系統控制理論的環境工程設計論文

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1項目建議書階段的系統控制理論

環境工程設計的項目建議書階段包含若干個子結構，是一個復雜的系統。如果缺乏系統思維，孤立、片面地理解系統控制理論，將定量分析和定性分析、動態特性和穩態特性等相關內容割裂開來，不能相互聯系、相互融合以形成合理認知體系，則不能夠全面、聯系、突出重點地分析和解決問題。而利用思維樹模型可培養系統思維能力，［6］強化系統控制理論在項目建議書階段的應用，將一項工程所涉及的各個領域和角度清晰的表示出來(以城市污水處理廠為例，如下圖1所示)。

2可行性研究階段的系統控制理論

可行性研究是在項目建議書被批準后，對項目在技術上和經濟上是否可行所進行的科學分析和論證。這一階段包括工程概述、工程方案、工程投資估算及資金籌措、工程近遠期結合問題、工程效益分析、工程進度安排、存在問題及建議以及附圖附件等內容。在這一系統中，用最優化分析解決問題，即在本系統的運籌中，控制策略要使工程凈效益最大，而費用盡可能地小(可視為負效益)。為了盡可能地減少這種負效益，必須在一定的工程規律和條件的約束下，按照最優化原則，結合工程分析考慮工程方案必選優化，對整個工程系統進行科學的管理，不求負效益最小，而只要求負效益盡可能減少。這是由于在環境工程設計中，最優解并不一定是最理想的。［7］

3工程設計階段的系統控制理論

在此階段，環境工程設計可分為方案設計、初步設計、施工圖設計三個階段，每個階段都是一個復雜系統，可將系統控制的重點分別集中在組織系統的輸入、轉換過程和輸出3個階段，由此形成3種不同的控制類型:前饋控制、同步控制和反饋控制。［8］

3．1前饋控制

前饋控制也稱預先控制，是指在整個過程中預先集中于系統輸入端的控制，其目的是通過事前考慮各種可能的功能障礙來預測并預防偏差的出現。其在環境工程設計的方案設計階段起著重要作用，主要體現在以下幾方面:

3．1．1環境工程概況分析

環境工程涉及水、氣、聲、渣、輻射等多個方面，涵蓋內容非常豐富，工程特征千差萬別。因此，掌握具體項目的工程概況是搞好設計的必須前提，主要包括:(1)工程一般特征簡介。包括工程名稱、建設性質、建設地點、建設規模、車間組成、產品方案、輔助設施、配套工程、儲運方式、占地面積、職工人數、工程總投資及發展規劃等。(2)工藝路線與生產方法。用流程圖表述說明生產工藝過程，必要時列出主反應式和副反應式，并關注副反應中可能潛在的危害因素。(3)物料及能源消耗定額。包括主要原料、輔助原料、材料、助劑、能源以及用水等的來源、成分和消耗量，特別是要綜合對比單位產品的物耗、能耗指標、新水用量指標以及排污系數。(4)主要技術經濟指標。包括生產率、效率、回收率和放散率等。除了主產品的總回收率之外，還應高度重視資源的綜合利用率和綜合總回收率。

3．1．2污染源及污染源強分析

污染源分布和污染物源強是環境工程設計的基礎資料，必須按建設工程、生產過程和服務期滿后三個時期的工程全過程做認真調查、詳細統計，力求完善。對于污染源分布調查要求按專題繪制污染流程圖，標明污染物排放部位，然后列表逐點統計各種污染因子的排放強度、濃度及數量。另外，鑒于近年來環境風險事故呈頻發、高發態勢，應高度關注環境工程風險排污的源強統計及分析，包括事故排污和異常排污兩種工況。事故排污的源強統計應計算事故狀態下的污染物最大排放量，作為風險預測的源強;異常排污的源強應統計工藝設備或環保設施達不到設計規定指標的超額排污。

3．1．3環保方案分析

分析工程總圖布置方案，根據氣象、水文等自然條件分析工廠和車間布置的合理性，與周圍環境保護目標所定防護距離的安全性。分析工程既定環保方案所選工藝及設備的先進水平和可靠程度，采用資源節約型模式、資源綜合利用、物能良性循環、產業生態、清潔生產、循環經濟等方面的可行性，處理工藝有關技術經濟參數的合理性，并分析環保設施投資構成及其在總投資中占有的比例。

3．2同步控制

同步控制也稱實時控制，是指活動進行過程中所實施的控制。在環境工程設計中，同步控制的關鍵是嚴把設計質量關，實現初步設計的標準化，由僅控制排放標準向全面的設計質量標準過渡。積極引導環境工程設計單位貫徹國家制定的《建筑企業貫徹ISO9000系列標準實施細則》《建設項目環境保護管理條列》《中華人民共和國環境影響評價法》《三廢處理工程技術手冊》等相關標準，使環境工程設計單位質量管理工作進入程序化、標準化、規范化的軌道。各單位的質量保證體系，要在當地設計質量監督機構備案審查，把貫標工作與單位資質、工程招標投標和企業創優工作結合起來，實現質量的單位自控。在推行設計資格審查和管理制度的基礎上，進一步制定重大工程的設計方案圖紙審查、批準制度，發現問題，及時追朔設計存在的問題，系統解決，防止問題的再次發生，并追蹤審查以前的可能事故點。

3．3反饋控制

反饋控制也稱事后控制，控制作用發生在行動之后，目的在于改進，以預防將來發生偏差。在缺乏任何預見手段的情況下，反饋控制是比較實用的控制方式。在施工設計中，反饋控制的關鍵是引入工程環境監理，通過具有相應資質的監理企業，接受建設單位的委托，承擔其建設項目的環境管理工作，并代表建設單位對承建單位的建設行為對環境的影響情況進行檢查，對污染防治和生態保護的情況進行檢查，確保各項環保措施落到實處。對未按有關環境保護要求施工的，應責令建設單位限期改正，造成生態破壞的，應采取補救措施或予以恢復。通過監理這一反饋控制，可提供設計效果的真實信息，并使設計人員獲得評價其績效的信息，從而提高設計水平，對于下一步或日后工作的實踐指導作用非常巨大。

4竣工環境保護驗收階段的系統控制理論

為監督落實環境保護設施與建設項目主體工程同時投產或者使用，以及落實其他需配套采取的環境保護措施，防治環境污染和生態破壞，實施建設項目竣工環境保護驗收。［9］該階段是對整個環境工程設計系統的最后一個核查關卡，涉及驗收范圍、驗收標準、驗收工況、驗收監測(調查)結果、驗收環境管理、現場驗收檢查、風險事故環境保護應急措施檢查及驗收結論等八大部分?？捎萌缦孪到y流程圖簡述其驗收工作程序。

5結論

環境工程設計是一個復雜的控制系統，涵蓋項目建議、可行性研究、工程設計及竣工環境保護驗收四個階段，而每個階段均涉及到方方面面的工作。將系統控制理論應用其中，應以解決控制理論與設計中實際存在問題的深度與廣度為主要準則，在客觀地評價系統控制理論在環境工程設計領域的作用和適用范圍的基礎上，更為合理地分析、規劃環境工程設計，并用實踐檢驗系統控制理論成果，有力推動系統控制理論的健康發展。

作者：關成立1，2楊岳1工作單位：1.陽江職業技術學院2.廣東技術師范學院