摘 要：通過介紹環(huán)保用電云平臺現(xiàn)場端的構(gòu)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(tǒng)構(gòu)架。環(huán)保用電云平臺從用電角度出發(fā)，通過中心端的系統(tǒng)對產(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。

關(guān)鍵詞：環(huán)保用電；環(huán)境管理；監(jiān)控；云平臺；預(yù)警

1 背景分析

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對美好環(huán)境的要求進(jìn)一步提高，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，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)政策的有限落實需要大量的環(huán)境管理人員進(jìn)行監(jiān)管才能實現(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，也能切實保證停限產(chǎn)工作能夠有效落實。在這個大背景下，通過監(jiān)控企業(yè)用電，能夠有效的實現(xiàn)對企業(yè)停限產(chǎn)措施落實的監(jiān)控。同時，如果在產(chǎn)污設(shè)施和治污設(shè)施上同時安裝用電監(jiān)控設(shè)備，還可以實現(xiàn)對企業(yè)治污設(shè)施運(yùn)行狀況的監(jiān)控。

2 系統(tǒng)原理

環(huán)保用電云平臺對企業(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)落實情況，從而達(dá)到監(jiān)控企業(yè)停限產(chǎn)實施情況。在日常監(jiān)管過程中，通過對產(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。平臺包括現(xiàn)場端監(jiān)測系統(tǒng)和中心控制系統(tǒng)，通過現(xiàn)場端監(jiān)測設(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)，從而對現(xiàn)場設(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，從而實現(xiàn)對企業(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)場端監(jiān)測系統(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。

全電參量測量智能模塊ADW400主要技術(shù)指標(biāo)如下：

●  有功電能精度：1級，無功電能精度：2級，電壓、電流精度：0.5級 

●  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)正常時繼續(xù)上傳斷網(wǎng)期間存儲在本地未完成上傳的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)以HJ212-2017污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）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、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)在無線信號之間互轉(zhuǎn)，LORA監(jiān)測支持中繼器模式，滿足用于增強(qiáng)主、從站之間的LORA信號強(qiáng)度

●  支持不低于100臺監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)采集

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

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

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

●  寬范圍直流電源輸入，工業(yè)級設(shè)計

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

●  邊緣計算：對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時分析、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，可查看實時數(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)存儲功能，存儲時間1年

●  具備斷點(diǎn)續(xù)傳

●  支持遠(yuǎn)程修改配置、遠(yuǎn)程查看實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)主動補(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、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)在無線信號之間互轉(zhuǎn)，LORA監(jiān)測支持中繼器模式，滿足用于增強(qiáng)主、從站之間的LORA信號強(qiáng)度
●  支持固定IP和動態(tài)域名解析方式連接數(shù)據(jù)中心

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

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

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

●  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)測參數(shù)管理設(shè)置，實時，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本地存儲空間并支持外置SD卡擴(kuò)容

●  具備數(shù)據(jù)存儲功能，存儲時間不低于6個月，監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄存儲需滿足至少存儲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)時鐘計時誤差±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

●  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)程查看實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)主動補(bǔ)傳

●  支持本地操作日志存儲管理

●  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 平臺主要功能

建立產(chǎn)污、治污設(shè)施運(yùn)行耦合聯(lián)動關(guān)系，及時發(fā)現(xiàn)治污設(shè)施非正常運(yùn)行。同時通過企業(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)無法實時量化監(jiān)管的問題。主要包括：一方面可實時監(jiān)控治污設(shè)施運(yùn)行情況；另一方面，動態(tài)監(jiān)控重污染天氣下應(yīng)急管控措施落實情況。

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。

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)保用電云平臺從用電角度，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)重污染天氣應(yīng)急管控下企業(yè)停限產(chǎn)的落實情況。在企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行過程中，通過平臺邏輯分析能力，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、實時管控、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。

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作者介紹：

安躍強(qiáng)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為為智能電網(wǎng)供配電。