系统控制理论的环境工程设计论文

1项目建议书阶段的系统控制理论

环境工程设计的项目建议书阶段包含若干个子结构，是一个复杂的系统。如果缺乏系统思维，孤立、片面地理解系统控制理论，将定量分析和定性分析、动态特性和稳态特性等相关内容割裂开来，不能相互联系、相互融合以形成合理认知体系，则不能够全面、联系、突出重点地分析和解决问题。而利用思维树模型可培养系统思维能力，［6］强化系统控制理论在项目建议书阶段的应用，将一项工程所涉及的各个领域和角度清晰的表示出来(以城市污水处理厂为例，如下图1所示)。

2可行性研究阶段的系统控制理论

可行性研究是在项目建议书被批准后，对项目在技术上和经济上是否可行所进行的科学分析和论证。这一阶段包括工程概述、工程方案、工程投资估算及资金筹措、工程近远期结合问题、工程效益分析、工程进度安排、存在问题及建议以及附图附件等内容。在这一系统中，用最优化分析解决问题，即在本系统的运筹中，控制策略要使工程净效益最大，而费用尽可能地小(可视为负效益)。为了尽可能地减少这种负效益，必须在一定的工程规律和条件的约束下，按照最优化原则，结合工程分析考虑工程方案必选优化，对整个工程系统进行科学的管理，不求负效益最小，而只要求负效益尽可能减少。这是由于在环境工程设计中，最优解并不一定是最理想的。［7］

3工程设计阶段的系统控制理论

在此阶段，环境工程设计可分为方案设计、初步设计、施工图设计三个阶段，每个阶段都是一个复杂系统，可将系统控制的重点分别集中在组织系统的输入、转换过程和输出3个阶段，由此形成3种不同的控制类型:前馈控制、同步控制和反馈控制。［8］

3．1前馈控制

前馈控制也称预先控制，是指在整个过程中预先集中于系统输入端的控制，其目的是通过事前考虑各种可能的功能障碍来预测并预防偏差的出现。其在环境工程设计的方案设计阶段起着重要作用，主要体现在以下几方面:

3．1．1环境工程概况分析

环境工程涉及水、气、声、渣、辐射等多个方面，涵盖内容非常丰富，工程特征千差万别。因此，掌握具体项目的工程概况是搞好设计的必须前提，主要包括:(1)工程一般特征简介。包括工程名称、建设性质、建设地点、建设规模、车间组成、产品方案、辅助设施、配套工程、储运方式、占地面积、职工人数、工程总投资及发展规划等。(2)工艺路线与生产方法。用流程图表述说明生产工艺过程，必要时列出主反应式和副反应式，并关注副反应中可能潜在的危害因素。(3)物料及能源消耗定额。包括主要原料、辅助原料、材料、助剂、能源以及用水等的来源、成分和消耗量，特别是要综合对比单位产品的物耗、能耗指标、新水用量指标以及排污系数。(4)主要技术经济指标。包括生产率、效率、回收率和放散率等。除了主产品的总回收率之外，还应高度重视资源的综合利用率和综合总回收率。

3．1．2污染源及污染源强分析

污染源分布和污染物源强是环境工程设计的基础资料，必须按建设工程、生产过程和服务期满后三个时期的工程全过程做认真调查、详细统计，力求完善。对于污染源分布调查要求按专题绘制污染流程图，标明污染物排放部位，然后列表逐点统计各种污染因子的排放强度、浓度及数量。另外，鉴于近年来环境风险事故呈频发、高发态势，应高度关注环境工程风险排污的源强统计及分析，包括事故排污和异常排污两种工况。事故排污的源强统计应计算事故状态下的污染物最大排放量，作为风险预测的源强;异常排污的源强应统计工艺设备或环保设施达不到设计规定指标的超额排污。

3．1．3环保方案分析

分析工程总图布置方案，根据气象、水文等自然条件分析工厂和车间布置的合理性，与周围环境保护目标所定防护距离的安全性。分析工程既定环保方案所选工艺及设备的先进水平和可靠程度，采用资源节约型模式、资源综合利用、物能良性循环、产业生态、清洁生产、循环经济等方面的可行性，处理工艺有关技术经济参数的合理性，并分析环保设施投资构成及其在总投资中占有的比例。

3．2同步控制

同步控制也称实时控制，是指活动进行过程中所实施的控制。在环境工程设计中，同步控制的关键是严把设计质量关，实现初步设计的标准化，由仅控制排放标准向全面的设计质量标准过渡。积极引导环境工程设计单位贯彻国家制定的《建筑企业贯彻ISO9000系列标准实施细则》《建设项目环境保护管理条列》《中华人民共和国环境影响评价法》《三废处理工程技术手册》等相关标准，使环境工程设计单位质量管理工作进入程序化、标准化、规范化的轨道。各单位的质量保证体系，要在当地设计质量监督机构备案审查，把贯标工作与单位资质、工程招标投标和企业创优工作结合起来，实现质量的单位自控。在推行设计资格审查和管理制度的基础上，进一步制定重大工程的设计方案图纸审查、批准制度，发现问题，及时追朔设计存在的问题，系统解决，防止问题的再次发生，并追踪审查以前的可能事故点。

3．3反馈控制

反馈控制也称事后控制，控制作用发生在行动之后，目的在于改进，以预防将来发生偏差。在缺乏任何预见手段的情况下，反馈控制是比较实用的控制方式。在施工设计中，反馈控制的关键是引入工程环境监理，通过具有相应资质的监理企业，接受建设单位的委托，承担其建设项目的环境管理工作，并代表建设单位对承建单位的建设行为对环境的影响情况进行检查，对污染防治和生态保护的情况进行检查，确保各项环保措施落到实处。对未按有关环境保护要求施工的，应责令建设单位限期改正，造成生态破坏的，应采取补救措施或予以恢复。通过监理这一反馈控制，可提供设计效果的真实信息，并使设计人员获得评价其绩效的信息，从而提高设计水平，对于下一步或日后工作的实践指导作用非常巨大。

4竣工环境保护验收阶段的系统控制理论

为监督落实环境保护设施与建设项目主体工程同时投产或者使用，以及落实其他需配套采取的环境保护措施，防治环境污染和生态破坏，实施建设项目竣工环境保护验收。［9］该阶段是对整个环境工程设计系统的最后一个核查关卡，涉及验收范围、验收标准、验收工况、验收监测(调查)结果、验收环境管理、现场验收检查、风险事故环境保护应急措施检查及验收结论等八大部分。可用如下系统流程图简述其验收工作程序。

5结论

环境工程设计是一个复杂的控制系统，涵盖项目建议、可行性研究、工程设计及竣工环境保护验收四个阶段，而每个阶段均涉及到方方面面的工作。将系统控制理论应用其中，应以解决控制理论与设计中实际存在问题的深度与广度为主要准则，在客观地评价系统控制理论在环境工程设计领域的作用和适用范围的基础上，更为合理地分析、规划环境工程设计，并用实践检验系统控制理论成果，有力推动系统控制理论的健康发展。

作者：关成立1，2杨岳1工作单位：1.阳江职业技术学院2.广东技术师范学院