环保用电云平台在环境管理中的应用研究

摘 要：通过介绍环保用电云平台现场端的构成和中心端的功能，阐述了环保用电云平台的工作原理、系统构架。环保用电云平台从用电角度出发，通过中心端的系统对产污设施和治污设施的用电合理性进行逻辑判断，对治污设施未开启、停限产期间违规生产等异常进行预警，在停限产管理过程中能够起到有效的监控效果，有效控制偷排、漏排的行为。

1 背景分析

随着经济的发展，人们对美好环境的要求进一步提高，国家也在环境管理中对环境的改善提出了更高的要求，特别对于大气质量的提高，在“十三五"期间采取了一系列的措施，如燃煤电厂的超低排放、钢铁行业的超低排放、淘汰落后产能等一系列措施。随着这些措施的落实，大气环境质量得到了较好的改善，但随之而来的就是进一步提标的空间被压缩，同时随着PM2.5持续下降，近年来我国O3持续攀升。

在秋冬季节，由于燃煤量的增长，扩散条件较差，为了保证PM2.5的下降，采取限停产才能保证空气质量的达标。到夏季，为了保证O3不超标，需要控制区域VOCs排放量，也需要进行限停产。限停产会影响区域的经济发展，因此需要根据环境管理需求，进行精细化的管理，才能在保证环境质量的前尽可能的减小对区域经济的影响。精细化的限停产，虽然解决了经济发展和环境质量提高需求之间的矛盾，但限停产政策的有限落实需要大量的环境管理人员进行监管才能实现。因此采用一种使用停限产监控方式，不仅能够减轻地方环保主管部门的工作压力，也能切实保证停限产工作能够有效落实。在这个大背景下，通过监控企业用电，能够有效的实现对企业停限产措施落实的监控。同时，如果在产污设施和治污设施上同时安装用电监控设备，还可以实现对企业治污设施运行状况的监控。

2 系统原理

环保用电云平台对企业、产污设施和治污设施的用电情况进行监控，在停限产监管过程中，通过企业用电量判断企业停限产落实情况，从而达到监控企业停限产实施情况。在日常监管过程中，通过对产污设施和治污设施的用电情况进行系统逻辑运算，可对治污设施运行情况进行监管，确保治污设施正常运行。平台包括现场端监测系统和中心控制系统，通过现场端监测设备采集的数据，利用物联网技术传送到中心端控制系统，从而对现场设备运行情况进行逻辑分析、异常预警、数据分析等，从而实现对企业停限产、治污设施运行情况的远程监控。

3 现场端监测系统建设

3.1 数据采集

根据企业生产工艺，在企业总进线、产污设施和治污设施的用电回路安装多功能电表,采集电流、电压、功率、有功电能、功率因数等电力参数，对生产车间、生产工段等进行监控。电表采集的数据通过LoRa无线通讯与无线网关或者数采仪进行通信。

全电参量测量智能模块ADW400主要技术指标如下：

● 有功电能精度：1级，无功电能精度：2级，电压、电流精度：0.5级

● 电压规格：3×57.7/100V、3×100V、3×380V、3×220/380V

● 电流规格：3×1.5(6)A，3×20(100)A，3×80(400)A，3×120(600)A

● 工作温度：-25℃~+55℃

● 相对湿度：≤95℅(无凝露)

● 支持470Mhz Lora无线通讯、RS485通讯

● 支持全电力参数测量(U、I、P、Q、S、PF、F)

● 支持正反向有功、无功电能

● 支持标准DIN35导轨安装

3.2 数据传输

数据传输设备包括无线网关和数据采集传输仪，可接收各监测点位采集的数据，经过协议转换之后，通过4G通信模块将数据统一上传至中心端。

数据传输设备能够就地显示采集的数据，支持本地存储数据和数据断点续传，当网络恢复正常时继续上传断网期间存储在本地未完成上传的数据，数据以HJ212-2017污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准传输。

