環(huán)保大數(shù)據(jù)在環(huán)境污染防治管理中的應(yīng)用

安科瑞 王晶淼

摘 要：近年來，我國(guó)環(huán)保事業(yè)快速發(fā)展，信息技術(shù)水平也在不斷提升，2016年我國(guó)環(huán)保部頒布了《生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)建設(shè)整體方案》，加強(qiáng)環(huán)保大數(shù)據(jù)的建設(shè)與應(yīng)用效果。因此，將環(huán)保大數(shù)據(jù)應(yīng)用在環(huán)境污染防治工作中，可增強(qiáng)防治管理工作的創(chuàng)新力度，從根本上提升我國(guó)的污染環(huán)境防治效果。
關(guān)鍵詞：環(huán)保大數(shù)據(jù)；環(huán)境污染；管理對(duì)策
0 引言
從 2016 年開始，加密監(jiān)測(cè)需求激增導(dǎo)致設(shè)備市場(chǎng)爆發(fā)式發(fā)展，設(shè)備企業(yè)普遍保持50% 的年增速。同時(shí)，智能監(jiān)管軟件平臺(tái)也不斷升級(jí)。大數(shù)據(jù)項(xiàng)目建設(shè)開始解決只建不用的問題，愈加注重實(shí)用性，講究以用促建。政府自身的需求更加明確，各類“定制化”的大數(shù)據(jù)項(xiàng)目開始更加有針對(duì)性地解決環(huán)境保護(hù)痛點(diǎn)。綜合運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)理念，探索構(gòu)建“熱點(diǎn)網(wǎng)格 + 地面監(jiān)測(cè)微站 + 移動(dòng)式設(shè)備”的工作模式，推動(dòng)生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)建設(shè)，強(qiáng)化生態(tài)環(huán)境科技支撐，提升信息服務(wù)水平、增強(qiáng)技術(shù)服務(wù)能力。
1 環(huán)保大數(shù)據(jù)在環(huán)境污染防治管理創(chuàng)新中的應(yīng)用意義
首先，大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變了人們的態(tài)度與思維，使其從整體上認(rèn)識(shí)與了解了環(huán)境保護(hù)的重要性，繼而對(duì)環(huán)境污染防治管理工作產(chǎn)生了監(jiān)督意識(shí)，將環(huán)境保護(hù)工作從小范圍的監(jiān)測(cè)、實(shí)行轉(zhuǎn)化為大范圍的監(jiān)督管理，并不斷進(jìn)行探究與創(chuàng)新。其次，環(huán)境污染的防治工作與管理工作需要與其他部門與系統(tǒng)進(jìn)行密切的合作，因此，關(guān)于環(huán)境方面的信息資源就需要得到充分的共享，大數(shù)據(jù)所具有的傳播速度快、共享方式簡(jiǎn)便、成本價(jià)格低等優(yōu)勢(shì)使得其成為共享的途徑，一改傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的低效率工作模式，為環(huán)保工作注入了新鮮活力。大數(shù)據(jù)具有能夠創(chuàng)造新價(jià)值的重要意義?！按髷?shù)據(jù)不等于大量的數(shù)據(jù)，也不等于種類繁多的數(shù)據(jù)信息?！贝髷?shù)據(jù)信息具有良好而緊密的關(guān)聯(lián)性，能夠不斷挖掘出新的價(jià)值，創(chuàng)造出理想的融合數(shù)據(jù)，繼而為未來的發(fā)展做出正確決策。
2 環(huán)保大數(shù)據(jù)在環(huán)境污染防治管理中的應(yīng)用
構(gòu)建自適應(yīng)環(huán)保大數(shù)據(jù)共享和處理平臺(tái)可以對(duì)現(xiàn)有的業(yè)務(wù)邏輯相關(guān)數(shù)據(jù)提供管理服務(wù)，將環(huán)保大數(shù)據(jù)的應(yīng)用效果大幅提升。為了有效避免傳統(tǒng)系統(tǒng)中存在的數(shù)據(jù)應(yīng)用局限，通過構(gòu)建環(huán)保大數(shù)據(jù)自適應(yīng)共享與處理平臺(tái)可以增強(qiáng)數(shù)據(jù)的維護(hù)管理、服務(wù)、共享等功能，可以將環(huán)保相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理。
為了增強(qiáng)環(huán)境污染防治管理創(chuàng)新力度與達(dá)到人們的多方面需求，需要增強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建功能性、綜合性更強(qiáng)的環(huán)保數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)服務(wù)的個(gè)性化、互動(dòng)性。平臺(tái)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行交互式的傳播，為受眾提供數(shù)據(jù)內(nèi)容的自定義訂閱內(nèi)容，結(jié)合人工智能或認(rèn)知計(jì)算等技術(shù)，人們可以通過智能手機(jī)APP與平臺(tái)進(jìn)行互動(dòng)，提升環(huán)境污染防治管理的趣味性與互動(dòng)性。
3 環(huán)保用電監(jiān)管云平臺(tái)在環(huán)保大數(shù)據(jù)中的應(yīng)用
環(huán)保用電監(jiān)管云平臺(tái)依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電力參數(shù)傳感技術(shù)，24小時(shí)不間斷采集企業(yè)總進(jìn)線、生產(chǎn)設(shè)備和污染治理設(shè)備用電回路的數(shù)據(jù)，通過設(shè)備運(yùn)行工況分析、越限分析、停/限產(chǎn)分析、關(guān)聯(lián)分析等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)保治理設(shè)備未正常工作的情況及實(shí)時(shí)監(jiān)控限產(chǎn)和停產(chǎn)整治企業(yè)的生產(chǎn)狀態(tài)，對(duì)治污設(shè)施異常、停限產(chǎn)期間違規(guī)生產(chǎn)等進(jìn)行告警，減少及杜絕用電異常及設(shè)備異常，防止企業(yè)在污染物監(jiān)管過程中的偷排、減排、漏排等情況。同時(shí)，對(duì)VOCs、煙塵、廢水等污染物排放結(jié)果進(jìn)行監(jiān)控，避免企業(yè)排放超標(biāo)違法，使企業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)。此外，以視頻或門禁監(jiān)控作為輔助手段減少監(jiān)管盲區(qū)，形成了污染治理過程加結(jié)果的監(jiān)管治一體化監(jiān)控，解決了環(huán)境執(zhí)法力量薄弱、監(jiān)管到位難度大等問題。
3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
多功能電表安裝在企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、環(huán)保設(shè)備用電回路,測(cè)量回路的全電力參數(shù)，通過LoRa無線通訊與DTU或數(shù)采儀進(jìn)行通信。
污染源揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的采樣探頭安裝在煙囪上，測(cè)量TVOC、煙氣流速、煙氣溫度、煙氣壓力等非電監(jiān)測(cè)因子，通過485與數(shù)采儀進(jìn)行通信。
DTU和數(shù)采儀能夠就地顯示采集的數(shù)據(jù)，并且本地存儲(chǔ)30天數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)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)傳輸至云端平臺(tái)。
環(huán)保用電監(jiān)管云平臺(tái)部署在云端服務(wù)器，接收、分析、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，通過WEB和APP的方式，為環(huán)保局和企業(yè)提供管理功能。

