骤(1)中的数据进行校验和平滑性处理，后将数据存储至远程MYSQL数据库中；所述的数据校验和平滑性处理，是当源头数据为人工录入时，数据存储不规范，需对其进行校验和平滑性处理后导入；对坏点数据进行自动辨认和消除，对空点数据进行自动插值；所述坏点自动辨认方法，首先针对所有数据进行概率分布统计，拟合得到正态分布模型，设定坏点消除概率限值，根据当前数据出现概率得到消除概率；所述离散型数据空点自动插值方法，将当前数据前后扩展300个数据，利用多项式模型自动拟合，得到相关参数，从而直接得到当前空点数据；在以上基础上，对数据进行平滑性处理，为后续计算打下基础；平滑性处理的计算模型如下所示：Gi=14∫i-119igi*(260)dt]]>式中：Gi为平滑处理后物质流量，t/h；i为当前数据排序；t为数据时间间隔；gi为当前物质流量，t/h；所述的MYSQL数据库，需构建固定IP服务器系统，将产业链重金属元素含量实时监测信息、控制阈值信息及风险预案信息存入到远程MYSQL数据库中，供产业链分析及风险预警控制所用。(3)关键元素流核算及风险预测，其特征在于将工业固废中重金属含量纳入风险因子范围，在工业园区物质流分析方法基础上得到元素节点分配规律，进而实现关键流股元素流质量流量预测，再核算风险因子；所述的工业园区物质流分析方法，采用经济系统物质流分析(EW-MFA)和元素流分析(SFA)相结合的手段，对工业固废综合利用产业链进行物质流分析，其目的是得到物质交换情况和元素节点迁移系数；所述的物质流分析主要是指计算流股中某元素的质量流量M(t/h)，研究对象包含液体样品和固体样品，其计算公式如下：固体：Mij=Gi×Xj,ik×(1-Wi)]]>液体：Mij=Vi×Xj,ik]]>式中：为第i股物流中j元素的质量含量t/h；Gi、Vi为物流i的质量流量t/h、体积流量m3/h；为物流i中的包含j元素的k组分的含量，固体样品为％，液体样品为g/L，重金属元素为ppm；Wi为物流i的含水率，％；分析元素迁移过程计算公式为：Li=GiGF×Xi]]>式中：Li为第i股物流中风险元素核算量；Gi为第i股物流的质量流量t/h；GF为产品质量流量t/h；Xi为i股物流中风险元素的含量，固体样品为％，液体样品为g/L，重金属元素为ppm；为直观反映重金属元素在原料和产品中的分配情况，在得到Li后，计算第i股物流重金属量占输入总量的比例系数，其计算式为：βi=LiΣLiλ]]>式中：βi为第i股物流中重金属元素占输入总量比例系数；ΣLiλ为该重金属元素输入总量；所述的节点元素流预测方法采用静态预测模型，即采用静态迁移规律进行物质流预测；静态元素迁移规律是指某一输入源中的元素经过节点的工艺过程后，在其各输出流股中的分配情况；该规律体现的是一段时间内，该元素迁移规律的均值，一般针对惰性元素，如Cr等；采用如下迁移规律即可对元素的分配情况进行分析：节点元素输入矩阵：IX=M1XV1XH1X.........MnXVnXHnXI;]]>节点元素输出矩阵：OX=Mo1XVo1XHo1X.........MonXVonXHonX;]]>输入输出关系矩阵：Ix×β＝Ox；式中：x为风险元素；β为风险元素节点分配系数；n为节点序号；I为节点输入总体参数矩阵；O为节点输出参数矩阵；M、V、H分别对应元素质量流量t/h、体积流量m3/h、液位数据m。(4)风险预警与应急，包括风险判断、风险控制3部分，建立以共生产业链为研究对象，以产业链稳定运行为目标的风险预警与应急模型；所述风险判断，首先识别产业链风险因子；利用MFA对产业链进行结构分析，通过社会网络分析提炼产业体系中的核心节点和核心产业链，并识别产业链中目前存在风险或过去一段时间发生较多问题的产品；在此基础上，对这些产品的指标进行分析和评价，筛选出存在风险的组分和元素，并从产业链角度对这些风险因子进行归纳和排序，并最终确定风险元素；通过MFA识别这些风险因子进入产业系统的途径及其在系统中的传递途径，从而对源头及传递路径沿途各主要节点进行监测和控制，降低风险；通过对这些风险源和风险点进行监控，可在最大程度上保证固废资源化产业链的稳定运行；所述的风险判断采用阈值判断法，阈值将定期进行更新，阈值包括两个部分：初始值或历史均值，每两周对其近一个月的历史均值或历史区间进行均值计算并作为阈值；另一阈值为标准值，通过对参考历史均值、设计值、经验进行综合考虑确定，按月更新；所述的风险预警，则是当某一流股被判断出具有风险后，通过模型预测下游各受影响节点的元素含量，并进行模拟风险判断，随后对模拟风险判断出存在风险的节点进行预警；预警信息包括元素含量、预计到达时间、预计影响量；预测模型可以分为两种：重金属元素，采用拟动态迁移规律对下游各节点的含量进行预测；第二种就是针对大宗元素，因大宗元素具有庞大的数据量，因此采用BP神经网络对其进行预测，BP神经网络的训练数据库每三天进行更新并进行新的训练；所述的风险控制，即通过风险评估和预案，提前做好风险应急措施，以降低损失；有益效果：本发明所提供的工业固废综合利用产业链风险监控管理系统实现了对产业链全过程中的风险元素的检测和分析，能够有效提高工业产业链中重金属元素综合利用效率，减少核心产品和环境风险；本发明的突出特点是精确、快速、便捷，用户可直接通过系统控制平台实时在线远程控制监测设备，实现人机分离交互操作，是一种高效易用的风险监控管理系统。附图说明图1为本发明的系统结构图；图2为现场实时监测数据系统结构图；图3为高铝粉煤灰综合利用产业链物质流分析流程图；图4为高铝粉煤灰综合利用产业链风险判断结构图；图5为高铝粉煤灰综合利用产业链风险预警结构图；图6为高铝粉煤灰综合利用产业链综合控制平台操作界面图具体实施方式下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读本发明后本
