環(huán)保用電云平臺在環(huán)境管理中的應用研究

摘 要：通過(guò)介紹環(huán)保用電云平臺現場(chǎng)端的構成和中心端的功能，闡述了環(huán)保用電云平臺的 工作原理、系統構架。環(huán)保用電云平臺從用電角度出發(fā)，通過(guò)中心端的系統對產(chǎn)污設施和治 污設施的用電合理性進(jìn)行邏輯判斷，對治污設施未開(kāi)啟、停限產(chǎn)期間違規生產(chǎn)等異常進(jìn)行預 警，在停限產(chǎn)管理過(guò)程中能夠起到有效的監控效果，有效控制偷排、漏排的行為。

關(guān)鍵詞：環(huán)保用電；環(huán)境管理；監控；云平臺；預警

1 背景分析

隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，人們對美好環(huán)境的要求進(jìn)一步提高，國家也在環(huán)境管理中對環(huán)境的改 善提出了更高的要求，特別對于大氣質(zhì)量的提高，在“十三五"期間采取了一系列的措施， 如燃煤電廠(chǎng)的超低排放、鋼鐵行業(yè)的超低排放、淘汰落后產(chǎn)能等一系列措施。隨著(zhù)這些措施 的落實(shí)，大氣環(huán)境質(zhì)量得到了較好的改善，但隨之而來(lái)的就是進(jìn)一步提標的空間被壓縮，同 時(shí)隨著(zhù) PM2.5 持續下降，近年來(lái)我國 O3持續攀升。 在秋冬季節，由于燃煤量的增長(cháng)，擴散條件較差，為了保證PM2.5的下降，采取限停產(chǎn) 才能保證空氣質(zhì)量的達標。到夏季，為了保證O3不超標，需要控制區域VOCs排放量，也需要 進(jìn)行限停產(chǎn)。限停產(chǎn)會(huì )影響區域的經(jīng)濟發(fā)展，因此需要根據環(huán)境管理需求，進(jìn)行精細化的管 理，才能在保證環(huán)境質(zhì)量的前盡可能的減小對區域經(jīng)濟的影響。精細化的限停產(chǎn)，雖然解決 了經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境質(zhì)量提高需求之間的矛盾，但限停產(chǎn)政策的有限落實(shí)需要大量的環(huán)境管理 人員進(jìn)行監管才能實(shí)現。因此采用一種使用停限產(chǎn)監控方式，不僅能夠減輕地方環(huán)保主管部 門(mén)的工作壓力，也能切實(shí)保證停限產(chǎn)工作能夠有效落實(shí)。在這個(gè)大背景下，通過(guò)監控企業(yè)用 電，能夠有效的實(shí)現對企業(yè)停限產(chǎn)措施落實(shí)的監控。同時(shí)，如果在產(chǎn)污設施和治污設施上同 時(shí)安裝用電監控設備，還可以實(shí)現對企業(yè)治污設施運行狀況的監控。

2 系統原理

環(huán)保用電云平臺對企業(yè)、產(chǎn)污設施和治污設施的用電情況進(jìn)行監控，在停限產(chǎn)監管過(guò)程 中，通過(guò)企業(yè)用電量判斷企業(yè)停限產(chǎn)落實(shí)情況，從而達到監控企業(yè)停限產(chǎn)實(shí)施情況。在日常 監管過(guò)程中，通過(guò)對產(chǎn)污設施和治污設施的用電情況進(jìn)行系統邏輯運算，可對治污設施運行情況進(jìn)行監管，確保治污設施正常運行。平臺包括現場(chǎng)端監測系統和中心控制系統，通過(guò)現 場(chǎng)端監測設備采集的數據，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳送到中心端控制系統，從而對現場(chǎng)設備運行情 況進(jìn)行邏輯分析、異常預警、數據分析等，從而實(shí)現對企業(yè)停限產(chǎn)、治污設施運行情況的遠 程監控。

3 現場(chǎng)端監測系統建設

3.1 數據采集

根據企業(yè)生產(chǎn)工藝，在企業(yè)總進(jìn)線(xiàn)、產(chǎn)污設施和治污設施的用電回路安裝多功能電表, 采集電流、電壓、功率、有功電能、功率因數等電力參數，對生產(chǎn)車(chē)間、生產(chǎn)工段等進(jìn)行監 控。電表采集的數據通過(guò)LoRa無(wú)線(xiàn)通訊與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)或者數采儀進(jìn)行通信。

