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。

关键词：环保用电；环境管理；监控；云平台；预警

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。