環(huán)保用電云平臺(tái)在環(huán)境管理中的應(yīng)用研究

摘 要：通過介紹環(huán)保用電云平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)端的構(gòu)成和中心端的功能，闡述了環(huán)保用電云平臺(tái)的工作原理、系統(tǒng)構(gòu)架。環(huán)保用電云平臺(tái)從用電角度出發(fā)，通過中心端的系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)污設(shè)施和治污設(shè)施的用電合理性進(jìn)行邏輯判斷，對(duì)治污設(shè)施未開啟、停限產(chǎn)期間違規(guī)生產(chǎn)等異常進(jìn)行預(yù)警，在停限產(chǎn)管理過程中能夠起到有效的監(jiān)控效果，有效控制偷排、漏排的行為。

1 背景分析

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)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(duì)環(huán)境的改善提出了更高的要求，特別對(duì)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，但隨之而來的就是進(jìn)一步提標(biāo)的空間被壓縮，同時(shí)隨著PM2.5持續(xù)下降，近年來我國O3持續(xù)攀升。

在秋冬季節(jié)，由于燃煤量的增長，擴(kuò)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(dá)標(biāo)。到夏季，為了保證O3不超標(biāo)，需要控制區(qū)域VOCs排放量，也需要進(jìn)行限停產(chǎn)。限停產(chǎn)會(huì)影響區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此需要根據(jù)環(huán)境管理需求，進(jìn)行精細(xì)化的管理，才能在保證環(huán)境質(zhì)量的前盡可能的減小對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的影響。精細(xì)化的限停產(chǎn)，雖然解決了經(jīng)濟(jì)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(jiān)管才能實(shí)現(xiàn)。因此采用一種使用停限產(chǎn)監(jiān)控方式，不僅能夠減輕地方環(huán)保主管部門的工作壓力，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，通過監(jiān)控企業(yè)用電，能夠有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)停限產(chǎn)措施落實(shí)的監(jiān)控。同時(shí)，如果在產(chǎn)污設(shè)施和治污設(shè)施上同時(shí)安裝用電監(jiān)控設(shè)備，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)治污設(shè)施運(yùn)行狀況的監(jiān)控。

2 系統(tǒng)原理

環(huán)保用電云平臺(tái)對(duì)企業(yè)、產(chǎn)污設(shè)施和治污設(shè)施的用電情況進(jìn)行監(jiān)控，在停限產(chǎn)監(jiān)管過程中，通過企業(yè)用電量判斷企業(yè)停限產(chǎn)落實(shí)情況，從而達(dá)到監(jiān)控企業(yè)停限產(chǎn)實(shí)施情況。在日常監(jiān)管過程中，通過對(duì)產(chǎn)污設(shè)施和治污設(shè)施的用電情況進(jìn)行系統(tǒng)邏輯運(yùn)算，可對(duì)治污設(shè)施運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)管，確保治污設(shè)施正常運(yùn)行。平臺(tái)包括現(xiàn)場(chǎng)端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和中心控制系統(tǒng)，通過現(xiàn)場(chǎng)端監(jiān)測(cè)設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳送到中心端控制系統(tǒng)，從而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行邏輯分析、異常預(yù)警、數(shù)據(jù)分析等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)停限產(chǎn)、治污設(shè)施運(yùn)行情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3 現(xiàn)場(chǎng)端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)

3.1 數(shù)據(jù)采集

根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)工藝，在企業(yè)總進(jìn)線、產(chǎn)污設(shè)施和治污設(shè)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(shù)等電力參數(shù)，對(duì)生產(chǎn)車間、生產(chǎn)工段等進(jìn)行監(jiān)控。電表采集的數(shù)據(jù)通過LoRa無線通訊與無線網(wǎng)關(guān)或者數(shù)采儀進(jìn)行通信。

全電參量測(cè)量智能模塊ADW400主要技術(shù)指標(biāo)如下：

● 有功電能精度：1級(jí)，無功電能精度：2級(jí)，電壓、電流精度：0.5級(jí)

● 電壓規(guī)格：3×57.7/100V、3×100V、3×380V、3×220/380V

● 電流規(guī)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(duì)濕度：≤95℅(無凝露)

● 支持470Mhz Lora無線通訊、RS485通訊

● 支持全電力參數(shù)測(cè)量(U、I、P、Q、S、PF、F)

● 支持正反向有功、無功電能

● 支持標(biāo)準(zhǔn)DIN35導(dǎo)軌安裝

3.2 數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備包括無線網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)采集傳輸儀，可接收各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換之后，通過4G通信模塊將數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳至中心端。

數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備能夠就地顯示采集的數(shù)據(jù)，支持本地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常時(shí)繼續(xù)上傳斷網(wǎng)期間存儲(chǔ)在本地未完成上傳的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)以HJ212-2017污染源在線自動(dòng)監(jiān)控(監(jiān)測(cè))系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)傳輸。

無線網(wǎng)關(guān)AF-GSM500主要技術(shù)指標(biāo)如下：

● 支持460Mhz~510Mhz Lora無線通訊，頻道和擴(kuò)頻因數(shù)可設(shè)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% 無凝露結(jié)霜

● 支持LORA無線組網(wǎng)，通過將通訊數(shù)據(jù)在無線信號(hào)之間互轉(zhuǎn)，LORA監(jiān)測(cè)支持中繼器模式，滿足用于增強(qiáng)主、從站之間的LORA信號(hào)強(qiáng)度

● 支持不低于100臺(tái)監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集

● 支持固定IP和動(dòng)態(tài)域名解析方式連接數(shù)據(jù)中心

● 支持HJ212-2017污染源在線自動(dòng)監(jiān)控(監(jiān)測(cè))系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)