全電參量測量智能模塊ADW400主要技術(shù)指標如下： ● 有功電能精度：1 級，無(wú)功電能精度：2 級，電壓、電流精度：0.5 級 ● 電壓規格：3×57.7/100V、3×100V、3×380V、3×220/380V ● 電流規格：3×1.5(6)A，3×20(100)A，3×80(400)A，3×120(600)A ● 工作溫度：-25℃~+55℃ ● 相對濕度：≤95℅（無(wú)凝露） ● 支持 470Mhz Lora 無(wú)線(xiàn)通訊、RS485 通訊 ● 支持全電力參數測量（U、I、P、Q、S、PF、F） ● 支持正反向有功、無(wú)功電能

● 支持標準 DIN35 導軌安裝

3.2 數據傳輸

數據傳輸設備包括無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)和數據采集傳輸儀，可接收各監測點(diǎn)位采集的數據，經(jīng)過(guò)協(xié) 議轉換之后，通過(guò)4G通信模塊將數據統一上傳至中心端。 數據傳輸設備能夠就地顯示采集的數據，支持本地存儲數據和數據斷點(diǎn)續傳，當網(wǎng)絡(luò )恢 復正常時(shí)繼續上傳斷網(wǎng)期間存儲在本地未完成上傳的數據，數據以HJ212-2017污染源在線(xiàn)自 動(dòng)監控（監測）系統數據傳輸標準傳輸。

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)AF-GSM500主要技術(shù)指標如下： ● 支持 460Mhz~510Mhz Lora 無(wú)線(xiàn)通訊，頻道和擴頻因數可設置 ● 工作頻段：TD-LTE/ FDD-LTE/WCDMA/TD-SCDMA/ GSM/ EVDO/CDMA2000，包含聯(lián)通、移動(dòng)、 電信 4G 網(wǎng)絡(luò ) ● 傳輸速率：4G 網(wǎng)速上行 2Mbps，下行 68Mbps ● 工作溫度：-40 度~85 度 ● 濕度范圍：0~95% 無(wú)凝露結霜 ● 支持 LORA 無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)，通過(guò)將通訊數據在無(wú)線(xiàn)信號之間互轉，LORA 監測支持中繼器模式， 滿(mǎn)足用于增強主、從站之間的 LORA 信號強度 ● 支持不低于 100 臺監測設備的數據采集 ● 支持固定 IP 和動(dòng)態(tài)域名解析方式連接數據中心

● 支持 HJ212-2017 污染源在線(xiàn)自動(dòng)監控（監測）系統數據傳輸標準 ● 支持一址多發(fā)，數據可同時(shí)上傳到 3 個(gè)以上不同的平臺 ● 寬范圍直流電源輸入，工業(yè)級設計 ● 數據采集器支持服務(wù)器遠程升級，版本更新時(shí)無(wú)需到現場(chǎng)升級 ● 邊緣計算：對采集的數據進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、處理和運算，分擔主站數據處理壓力，節省網(wǎng) 絡(luò )帶寬 ● 具備就地顯示屏，可查看實(shí)時(shí)數據，歷史數據，并且具備一定的人機交互能力，可直接 修改一些參數 ● 具備數據存儲功能，存儲時(shí)間 1 年 ● 具備斷點(diǎn)續傳 ● 支持遠程修改配置、遠程查看實(shí)時(shí)數據和歷史數據，歷史數據主動(dòng)補傳

數據采集傳輸儀AF-HK100主要技術(shù)指標如下： ● 支持 460Mhz~510Mhz Lora 無(wú)線(xiàn)通訊，頻道和擴頻因數可設置 ● 工作頻段：LTE-FDD/LTE-TDD/CDMA，包含聯(lián)通、移動(dòng)、電信 4G 網(wǎng)絡(luò ) ● 傳輸速率：4G 網(wǎng)速上行 50Mbps，下行 150Mbps ● 工作溫度：-20℃～+60℃ ● 儲存溫度：-40℃～+80℃ ● 相對濕度：≤95%RH

