庞坤
国能（天津）港务有限责任公司
摘要：通过清洁生产智能化信息平台研发与应用、有效的环境监测技术、准确的监测数据、多系统统一集成及多信息融合联动从而实现建设环境健康、生态保护、资源合理利用、低能耗、低污染的新型港口。并在集团内部运输业务板块复制和推广，减少系统开发时间和投入成本，提升集团运输业务板块的竞争力。通过不断的优化和完善，逐步推广应用到国内其他煤炭港口，带动我国煤炭港口整体科技管理水平的提升。
关键词：清洁 环保 效能 融合联动 安全
1.建设背景
当前，绿色发展理念已上升为国家发展的重大战略，港口对生态环境问题非常重视。天津码头公司以集团“1357”发展战略为引领，以“管理精细化、运行智能化、生产清洁化、经营市场化”为目标，围绕“智慧港口、绿色港口、效能港口、平安港口、幸福港口”发展主题，努力打造国内领先的港口企业，聚焦自动化技术、信息技术、管理技术充分融合，立足总体规划，以各业务协同运作为前提，紧密围绕码头生产和经营管理的要求描绘智慧港口应用架构规划蓝图。把清洁生产智能化系统作为智慧港口规划蓝图中的重要组成部分，促进天津码头公司“生产清洁化”及“绿色港口”建设。
2.行业现状和发展趋势
港口是世界经济的增长的重要推动力，同时也是世界上主要的耗能单位和污染源头。在全球能源危机和环境恶化的新形势下，国际港口界提出了绿色港口的发展理念。绿色港口是一个发展中的概念，是在环境保护和经济利益之间获得良好平衡的可持续发展的港口。绿色港口以绿色观念为指导，建设环境健康、生态保护、资源合理利用、低能耗、低污染的新型港口。将港口资源科学布局、合理利用，把港口发展和资源利用、环境保护有机结合起来，走能源消耗少、环境污染小、增长方式优、规模效应强的可持续发展之路，最终做到港口发展与环境保护和谐统一、协调发展。
“绿色港口”，一方面，港口行业作为国家改革开放的直接受益者，保持了近20年的快速发展，自然应该承担更多的社会责任，应该为社会创造更多的绿色价值；另一方面，也只有坚持“绿色港口”的发展观念，才能保持整个行业健康向上、可持续性的发展。打造“绿色港口”已经成为港口行业的普遍共识，但企业的任何一个战略目标都是通过管理来实现的，否则，“绿色港口”就会成为一句苍白的口号。
美欧等西方发达国家在绿色港口建设方面已取得很大进展，例如，美国洛杉矶—长滩两港联合实施的“圣佩罗湾洁净空气行动计划”（San Pedro Bay Clean Air Action Plan）、纽约—新泽西两港联合实施的“洁净空气措施和港口空气管理计划”（Clean Air Initiatives and Harbor Air Management Plan）；荷兰鹿特丹港实施的“里吉蒙地区空气质量行动项目”（Rijnmond Regional Air Quality Action Program）；澳大利亚悉尼港实施“绿色港口指南”（Green Port Guidelines）等，这些行动都很大地改进了港口环境质量，提高了港口绿色度，使得西方国家在绿色港口建设上走在了前列。
相比于西方发达国家，中国绿色港口建设明显滞后，尚处在起步阶段。此外，国内对绿色港口的认识还不全面，往往认为绿色港口就是绿化港口，甚至有的港口做些植树种草等绿化工作就宣称自己是绿色港口了。中国能源匮乏、环境日益恶化，绿色港口作为一种能耗少、污染小的新型港口是港口业发展的必然趋势，因此学习借鉴西方国家的先进作法，对于我国建设绿色港口具有重要的意义。
3.项目的意义和必要性
