本发明涉及排污控制技术领域,更具体地说,涉及一种基于企业排污分配量的刷卡排污控制方法及系统。
背景技术:
刷卡排污管理的核心是落实企业环境保护主体责任,以排污许可证为依据,对企业排污浓度和总量进行双重控制,明确规定排污企业在达标排放的同时,不得超过排污许可证核定的允许排放量排放污染物,以此规范企业排污行为,提高企业依法依规排污的自觉性。利用污染源在线监测数据为依据,根据污染物浓度和污染物排放量计算总量,结合刷卡排污等技术手段,对省内市控以上重点企业污染物排放量进行监控,在污染物排放量到达分配额度时,实施预警、关停等总量控制措施,将环境执法由单一的浓度执法监管向浓度和总量综合执法监管转变。
现有的刷卡排污管理系统都是企业内部各自安装的独立系统,通过ic卡内的排污量配额和实时排污量对企业的总排放量进行控制,各个企业的系统之间相互隔离,环保部门无法实时掌握各个企业的实际污染物排放量,无法进行统一调控。此外,目前还缺乏科学的企业ic卡内排污量配额的计算方法,无法协调及平衡不同行业间、企业间的实际排污需求,制约了企业的生产发展。因此,如何建立一种科学、统一的基于企业排污分配量的刷卡排污控制方法及系统是本领域亟需解决的问题。
技术实现要素:
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种基于企业排污分配量的刷卡排污控制方法及系统,解决上述技术的问题。具体方案如下:
第一方面,本发明提供一种基于企业排污分配量的刷卡排污控制方法,利用基于企业排污分配量的刷卡排污控制系统实时控制目标企业的污染物排放,所述基于企业排污分配量的刷卡排污控制方法包括:
利用排污通路上的流量计采集废水实时排放量;
利用排污通路上的污染物分析装置监测污染物实时排放浓度;
刷卡控制装置根据所述废水实时排放量和所述污染物实时排放浓度计算污染物实时排放量,并将所述污染物实时排放量发送至监控服务器;
所述综合监控平台计算目标企业的排污分配量,并将所述目标企业的排污分配量存储至目标企业的ic卡内;
所述刷卡控制装置根据所述目标企业的排污分配量和所述污染物实时排放量向排污通路上的电动阀门发送控制信号,通过所述电动阀门动作实时控制目标企业的污染物排放;
其中,所述综合监控平台计算目标企业的排污分配量的方法包括:
计算目标行业内目标企业的排污权分配系数
根据所述目标行业的排污权分配量
根据分配上限约束和实际排放约束条件,确定所述目标企业的第二排污分配量
所述分配上限约束为分配给某一区域的企业污染物排放许可分配量不得超过该区域内按比例削减后的工业点源污染物排放许可总量和区域内所有企业满负荷生产污染物排放量的总和乘以安全系数
所述实际排放约束为区域内企业污染物排放许可分配量不低于企业满负荷生产污染物排放量乘以安全系数
式中:
取所述目标企业的第一排污分配量
进一步地,所述区域内目标行业的排污权分配量
选取目标行业的行业排污权分配影响因素,并获取所述行业排污权分配影响因素对应的数据,对所述行业排污权分配影响因素对应的数据进行归一化处理,得到行业排污权分配影响因素的标准化数据;
采用层次分析法确定所述行业排污权分配影响因素的体系权重;
根据所述行业排污权分配影响因素的体系权重与所述行业排污权分配影响因素的标准化数据,得到目标行业的排污权分配系数
根据所述目标行业的排污权分配系数
进一步地,所述目标行业的排污权分配系数
式中:
进一步地,所述目标行业内目标企业的排污权分配系数的计算方法包括:
选取企业评价影响因素,并获取所述企业评价影响因素对应的数据,对所述行业排污权分配影响因素对应的数据进行归一化处理,得到企业评价影响因素的标准化数据
采用熵权法获得所述企业评价影响因素权重
根据所述标准化数据
式中:
进一步地,所述采用熵权法获得所述企业评价影响因素权重
计算第k个影响因素的熵值
式中:
根据k个评价影响因素的熵值
进一步地,所述计算目标行业内目标企业的排污权分配系数
根据所述排污权分配系数
根据区域削减总量,得到削减平均量;
根据所述削减平均量确定不同类别内企业需要承担的削减量
根据所述削减量
进一步地,所述区域内工业点源污染物排放许可分配总量
判断工业点源污染物限排总量
