環保用電監控云平臺的設計與應用探討

1 云平臺概念和特點

云平臺是指存儲在網絡服務器上的數據庫，云平臺由硬件設備和軟件組成，硬件設備包括 CPU、存儲器和服務器等，軟件包括集成開發軟件和應用軟件等。云平臺把大量的數據處理和數據存儲工作交給由硬件和軟件組成的數據庫來進行。云平臺的核心功能是對大量數據進行并行處理和存儲，云平臺的突出特點是能夠脫離人工操作，云平臺可以實現自動管理和維護云平臺中的大量數據和資源。云平臺包括下面幾個特點：

（1）靈活性和伸縮性，云平臺能夠按照不同的區域范圍、軟件性能和硬件配置等多層面提供個性化、靈活性和伸縮性的服務，同時能夠根據平臺訪問用戶數量對資源規模進行動態性伸縮調整，以此來滿足不同訪問客戶的需要。

（2）數據的池化，云平臺依托于計算機網絡虛擬化技術建立的云端服務器集群，具有并行處理存儲、分布式處理存儲和互聯網通信等一系列強大功能，訪問用戶不再受到地理位置的限制，用戶可以隨時隨地訪問數據池中某個服務區域和資源中心的數據資源。

（3）提供自主化服務，對于用戶來說云平臺上提供的服務是透明化的，云平臺上的硬件、軟件和數據等能夠按照用戶的不同需求進行自主化的配置，客戶可以根據自主化的需要進行定制和購買。

（4）安全性高，云平臺可以利用本地和地域復制功能對數據中的垃圾信息和多余信息進行過濾處理或者減少，還能合理克服網絡高并發和網絡擁堵的困擾，利用流量管理器對數據流負載進行相應的均衡化處理，具體包括流量的拆分、配置和故障轉移等。

2 云平臺在環保用電監控中的應用

安科瑞環保用電監管云平臺依托物聯網和電力參數傳感技術，數據采集終端獲取設備用電回路的電力參數，通過DTU或數采儀上傳至云平臺，通過Web頁面或APP把監控數據直觀表現在用戶眼前。

整個方案對用電和環境指標進行檢測和數據采集，把參數保存并打包形成標準化數據包，然后利用LoRa途徑傳送到云平臺，云平臺具有的模板式組件能夠進行監控軟件開發，將動態參數直觀反映到應用軟件的界面。云平臺集成了報警功能，能夠做到對報警信息的實時發布與推送。

該系統除了可以監控環保治理設備的工作情況及企業停限產期間的生產狀態以外，在VOCs、煙塵、廢水等環境監控等方面也非常適用，還可以集成視頻或門禁監控，值得應用與推廣。

（1）全電參量測量智能模塊ADW400：

● 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

（2）無線網關AF-GSM500：

● 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

（3）數據采集傳輸儀AF-HK100：

● 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

3 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，合理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，合理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。

4 結語

云平臺應用于環保用電監控具有容錯性和伸縮性等優點，同時具有云端存儲功能，依托于云平臺可以完成環保用電監控包括數據收集、數據分析、數據管理、網絡傳輸、狀態展示等一系列監控活動，基于云平臺技術提供的數據快速分析和存儲等強大服務，環保用電監控和云平臺相互結合的模式已成功應用在多個項目中。