3.2 數(shù)據(jù)采集
在企業(yè)總進(jìn)線、產(chǎn)污設(shè)備和環(huán)保設(shè)備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)，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。
污染源揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的采樣探頭安裝在煙囪上，測(cè)量TVOC、煙氣流速、煙氣溫度、煙氣壓力等非電監(jiān)測(cè)因子，通過485與數(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
3.3 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)一上傳至云端平臺(tái)。

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
3.4 平臺(tái)主要功能
建立產(chǎn)污設(shè)備、環(huán)保設(shè)備運(yùn)行耦合聯(lián)動(dòng)關(guān)系，及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)保設(shè)備非正常運(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，有效解決重污染天氣下企業(yè)停限產(chǎn)無法實(shí)時(shí)量化監(jiān)管的問題。此外，通過排口的數(shù)據(jù)采集，動(dòng)態(tài)監(jiān)控企業(yè)污染物排放是否超標(biāo)。

提供信息化管理手段，為企業(yè)提供環(huán)保設(shè)備異常、設(shè)備故障告警功能，避免企業(yè)因環(huán)保設(shè)備停運(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。

4 結(jié)語
為了將環(huán)保大數(shù)據(jù)應(yīng)用在環(huán)境污染防治管理創(chuàng)新中，需要通過相關(guān)體系、模型的構(gòu)建，增強(qiáng)環(huán)保大數(shù)據(jù)的應(yīng)用效果，提升數(shù)據(jù)的共享性、實(shí)效性。還需要結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、新媒體、認(rèn)知計(jì)算等各項(xiàng)技術(shù)，增強(qiáng)環(huán)保大數(shù)據(jù)的應(yīng)用效果。當(dāng)然基本的還需要政府相關(guān)部門突破傳統(tǒng)理念、思維的限制，使環(huán)保大數(shù)據(jù)從意義上獲得共享與應(yīng)用，從而增強(qiáng)環(huán)境污染防治管理工作水平，為我國(guó)的生態(tài)環(huán)境提供保護(hù)。
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 黃昊宇