如果
如果
式中:
进一步地,所述目标企业的第二排污分配量
式中:
第二方面,本发明提供一种基于企业排污分配量的刷卡排污控制系统,包括:
综合监控平台,用于计算目标企业的排污分配量;
刷卡控制装置,与所述综合监控平台通信连接,用于计算污染物实时排放量,并向电动阀门发送控制信号;
设于排污通路上的流量计,与所述刷卡控制装置电连接,用于采集废水实时排放量;
设于排污通路上的污染物分析装置,与所述刷卡控制装置电连接,用于监测污染物实时排放浓度;
设于排污通路上的电动阀门,与所述刷卡控制装置电连接,用于控制排污通路的流量。
进一步地,所述刷卡控制装置包括:
排放量计算单元,分别与所述流量计和所述污染物分析装置电连接,用于根据所述废水实时排放量和所述污染物实时排放浓度计算所述污染物实时排放量;
通信单元,用于与所述综合监控平台进行数据通信;
控制单元,分别与所述排放量计算单元、所述通信单元和所述电动阀门电连接,用于根据所述目标企业的排污分配量和所述污染物实时排放量向排污通路上的电动阀门发送控制信号。
本发明提供一种基于企业排污分配量的刷卡排污控制系统,包括综合监控平台、刷卡控制装置、流量计、污染物分析装置和电动阀门。流量计和污染物分析装置设置于排污通路上,分别用于采集废水实时排放量数据、废水中污染物浓度数据,然后由刷卡控制装置进行数据汇总并计算出污染物实时排放量,一方面生成电动阀门的控制信号,调节排污通路的流量,防止排污量超过限额,另一方面将污染物实时排放量发送至综合监控平台进行统一监测。综合监控平台除了对企业的污染物排放量进行检测外,还可以利用包括监测数据在内的多种数据定期计算各个企业的排污分配量,从而实现多企业间的联合、统一排污控制。
本发明还提供一种基于企业排污分配量的刷卡排污控制方法,利用基于企业排污分配量的刷卡排污控制系统实时控制目标企业的污染物排放,其中,所述综合监控平台计算目标企业的排污分配量的方法能够协调及平衡不同行业间、企业间的实际排污需求,更有利于区域水环境质量改善和引导企业绿色发展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明第一个实施例中基于企业排污分配量的刷卡排污控制系统的示意图;
图2为本发明第一个实施例中刷卡控制装置的示意图;
图3为本发明第二个实施例中计算目标企业排污权分配量
图4为本发明第二个实施例中计算目标企业的第一排污分配量
图5为本发明第二个实施例中计算目标企业的第二排污分配量
附图标记:100-综合监控平台,200-控制设备,210-刷卡控制装置,211-排放量计算单元,212-通信单元,213-控制单元,220-流量计,230-污染物分析装置,240-电动阀门。
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,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参考图1~5,图1为本发明第一个实施例中基于企业排污分配量的刷卡排污控制系统的示意图;图2为本发明第一个实施例中刷卡控制装置的示意图;图3为本发明第二个实施例中计算目标企业排污权分配量
如图1和2所示,本发明的第一个实施例中,一种基于企业排污分配量的刷卡排污控制系统,包括一个环保部门端的信息平台以及n个企业端的控制设备200。其中,信息平台为综合监控平台100,控制设备200包括刷卡控制装置210、流量计220、污染物分析装置230和电动阀门240。
综合监控平台100具有多种功能,首先,可以综合不同行业间、不同企业间的排污需求,科学地计算目标企业的排污分配量,在保证企业生产发展的前提下,使得所有监控企业的总排污量不超过整体限额;其次,还可以接收各个监控企业的污染物实时排放量数据,统计、分析各个监控企业的排污状况,当企业的排污状况与其排污分配量不匹配时,及时提出建议或警示。
流量计220设于排污通路上,用于采集废水实时排放量,并将数据发送至刷卡控制装置210。排污通路可以是排污的管道或者排污池等。