本项目是在集成港口各环境监测设备数据的基础上，利用灵活的清洁生产智能化系统平台实现洒水作业的智能化，以便大幅提高港口环境管理水平、降本增效。通过本项目建设，可以形成一套港口清洁生产智能化系统建设标准（包括设计、方案、运行和管理等标准）以及稳定成熟的系统解决方案，并在集团内部运输业务板块复制和推广，减少系统开发时间和投入成本，提升集团运输业务板块的竞争力。通过不断的优化和完善，逐步推广应用到国内其他煤炭港口，带动我国煤炭港口整体科技管理水平的提升。
4.建设原则和策略
在进行系统构建时，严格遵循集团信息化项目实施“六统一、大集中”原则，按照“统筹规划、循序渐进”的实施策略，在智慧港口的设计基础上，明确建设目标、建设内容和实施路径，全面指导后续工程实施工作。
（1）先进性
系统构成必须采用成熟、具有国内先进水平，并符合国际发展趋势的技术、软件产品和设备。在设计过程中充分依照国际上的规范、标准，借鉴国内外目前成熟的主流网络和综合信息系统的体系结构，以保证系统具有较长的生命力和扩展能力。
（2）安全性
用户权限限制：能根据不同要求，对应用模块的权限进行管理，包括对系统所有资源即功能、部门、报表、查询模板、用户等资源的管理，保证自己权限范围内各司其职，能够抵御内部用户越权和外部用户入侵；
用户和密码：采用加密技术，确保系统的保密性，并对于相应用户及密码进行实现次数限制；
日志功能：系统应提供操作日志，操作日志记录的操作情况应具有全面性和准确性，包括主要要素如登录用户、登录时间、终端IP地址、所访问的文件、存取操作、使用模块等；
数据传输安全性：对于有特殊安全要求的数据传输进行必要的加密处理，以防止对数据的篡改、侦听等；
安全审计：系统具备安全审计功能，可以利用审计工具，对日志信息、日志管理、系统信息分析、日志权限等活动情况进行监视和记录，必要时可打印输出系统日志，提供信息安全审计报告，对于已经发生的系统破坏行为提供有效的追究证据，可以通过审计跟踪，对外部的入侵者以及内部人员的恶意行为提出威慑和警告，对用户的非常用地址登录要进行提示，要为系统管理员提供有价值的系统使用日志，帮助系统管理人员及时发现系统入侵行为或潜在的系统漏洞，并可提供系统运行的统计日志，使管理人员可以根据日志数据库记录的日志数据，分析网络或系统的安全性，及时发现系统的异常行为，并采取相应的处理措施；
数据备份/恢复。系统提供备份功能，用以将系统中的各种数据信息等备份到一个备份包中。备份应支持自动备份和手动备份两种形式。
（3）可靠性
系统涉及到整个港口堆场洒水抑尘设备及水网设施的安全，因此稳定可靠的运行是系统的首要要求，所建成的系统也必须尽可能地承受外界干扰的影响，要能防止某些恶意的攻击与破坏；
输入数据有效性检查：系统对数据录入进行有效性检查；
错误操作提示：对用户的错误操作进行准确的错误信息提示，不得出现操作错误引起系统异常退出的情况；
异常情况的影响：在程序运行过程中进行掉电或断网等故障试验，数据和系统的受影响程度，若受损，提供补救工具和补救方法，保证数据不能丢失；
系统要从系统结构、设计方案、软件技术等各方面提高可靠性，使系统发生故障的可能性尽量少，影响尽可能小。
系统的数据需要进行冗余存储，确保数据可靠存储。系统运行所需的数据库服务器资源需支持动态扩展，能够不影响系统正常运行，方便地对资源节点进行扩容，以满足天津码头未来不断变化的业务需要。
（4）兼容性
软件兼容性：系统与其他应用软件，如框架软件、管理工具等实现紧密集成；
系统兼容性：系统对操作系统、数据库高度兼容，系统可移植、跨系统使用；
数据兼容性：在保证系统和数据安全的前提下，能够按照集团信息系统建设相关要求，实现数据交换和共享；
浏览器兼容性：系统应该兼容IE10及以上版本、Chrome、Edge、360兼容与极速模式等主流浏览器，且无需安装任何插件。