● 電磁兼容：GB/T 17626.2 靜電放電抗擾性試驗 3 級；GB/T 17626.4 電快速瞬變 脈沖群抗擾性試驗 3 級；GB/T 17626.5 沖擊（浪涌）抗擾性試驗 4 級 ● 具備不少于6路RS485/RS232 串口，8路模擬量輸入通道（電流電壓信號可配置）， 8 路開(kāi)關(guān)量輸入通道（有源濕接點(diǎn)（DC12V）/無(wú)源干接點(diǎn)可配置）以及 4 路開(kāi)關(guān)量輸 出通道（無(wú)源干節點(diǎn)，觸點(diǎn)容量 DC30V/5A、AC250V/5A） ● 支持 LORA 無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)，通過(guò)將通訊數據在無(wú)線(xiàn)信號之間互轉，LORA 監測支持中繼 器模式，滿(mǎn)足用于增強主、從站之間的 LORA 信號強度 ● 支持固定 IP 和動(dòng)態(tài)域名解析方式連接數據中心 ● 支持 HJ212-2017 污染源在線(xiàn)自動(dòng)監控（監測）系統數據傳輸標準 ● 支持一址多發(fā)，數據可同時(shí)上傳到3個(gè)以上不同的平臺 ● 數采儀支持服務(wù)器遠程升級，版本更新時(shí)無(wú)需到現場(chǎng)升級 ● 數采儀具備不小于7英寸觸摸顯示屏，并且具備一定的人機交互能力，可于本地進(jìn)行監 測參數管理設置，實(shí)時(shí)，歷史數據查詢(xún)，采集周期自定義等功能 ● 數采儀具備至少16GB本地存儲空間并支持外置SD卡擴容 ● 具備數據存儲功能，存儲時(shí)間不低于6個(gè)月，監測數據記錄存儲需滿(mǎn)足至少存儲14400 條記錄，且支持歷史記錄通過(guò)U盤(pán)等形式導出 ● 數據采集誤差≤1‰，系統時(shí)鐘計時(shí)誤差±0.5‰ ● 具備ups后備電池，要求外部電源斷電后，可持續供電至少6小時(shí) ● 設備具備斷點(diǎn)續傳（無(wú)法聯(lián)網(wǎng)的情況下 將數據先保存起來(lái)，等網(wǎng)絡(luò )恢復后再上傳） ● 支持遠程修改配置、遠程查看實(shí)時(shí)數據和歷史數據，歷史數據主動(dòng)補傳 ● 支持本地操作日志存儲管理 ● 具備用戶(hù)管理功能，支持分系統管理員及一般操作人員兩種權限，可根據用戶(hù)名密碼登錄

4 平臺主要功能

建立產(chǎn)污、治污設施運行耦合聯(lián)動(dòng)關(guān)系，及時(shí)發(fā)現治污設施非正常運行。同時(shí)通過(guò)企業(yè) 總生產(chǎn)用電、車(chē)間用電的數據采集，有效解決惡劣天氣下以及行政處罰企業(yè)停限產(chǎn)無(wú)法實(shí)時(shí) 量化監管的問(wèn)題。主要包括：一方面可實(shí)時(shí)監控治污設施運行情況；另一方面，動(dòng)態(tài)監控重污染天氣下應急管控措施落實(shí)情況。

提供信息化管理手段，為企業(yè)提供治污設施異常、停限產(chǎn)異常、設備故障告警功能，避 免企業(yè)因設施停運造成的超標排放，有效降低設備停機及生產(chǎn)事故風(fēng)險。

為企業(yè)提供業(yè)務(wù)應用、數據挖掘分析及增值服務(wù)，統計設備用電情況，提升企業(yè)的能源 使用效率。

5 展望

隨著(zhù)環(huán)境管理工作要求的進(jìn)一步提高，環(huán)境監管進(jìn)一步向智能化、信息化、精細化方向 發(fā)展。環(huán)保用電云平臺從用電角度，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現重污染天氣應急管控下企業(yè)停限 產(chǎn)的落實(shí)情況。在企業(yè)生產(chǎn)運行過(guò)程中，通過(guò)平臺邏輯分析能力，判斷企業(yè)產(chǎn)污設施和治污 設施用電的合理性，從而對治污設施是否正常運行進(jìn)行監管。 環(huán)保用電云平臺已在環(huán)境管理中廣泛應用，不僅能節約大量的環(huán)境監察人員，還能做到管控、實(shí)時(shí)管控、智能管控，從而大幅度提高環(huán)境管理的效率，為提升區域環(huán)境管理水平提 供有效的技術(shù)支撐。