污染物分析装置230也设于排污通路上的,用于监测污染物实时排放浓度,将数据发送至刷卡控制装置210。污染物分析装置230可以是现有的各类污染物检测传感器或者多种污染物统一检测的综合设备。检测的污染物指标可以包括但不限于化学需氧量(
刷卡控制装置210,与所述综合监控平台100通信连接,用于计算污染物实时排放量,并向电动阀门240发送控制信号。电动阀门240设于排污通路上的,接到刷卡控制装置210发送的控制信号后,通过阀门的开闭度控制排污通路的流量,从而增加、降低或中断污染物排放量。
刷卡控制装置210进一步包括排放量计算单元211、通信单元212和控制单元213。
排放量计算单元211,分别与流量计220和污染物分析装置230电连接,用于根据废水实时排放量和污染物实时排放浓度计算所述污染物实时排放量。所述污染物实时排放量可以是连续监测周期内的污染物排放量之和
式中,
通信单元212用于与综合监控平台100进行数据通信,可以是有线通信也可以是现有的无线通信单元212。
控制单元213,分别与排放量计算单元211、通信单元212和电动阀门240电连接,用于根据目标企业的排污分配量和污染物实时排放量向排污通路上的电动阀门240发送控制信号。其中,控制单元213生产控制信号的方法也是多种多样的,如根据企业的生产需求,将一年的排污分配量分配至12个月(每个月可以不同),然后监测每个月的污染物实时排放量是否可能会超过当月的排污分配量,如果按当前流量未来可能超额,那么则生成减小电动阀门240开度的控制信号,如果当前已经超额,那么则生成关闭电动阀门240的控制信号,并发出提示信号。
如图3所示,在本发明的第二个实施例中,提供一种综合监控平台计算目标企业排污分配量的方法,该方法可以计算一定期限内的目标企业排污分配量,所述期限可以是一年、一季度、一个月等,也可以按照排污河流的丰水期、枯水期进行限定。
所述方法整体上包括三个步骤:利用基于绩效评价的排污分配量计算方法计算目标企业的第一排污分配量
如图4所示,基于绩效评价的排污分配量计算方法计算目标企业的第一排污分配量
行业分配模型主要目的是确定同区域内不同排污行业的排污权分配系数和确定最终各行业污染物许可排放的分配量。为充分考虑各区域发展规划、优势产业、结构布局及政策导向等影响因素,利用层次分析法(
利用行业模型确定同区域内不同排污行业的排污权分配系数
本实施例中,获取排污权分配量
首先,以5个行业排污权分配影响因素为基础,计算不同排污行业的排污权分配系数
其中,序号1~4涉及的相关数据可以通过行业数据调研获得,序号5涉及的产业导向得分(发展优先级重要程度得分)由专家进行评判打分获得。产业导向得分表明了确定区域内不同行业的发展优先程度,产业导向分数的评分标准可以根据实际情形进行设置,如表1-2所示的产业导向得分表,打分范围为1~9分,得分1~3的行业为限制类行业,得分4~6的行业为一般性行业,得分7~9的行业为优先类行业。
获取上述影响因素对应的相关数据后,对数据进行归一化处理,得到标准化数据
数据归一化处理的具体方法为:
对于正向影响因素(越大越优型)进行归一化处理方法如下:
对于负向影响因素(越小越优型)进行归一化处理方法如下:
其中,
采用层次分析法确定每个影响因素体系权重
层次分析法,简称ahp,是指将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次,在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。层次分析法能将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统,将目标分解为多个目标或准则,进而分解为多指标(或准则、约束)的若干层次,通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序(权数)和总排序,以作为目标(多指标)、多方案优化决策的系统方法。
采用层次分析法确定各个影响因素的体系权重
首先,建立层次结构模型。
在深入分析实际问题的基础上,将有关的各个因素按照不同属性自上而下地分解成若干层次,同层的诸因素从属于上一层的因素或对上层因素有影响。最上层为目标层,通常只有1个因素,其次为指标层。