（5）可扩充性
在设计中要充分考虑内外网交互、各软件相连的可能性。
能够支持多个层面的可扩展性，通过负载均衡、快速开发/重组、业务参数配置等多个方面使得系统可以支持天津码头未来不断变化的特征；
系统提供灵活的二次开发接口，在面向对象的业务组件应用框架下，能够不影响系统正常运行，方便地对业务进行修改和动态加载，并可以快速开展新业务；
具备支持业务流程的参数化配置和业务功能的重组与更新，在不影响系统原有业务流程的情况下可实现对新业务的灵活增加；
软件复用能力：软件模块应具备可复用性；
支持多设备同时监控，对后期扩建增加的环境监测设备，可随时接入本系统，实现上百台设备同步监控和操作。
数据库设计应结合天津码头未来环保一体化规划，保证后续扩建系统在此基础上灵活扩展。
（6）易用性
用户界面的友好性：应由专业的原型设计师和美工设计师对界面进行UI设计，应选用目前较为成熟的界面开发技术及浏览器兼容技术，为系统用户和管理员提供简洁、直观、友好的图形化的操作及管理界面，在图表显示上应选择国内较为成熟的可视化组件，可以实现千万级数据的可视化渲染，并提供丰富多样的图表库，提高用户体验；
易学习性：相对一般操作人员来说，学习使用无难度，对操作人员无特殊要求；
易操作性：应容易操作，对主要或常用功能应该提供快捷方式，具备直观易用的上下文有关的在线帮助，以便能方便灵活地操纵系统；
一致性：用户界面应根据天津码头清洁生产系统规划要求保持风格统一，用户操作方式保持一致。
（7）架构规范化
软件结构和数据库使用要符合集团信息化规范和顶层设计，便于在软件扩展时与其他单位内部软件对接。
5.建设目标
通过建立天津码头清洁生产智能化系统并在系统中实现粉尘监测系统。粉尘监测系统主要通过与粉尘监测设备、天津港环保监测设备、智能生产管控系统、空气质量监测自动化系统、气象系统数据接口对接，实现精确获取环境污染各项参数的详细数据、环境污染各项参数的自动化实时监控、环境污染超标报警、堆场洒水的多模式智能化操作、实时数据查询和历史报表统计，并且最终具备初步的大数据分析条件。
（1）实现环境污染各项参数的自动化实时监控
实现7×24小时系统不间断平稳运行，全方位无断点监控每个站点各项环境参数。
（2）精确获取环境污染各项参数的详细数据
所有监测仪器对各站点采集到的各项环境参数的数据，统一集成到系统中，管理人员可以一目了然的了解各个站点范围的环境监测情况。如：PM2.5、PM10、TSP、温度、湿度、风力、风向、气压等参数的详细数据。
（3）实现环境污染超标报警
当某站点某参数超标时，系统将自动根据配置要求，向相应的联系人发送报警信息和污染超标的详情信息。实现负责人员随时随地了解相关环境污染参数超标突发事件，并做出实时处理。
（4）实现堆场洒水的多模式智能化操作
系统根据人工选择的操作模式和配置好的洒水边界参数，结合生产情况，通过数据接口，自动下发作业指令到控制系统，自动开启洒水抑尘设备，实现洒水的智能控制，以达到最有效、最及时的防尘降尘效果，确保现场环境监测仪监测的环境数据符合国家环保要求，同时最大限度的节省不必要浪费的水资源。
（5）系统可扩展，支持上百台设备同时监控
系统的可扩展性主要体现在后期的设备数量扩展，随着后期的扩建，对增加的粉尘在线监测设备，可随时接入本系统中，实现上百台设备同步监控和操作。
（6）实现实时数据查询，历史报表统计
对所监控站点的数据，可实时查看当前实时的各项参数数据，还可以根据需求，随时查询和调取不同时间段（如分、时、天、月、年）的历史统计数据，并生成报表。
（7）实现与现有系统融合和数据的统一集成