技术领域：
人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。实施例：一种高铝粉煤灰综合利用产业链控制管理系统，其特征在于包括数据采集、数据读取及标准化、关键元素流核算及风险预测、风险预警与应急(见图1)；具体包括如下步骤：(1)数据采集，建立多源数据实时采集系统，采集现场实时监测数据、企业质检系统数据和企业集散控制系统(DCS)数据；a.现场实时监测系统通过安装在粉煤灰预脱硅车间上料皮带旁的多元素同步检测设备和实时数据采集系统上预留的管理自动化接口，应用自动化控制系统采集Cr、Pb、Mn、Zn四种重金属元素含量(以X表示)数据，并通过无线网络上传至控制中心数据库(见图2)；b.企业质检系统根据企业的工艺流程、流股的相关性及物质流分析的需要，选取输入时间编码、AO、NaO(NK、NT)、SiO、含水率、备注等信息输入，输出结果为时间、X_Al(X_Si、X_Na)、含水率(W)；c.企业集散控制系统(DCS)根据企业流程图、流股相关性及物质流分析的需要，自动导出、识别、读入高度信息(H)、体积流量(V)及质量流量(G)；(2)数据读取及标准化，基于工业园区物质流分析方法，对步骤(1)中的数据分类进行校验和平滑性处理，后将数据存储至MYSQL数据库中；a.现场实时监测系统采集的重金属元素含量数据，检测每隔为30min，单位均为ppm，高度标准化，直接导入读取；b.企业质检系统数据，对坏点数据进行自动辨认和消除，对空点数据进行自动插值，然后对整体平滑性处理，平滑性处理的计算方法：Gi=14∫i-119igi*(260)dt]]>式中：Gi为平滑处理后物质流量，t/h；i为当前数据排序；t为数据时间间隔；gi为当前物质流量，t/h；c.企业集散控制系统(DCS)数据根据物质流分析的要求，将高度信息(H)转化为体积流量(V)，其中质量流量的单位为t/h，体积流量为m3/h，计算公式如下：V=S×ΔHΔt]]>其中：V为槽罐中物质增加的体积流量，m3/h；S为该槽罐的底面积，m2；ΔH为前后两个时间点的高度差，m；Δt为前后两个点的时间间隔，h；(3)关键元素流核算及风险预测，采用经济系统物质流分析(EW-MFA)和元素流分析(SFA)相结合的工业园区物质流分析方法(见图3)，计算产业链中的核心风险元素和环境分析元素的质量流量M(t/h)、元素节点分配率(βi)；a.元素的质量流量M(t/h)：固体：Mij=Gi×Xj,ik×(1-Wi)]]>液体：Mij=Vi×Xj,ik]]>其中：为第i股物流中j元素的质量含量t/h；Gi、Vi为物流i的质量流量t/h、体积流量m3/h；为物流i中的包含j元素的k组分的含量，固体样品为％，液体样品为g/L，重金属元素为ppm；Wi为物流i的含水率，％；b.元素节点分配率(β)：以1吨氧化铝为基准，计算各主要物流中重金属元素量，分析铅、铬等主要重金属在高铝粉煤灰资源化过程的迁移过程。其计算公式为：Li=GiGF×Xi]]>式中：Li为每生产1吨氧化铝第i股物流中重金属元素的量；Gi为第i股物流的质量流量，t/h；GF为产品氧化铝的质量流量，t/h；Xi为i股物流中重金属元素的含量，ppm。为直观反映重金属元素在原料和产品中的分配情况，在得到Mi后，计算第i股物流重金属量占输入总量的比例系数，其计算式为：式中：βi为第i股物流中重金属元素占输入总量比例系数；ΣLiλ为该重金属元素输入总量；c.元素的分配情况：●节点元素输入矩阵：IX=M1XV1XH1X.........MnXVnXHnXI;]]>●节点元素输出矩阵：OX=Mo1XVo1XHo1X.........MonXVonXHonX;]]>●输入输出关系矩阵：Ix×β＝Ox；式中：x为风险元素；β为风险元素节点分配系数；n为节点序号；I为节点输入总体参数矩阵；O为节点输出参数矩阵；M、V、H分别对应元素质量流量t/h、体积流量m3/h、液位数据m。(4)风险预警与应急，构建风险因子识别及阈值、预案数据库，建立以共生产业链为研究对象，以产业链稳定运行为目标的风险预警与应急模型；a.风险判断采用阈值判断法进行两层次风险判断：元素含量X在阈值之外，则判定为有风险；若X在阈值之内，但是分配律β超过阈值，则有风险，并说明节点输出分配存在问题；若都在阈值之内，则说明物质流稳定(见图4)。b.风险预警，则是当某一流股被判断出具有风险后，通过模型预测下游各受影响节点的元素含量，并进行模拟风险判断，随后对模拟风险判断出存在风险的节点进行预警(见图5)；c.风险控制，即通过风险评估和预案数据库，提前做好风险应对措施，以降低损失(见图6)。当前第1页1 2 3