其次,构造两两比较判断矩阵。
层次分析法的一个重要特点就是用两两重要性程度之比的形式表示出两个影响因素的相应重要性程度等级。层次结构模型确定了上、下层元素间的隶属关系,对于同层各元素,以相邻上层有联系的元素为准分别两两比较。
指南采用每个专家打分构成对比矩阵(见表1-3)(
最后,进行权重计算以及一致性检验。
专家完成评价打分得到上述对比矩阵后,分别对每位专家的对比矩阵进行权重计算和一致性检验。
权重计算:对于上述对比矩阵,利用特征根法,
一致性检验:一致性比率
当
通过上述权重计算以及一致性检验,对各专家得到的判断矩阵中通过一致性检验的权重利用以下公式进行平均,得到对应影响因素的综合权重
其中:
行业污染物许可排放量的分配权重(系数)计算。利用以下公式计算不同排污行业的排污权分配系数
其中,
本实施例中,以
然后,根据区域内工业点源污染物排放许可分配总量
所述区域内工业点源污染物排放许可分配总量
判断工业点源污染物限排总量
如果
如果
式中:
所述安全系数α可以根据不同地区的规定进行相应的取值,比如在浙江省内,根据《浙江省主要污染物初始排污权核定和分配技术规范(试行)》规定,区域可分配初始排污权总量原则上不得低于企业现有主要污染物排放总量的85%,所以α可以取值为85%。
当
企业分配模型主要目的是确定同行业下不同企业的排污权分配系数和确定最终每个企业污染物许可分配量。考虑到企业间各个分配主体的差异性以及影响因素考量的客观性,利用熵权法构建具有考虑因素较为客观、全面、综合及操作性强等优点的分配模型,确定同行业内各个重点涉水企业排污权的分配系数,实现企业排污权分配。
在本发明的一个实施例中,以5个企业评价影响因素为基础,计算目标行业内不同企业的排污权分配系数
获取上述对应的相关数据后,对数据进行归一化处理,得到标准化数据
采用熵权法确定每个影响因素的权重vk。本实施例中,以
首先,进行数据处理。
获得企业评价影响因素的相关数据之后,将其进行标准化处理,填入表2-2中。
其次,企业分配影响因素权重计算。
利用处理后的数据以及以下信息熵综合加权法计算步骤得出企业间污染物许可排放量分配所需考虑的权重。第
式中:
根据
其中:
企业间污染物排放许可分配所需考虑的各影响因素权重
最后,计算企业的污染物许可排放量的分配权重(系数)
根据标准化数据
其中,
s13,根据所述目标行业的排污权分配量
所述目标企业的第一排污分配量
本实施例中,在获得目标行业内不同企业的排污权分配系数
具体包括:利用企业排污权分配系数
然后,获取区域削减总量,并计算m类企业的削减平均量。所述削减平均量计算方法为区域削减总量除以m。
根据削减平均量确定不同类别内企业需要承担的削减量
最后,所述第一排污分配量
基于绩效优化的分配方法获得目标企业的第二排污分配量
在本实施例中,所述多目标优化决策模型可选择的指标如表3-1所示。
本实施例中,如图5所示,利用多目标优化决策模型计算目标企业的第二排污分配量
判断工业点源污染物限排总量
当
当
当
式中:
当
所述分配上限约束为分配给某一区域的企业污染物排放许可分配量不得超过该区域内按比例削减后的工业点源污染物剩余可排放量和该区域内企业满负荷生产污染物排放量乘以安全系数
其中:
所述实际排放约束为区域内企业污染物排放许可分配量不低于企业满负荷生产污染物排放量乘以安全系数
所述安全系数
在本发明的一个实施例中,根据涉水企业的调研,大部分的企业都表示5%~20%的减排比例是目前所能接受的,因此,所述减排比例
表3-2中列出了年度减排比例μ和工业点源
进一步地,所述多目标优化决策模型为了使第二排污分配量
本实施例中的计算排污分配量方法是基于绩效评价的分配方法与基于绩效优化的分配方法的组合。该方法不仅充分考虑了不同行业、不同企业之间的差异,得到了更加科学、合理的最终排污权分配量,而且算法简单,基础数据容易获取,可操作性强。通过多目标优化实现点面源排污许可分配,有机衔接环境质量改善与经济社会发展,实现差异化的排污许可及监管调控,以确保排污许可制科学化、精细化。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。