无线网关AF-GSM500主要技术指标如下：

● 支持460Mhz~510Mhz Lora无线通讯，频道和扩频因数可设置

● 工作频段：TD-LTE/ FDD-LTE/WCDMA/TD-SCDMA/ GSM/ EVDO/CDMA2000，包含联通、移动、电信4G网络

● 传输速率：4G网速上行2Mbps，下行68Mbps

● 工作温度：-40度~85度

● 湿度范围：0~95% 无凝露结霜

● 支持LORA无线组网，通过将通讯数据在无线信号之间互转，LORA监测支持中继器模式，满足用于增强主、从站之间的LORA信号强度

● 支持不低于100台监测设备的数据采集

● 支持固定IP和动态域名解析方式连接数据中心

● 支持HJ212-2017污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准

● 支持一址多发，数据可同时上传到3个以上不同的平台

● 宽范围直流电源输入，工业级设计

● 数据采集器支持服务器远程升级，版本更新时无需到现场升级

● 边缘计算：对采集的数据进行实时分析、处理和运算，分担主站数据处理压力，节省网络带宽

● 具备就地显示屏，可查看实时数据，历史数据，并且具备一定的人机交互能力，可直接修改一些参数

● 具备数据存储功能，存储时间1年

● 具备断点续传

● 支持远程修改配置、远程查看实时数据和历史数据，历史数据主动补传

数据采集传输仪AF-HK100主要技术指标如下：

● 支持460Mhz~510Mhz Lora无线通讯，频道和扩频因数可设置

● 工作频段：LTE-FDD/LTE-TDD/CDMA，包含联通、移动、电信4G网络

● 传输速率：4G网速上行50Mbps，下行150Mbps

● 工作温度：-20℃～+60℃

● 储存温度：-40℃～+80℃

● 相对湿度：≤95%RH

● 电磁兼容：GB/T 17626.2静电放电抗扰性试验 3 级;GB/T 17626.4电快速瞬变脉冲群抗扰性试验 3 级;GB/T 17626.5冲击(浪涌)抗扰性试验 4 级

● 具备不少于6路RS485/RS232 串口，8路模拟量输入通道(电流电压信号可配置)，8路开关量输入通道(有源湿接点(DC12V)/无源干接点可配置)以及4路开关量输出通道(无源干节点，触点容量 DC30V/5A、AC250V/5A)

● 支持LORA无线组网，通过将通讯数据在无线信号之间互转，LORA监测支持中继器模式，满足用于增强主、从站之间的LORA信号强度

● 支持固定IP和动态域名解析方式连接数据中心

● 支持HJ212-2017污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准

● 支持一址多发，数据可同时上传到3个以上不同的平台

● 数采仪支持服务器远程升级，版本更新时无需到现场升级

● 数采仪具备不小于7英寸触摸显示屏，并且具备一定的人机交互能力，可于本地进行监测参数管理设置，实时，历史数据查询，采集周期自定义等功能

● 数采仪具备至少16GB本地存储空间并支持外置SD卡扩容

● 具备数据存储功能，存储时间不低于6个月，监测数据记录存储需满足至少存储14400条记录，且支持历史记录通过U盘等形式导出

● 数据采集误差≤1‰，系统时钟计时误差±0.5‰

● 具备ups后备电池，要求外部电源断电后，可持续供电至少6小时

● 设备具备断点续传(无法联网的情况下 将数据先保存起来，等网络恢复后再上传)

● 支持远程修改配置、远程查看实时数据和历史数据，历史数据主动补传

● 支持本地操作日志存储管理

● 具备用户管理功能，支持分系统管理员及一般操作人员两种权限，可根据用户名密码登录

4 平台主要功能

建立产污、治污设施运行耦合联动关系，及时发现治污设施非正常运行。同时通过企业总生产用电、车间用电的数据采集，有效解决恶劣天气下以及行政处罚企业停限产无法实时量化监管的问题。主要包括：一方面可实时监控治污设施运行情况;另一方面，动态监控重污染天气下应急管控措施落实情况。

提供信息化管理手段，为企业提供治污设施异常、停限产异常、设备故障告警功能，避免企业因设施停运造成的超标排放，有效降低设备停机及生产事故风险。

为企业提供业务应用、数据挖掘分析及增值服务，统计设备用电情况，提升企业的能源使用效率。

5 展望

随着环境管理工作要求的进一步提高，环境监管进一步向智能化、信息化、精细化方向发展。环保用电云平台从用电角度，利用物联网技术，实现重污染天气应急管控下企业停限产的落实情况。在企业生产运行过程中，通过平台逻辑分析能力，判断企业产污设施和治污设施用电的合理性，从而对治污设施是否正常运行进行监管。

环保用电云平台已在环境管理中广泛应用，不仅能节约大量的环境监察人员，还能做到管控、实时管控、智能管控，从而大幅度提高环境管理的效率，为提升区域环境管理水平提供有效的技术支撑。

审核编辑：汤梓红