对接天津码头公司已建的智能生产管控系统、天津港环保监测设备，建立环保大数据库，实现所有环境数据的统一采集、统一存储、统一处理、统一应用。
6.关键技术
（1）清洁生产智能化信息平台研发与应用
清洁生产智能化信息平台主要是支撑天津码头环境监测、环境治理、环保管理的环境管理信息系统平台，通过与智能生产管控系统、空气质量监测自动化系统、洒水控制系统等融合，提升公司业务创新能力，支撑天津码头公司智慧港口、绿色港口战略，实现“建设绿色、高效、国际一流能源大港”的目标。
（2）有效的环境监测技术及准确的监测数据
环境监测要以“监测数据的准、快、主为目标，以监测数据的准确性为突破口”。而监测设备是环境监测工作进行的关键，只有充分利用硬件设备，用环境监测技术的基础，才能够有效的提高工作效率，保证监测结果的准确性。
监测设备除了选型符合国家标准、精度及环境适应能力符合港口要求、监测点布设合理外，还要加强对环境监测设备的管理，才能够保障后续工作的顺利开展。对此，工作人员必须要充分认识到监测设备的重要性，并且以专业，科学的方法对设备进行管理，可以借助信息技术建立数据库等方式，把所有的监测设备全部记录到数据库中，这样能够一目了然地观察到所有设备的使用情况，从而使资源能够得到充分利用。
（3）多系统统一集成
本系统将实现与粉尘监测设备、天津港环保监测设备、智能生产管控系统、空气质量监测自动化系统、气象系统间的数据接口对接。同时，系统还需预留与集团环保系统、天津港集团环保系统的接口，实现数据共享、环境移动服务及环境综合治理。对接系统较多，采用统一接口规范，解决通讯协议种类多，集成难度大的问题。
（4）多信息融合联动
粉尘监测设备、天津港环保监测设备、风速、风向、温度、湿度及激光雷达等实时数据，送给处理分析模块，分析模块融合、计算出洒水时间、洒水量，输出结果与阀门、喷枪等联动，以获得最佳的控制效果。
参考文献：
本项目所有设备均适用天津码头的现场环境，并达到现场防护等级，所有的设计、制造、建设、检查、试验、特性及开发过程，都遵照并适用以下政策法规、国际电工委员会标准（IEC）、中华人民共和国国家标准（GB）以及环境标准（HJ）：
（1）《中华人民共和国环境保护法》（主席令第22号）
（2）《中华人民共和国大气污染防治法》（主席令第31号）
《信息技术软件生存期过程》（GB/T 8566－1995）
（2）《计算机软件产品开发文件编制指南》（GB 8567－88）
（3）《大气污染物综合排放标准》（GBl6297-1996）
（4）《环境空气质量标准》（GB3095-2012）
（5）《环境空气质量自动监测技术规范》（HJ/T 193-2005）
（6）《全国环保系统环境信息机构规范化建设标准》（环发〔2010〕87号）
（7）《先进的环境监测预警体系建设纲要(2010—2020年)》
（8）《环境信息标准化手册》（共三卷）
（9）《环境信息系统集成技术规范》（HJ/T418-2007）
（10）《环境数据库设计与运行管理规范》（HJ/T419-2007）
（11）《环境信息网络建设规范》（HJ 460—2009）
（12）《环境信息网络管理维护规范》（HJ 461－2009）
（13）《环境信息化标准指南》（HJ_511-2009）
（14）《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》（HJ/T212-2005）
（15）《环境污染源自动监控信息传输、交换技术规范》（HJ/T352—2007）
（16）《建筑物防雷技术规范》（GB50057-1994）
（17）《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）