環保用電云平臺在環境管理中的應用研究

摘 要：通過介紹環保用電云平臺現場端的構成和中心端的功能，闡述了環保用電云平臺的工作原理、系統構架。環保用電云平臺從用電角度出發，通過中心端的系統對產污設施和治污設施的用電合理性進行邏輯判斷，對治污設施未開啟、停限產期間違規生產等異常進行預警，在停限產管理過程中能夠起到有效的監控效果，有效控制偷排、漏排的行為。

關鍵詞：環保用電；環境管理；監控；云平臺；預警

1 背景分析

隨著經濟的發展，人們對美好環境的要求進一步提高，也在環境管理中對環境的改善提出了更高的要求，特別對于大氣質量的提高，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、鋼鐵行業的超低排放、淘汰落后產能等一系列措施。隨著這些措施的落實，大氣環境質量得到了較好的改善，但隨之而來的就是進一步提標的空間被壓縮，同時隨著PM2.5持續下降，近年來我國O₃持續攀升。

在秋冬季節，由于燃煤量的增長，擴散條件較差，為了保證PM2.5的下降，采取限停產才能保證空氣質量的達標。到夏季，為了保證O₃不超標，需要控制區域VOCs排放量，也需要進行限停產。限停產會影響區域的經濟發展，因此需要根據環境管理需求，進行精細化的管理，才能在保證環境質量的前盡可能的減小對區域經濟的影響。精細化的限停產，雖然解決了經濟發展和環境質量提高需求之間的矛盾，但限停產政策的有限落實需要大量的環境管理人員進行監管才能實現。因此采用一種使用停限產監控方式，不僅能夠減輕地方環保主管部門的工作壓力，也能切實保證停限產工作能夠有效落實。在這個大背景下，通過監控企業用電，能夠有效的實現對企業停限產措施落實的監控。同時，如果在產污設施和治污設施上同時安裝用電監控設備，還可以實現對企業治污設施運行狀況的監控。

2 系統原理

環保用電云平臺對企業、產污設施和治污設施的用電情況進行監控，在停限產監管過程中，通過企業用電量判斷企業停限產落實情況，從而達到監控企業停限產實施情況。在日常監管過程中，通過對產污設施和治污設施的用電情況進行系統邏輯運算，可對治污設施運行情況進行監管，確保治污設施正常運行。平臺包括現場端監測系統和中心控制系統，通過現場端監測設備采集的數據，利用物聯網技術傳送到中心端控制系統，從而對現場設備運行情況進行邏輯分析、異常預警、數據分析等，從而實現對企業停限產、治污設施運行情況的遠程監控。

3 現場端監測系統建設

3.1 數據采集

根據企業生產工藝，在企業總進線、產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，對生產車間、生產工段等進行監控。電表采集的數據通過LoRa無線通訊與無線網關或者數采儀進行通信。

全電參量測量智能模塊ADW400主要技術指標如下：

●  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℅（無凝露）

●  支持470Mhz Lora無線通訊、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線網關和數據采集傳輸儀，可接收各監測點位采集的數據，經過協議轉換之后，通過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續傳，當網絡恢復正常時繼續上傳斷網期間存儲在本地未完成上傳的數據，數據以HJ212-2017污染源在線自動監控（監測）系統數據傳輸標準傳輸。

無線網關AF-GSM500主要技術指標如下：

●  支持460Mhz~510Mhz Lora無線通訊，頻道和擴頻因數可設置

●  工作頻段：TD-LTE/ FDD-LTE/WCDMA/TD-SCDMA/ GSM/ EVDO/CDMA2000，包含聯通、移動、電信4G網絡

●  傳輸速率：4G網速上行2Mbps，下行68Mbps

●  工作溫度：-40度~85度

●  濕度范圍：0~95% 無凝露結霜

●  支持LORA無線組網，通過將通訊數據在無線信號之間互轉，LORA監測支持中繼器模式，滿足用于增強主、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和動態域名解析方式連接數據中心

●  支持HJ212-2017污染源在線自動監控（監測）系統數據傳輸標準

●  支持一址多發，數據可同時上傳到3個以上不同的平臺

●  寬范圍直流電源輸入，工業級設計

●  數據采集器支持服務器遠程升級，版本更新時無需到現場升級

●  邊緣計算：對采集的數據進行實時分析、處理和運算，分擔主站數據處理壓力，節省網絡帶寬

●  具備就地顯示屏，可查看實時數據，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，存儲時間1年

●  具備斷點續傳

●  支持遠程修改配置、遠程查看實時數據和歷史數據，歷史數據主動補傳

數據采集傳輸儀AF-HK100主要技術指標如下：

●  支持460Mhz~510Mhz Lora無線通訊，頻道和擴頻因數可設置
●  工作頻段：LTE-FDD/LTE-TDD/CDMA，包含聯通、移動、電信4G網絡
●  傳輸速率：4G網速上行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路開關量輸入通道（有源濕接點（DC12V）/無源干接點可配置）以及4路開關量輸出通道（無源干節點，觸點容量 DC30V/5A、AC250V/5A）
●  支持LORA無線組網，通過將通訊數據在無線信號之間互轉，LORA監測支持中繼器模式，滿足用于增強主、從站之間的LORA信號強度
●  支持固定IP和動態域名解析方式連接數據中心

●  支持HJ212-2017污染源在線自動監控（監測）系統數據傳輸標準

●  支持一址多發，數據可同時上傳到3個以上不同的平臺

●  數采儀支持服務器遠程升級，版本更新時無需到現場升級

●  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，可于本地進行監測參數管理設置，實時，歷史數據查詢，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，存儲時間不低于6個月，監測數據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盤等形式導出

●  數據采集誤差≤1‰，系統時鐘計時誤差±0.5‰

●  具備ups后備電池，要求外部電源斷電后，可持續供電至少6小時

●  設備具備斷點續傳（無法聯網的情況下 將數據先保存起來，等網絡恢復后再上傳）

●  支持遠程修改配置、遠程查看實時數據和歷史數據，歷史數據主動補傳

●  支持本地操作日志存儲管理

●  具備用戶管理功能，支持分系統管理員及一般操作人員兩種權限，可根據用戶名密碼登錄

4 平臺主要功能

建立產污、治污設施運行耦合聯動關系，及時發現治污設施非正常運行。同時通過企業總生產用電、車間用電的數據采集，有效解決惡劣天氣下以及行政處罰企業停限產無法實時量化監管的問題。主要包括：一方面可實時監控治污設施運行情況；另一方面，動態監控重污染天氣下應急管控措施落實情況。

提供信息化管理手段，為企業提供治污設施異常、停限產異常、設備故障告警功能，避免企業因設施停運造成的超標排放，有效降低設備停機及生產事故風險。

為企業提供業務應用、數據挖掘分析及增值服務，統計設備用電情況，提升企業的能源使用效率。

5 展望

隨著環境管理工作要求的進一步提高，環境監管進一步向智能化、信息化、精細化方向發展。環保用電云平臺從用電角度，利用物聯網技術，實現重污染天氣應急管控下企業停限產的落實情況。在企業生產運行過程中，通過平臺邏輯分析能力，判斷企業產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行監管。

環保用電云平臺已在環境管理中廣泛應用，不僅能節約大量的環境監察人員，還能做到管控、實時管控、智能管控，從而大幅度提高環境管理的效率，為提升區域環境管理水平提供有效的技術支撐。

參考文獻

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[3] 時志強.關于工況用電監測系統在環境管理中的應用研究[J].科學技術創新, 2020(10):189-190.

作者介紹：

安躍強，男，現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供配電。