● 支持一址多發(fā)，數(shù)據(jù)可同時(shí)上傳到3個(gè)以上不同的平臺(tái)

● 寬范圍直流電源輸入，工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)

● 數(shù)據(jù)采集器支持服務(wù)器遠(yuǎn)程升級(jí)，版本更新時(shí)無需到現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)

● 邊緣計(jì)算：對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、處理和運(yùn)算，分擔(dān)主站數(shù)據(jù)處理壓力，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬

● 具備就地顯示屏，可查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)，并且具備一定的人機(jī)交互能力，可直接修改一些參數(shù)

● 具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，存儲(chǔ)時(shí)間1年

● 具備斷點(diǎn)續(xù)傳

● 支持遠(yuǎn)程修改配置、遠(yuǎn)程查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)主動(dòng)補(bǔ)傳

數(shù)據(jù)采集傳輸儀AF-HK100主要技術(shù)指標(biāo)如下：

● 支持460Mhz~510Mhz Lora無線通訊，頻道和擴(kuò)頻因數(shù)可設(shè)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(chǔ)存溫度：-40℃～+80℃

● 相對(duì)濕度：≤95%RH

● 電磁兼容：GB/T 17626.2靜電放電抗擾性試驗(yàn) 3 級(jí);GB/T 17626.4電快速瞬變脈沖群抗擾性試驗(yàn) 3 級(jí);GB/T 17626.5沖擊(浪涌)抗擾性試驗(yàn) 4 級(jí)

● 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(hào)可配置)，8路開關(guān)量輸入通道(有源濕接點(diǎn)(DC12V)/無源干接點(diǎn)可配置)以及4路開關(guān)量輸出通道(無源干節(jié)點(diǎn)，觸點(diǎn)容量 DC30V/5A、AC250V/5A)

● 支持LORA無線組網(wǎng)，通過將通訊數(shù)據(jù)在無線信號(hào)之間互轉(zhuǎn)，LORA監(jiān)測(cè)支持中繼器模式，滿足用于增強(qiáng)主、從站之間的LORA信號(hào)強(qiáng)度

● 支持固定IP和動(dòng)態(tài)域名解析方式連接數(shù)據(jù)中心

● 支持HJ212-2017污染源在線自動(dòng)監(jiān)控(監(jiān)測(cè))系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)

● 支持一址多發(fā)，數(shù)據(jù)可同時(shí)上傳到3個(gè)以上不同的平臺(tái)

● 數(shù)采儀支持服務(wù)器遠(yuǎn)程升級(jí)，版本更新時(shí)無需到現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)

● 數(shù)采儀具備不小于7英寸觸摸顯示屏，并且具備一定的人機(jī)交互能力，可于本地進(jìn)行監(jiān)測(cè)參數(shù)管理設(shè)置，實(shí)時(shí)，歷史數(shù)據(jù)查詢，采集周期自定義等功能

● 數(shù)采儀具備至少16GB本地存儲(chǔ)空間并支持外置SD卡擴(kuò)容

● 具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，存儲(chǔ)時(shí)間不低于6個(gè)月，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)需滿足至少存儲(chǔ)14400條記錄，且支持歷史記錄通過U盤等形式導(dǎo)出

● 數(shù)據(jù)采集誤差≤1‰，系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)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(xù)供電至少6小時(shí)

● 設(shè)備具備斷點(diǎn)續(xù)傳(無法聯(lián)網(wǎng)的情況下 將數(shù)據(jù)先保存起來，等網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后再上傳)

● 支持遠(yuǎn)程修改配置、遠(yuǎn)程查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)主動(dòng)補(bǔ)傳

● 支持本地操作日志存儲(chǔ)管理

● 具備用戶管理功能，支持分系統(tǒng)管理員及一般操作人員兩種權(quán)限，可根據(jù)用戶名密碼登錄

4 平臺(tái)主要功能

建立產(chǎn)污、治污設(shè)施運(yùn)行耦合聯(lián)動(dòng)關(guān)系，及時(shí)發(fā)現(xiàn)治污設(shè)施非正常運(yùn)行。同時(shí)通過企業(yè)總生產(chǎn)用電、車間用電的數(shù)據(jù)采集，有效解決惡劣天氣下以及行政處罰企業(yè)停限產(chǎn)無法實(shí)時(shí)量化監(jiān)管的問題。主要包括：一方面可實(shí)時(shí)監(jiān)控治污設(shè)施運(yùn)行情況;另一方面，動(dòng)態(tài)監(jiān)控重污染天氣下應(yīng)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(shè)施異常、停限產(chǎn)異常、設(shè)備故障告警功能，避免企業(yè)因設(shè)施停運(yùn)造成的超標(biāo)排放，有效降低設(shè)備停機(jī)及生產(chǎn)事故風(fēng)險(xiǎn)。

為企業(yè)提供業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)挖掘分析及增值服務(wù)，統(tǒng)計(jì)設(shè)備用電情況，提升企業(yè)的能源使用效率。

5 展望

隨著環(huán)境管理工作要求的進(jìn)一步提高，環(huán)境監(jiān)管進(jìn)一步向智能化、信息化、精細(xì)化方向發(fā)展。環(huán)保用電云平臺(tái)從用電角度，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)重污染天氣應(yīng)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(yùn)行過程中，通過平臺(tái)邏輯分析能力，判斷企業(yè)產(chǎn)污設(shè)施和治污設(shè)施用電的合理性，從而對(duì)治污設(shè)施是否正常運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)管。

環(huán)保用電云平臺(tái)已在環(huán)境管理中廣泛應(yīng)用，不僅能節(jié)約大量的環(huán)境監(jiān)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(qū)域環(huán)境管理水平提供有效的技術(shù)支撐。

審核編輯：湯梓紅