【解決方案】環保設備用電集中采集展示在平臺的應用與研究

摘 要：近年來，信息化不斷推進，政府工作方式以及職能不斷改革，許多省級環保部門開展環保與信息技術的融合，用于推進環保的發展。本文基于環境監測研究省級環保與電網數據集中展示平臺的應用。環境監測是環保工作的重要組成部分，環境監測工作的重要性毋庸置疑，它直接關系到環保工作的興衰成敗。現今，環境監測還存在很多問題，譬如：環境監控企業對數據的利用率低；監測點的數據采集需要軟件支撐等。為了解決這些問題，本文通過研究省級污染源在線監測管理系統及環保數據的綜合管理平臺，用于實現省級環保中環境監測與電網數據集中展示平臺的結合。

關鍵詞：環保；電網數據集中展示平臺；環境監測；在線監測管理系統

1.前言

作為省級環保的重要組成部分，環境監測的重要性毋庸置疑。環境監測的好壞直接關系到環保工作的興衰成敗。因此，研究省級環保與電網數據集中展示平臺的應用，研究環境監測與電網數集中展示平臺的應用。省級污染源在線監測管理系統及環保數據的綜合管理平臺，包括在線監測管理系統以及環保設備用電監控系統，可以很好的解決環境監測目前存在的很多的問題，包括環境監控企業對數據的利用率低；監測點的數據采集需要軟件支撐 等，可以很好的實現企業低耗、現場無人值守等要求。基于此，本文研究省級污染源在線監測管理系統及環保數據的綜合管理平臺。希望通過本文分析，為相關人員進行環保工作提供借鑒。

2.省級環保與電網數據集中展示平臺概述

本文主要以省級環保與電網數據集中展示平臺為例進行分析。省級環保與電網數據集中展示平臺采用的是污染源在線監測管理系統及環保數據的綜合管理平臺。其包括兩部分，即污染源在線監測管理系統以及環保設備用電監控系統。

其中污染源在線監測管理系統專為環境保護行業開發的對實時監測數據進行分析處理的專用信息系統；環保設備用電監控系統從用電角度出發，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。將兩者進行結合，則對于提高環境監控企業對數據的利用率，確保監測點的數據采集得到軟件支撐具有重要的意義。基于此，本文對污染源在線監測管理系統以及環保設備用電監控系進行分析。

3.污染源在線監測管理系統的應用研究

3.1污染源在線監測管理系統技術架構

在線監測管理系統是專為環境保護行業開發的對實時監測數據進行分析處理的專用信息系統。系統在設計時已充分考慮到可擴展性，同時系統充分利用了MYSQL的強大數據處理能力，在數據采集與接收部分支持多數據來源，相關基礎數據設計能夠適應各種復雜情況，支持包括污染源監測在內的任意監測設備和監測對象。在數據分析和處理方面，利用MYSQL中的基于NET架構的報表服務和數據集成服務、尤其是分析服務，在監測數據采集到之后經 過一系列自動處理流程，直接在線生成數據集市，同時產生多維數據庫，以供各級領導決策及環境信息發布之用。

在設計中采用了多層應用軟件體系架構，這樣就降低了系統的總體復雜度，使得系統各個部分因為功能專一而變得簡單可靠。整個系統可分為信息采集、數據傳輸和數據管理及數據應用四個部分。

3.2污染源在線監測管理系統特點

污染源在線監測管理系統是集團受控污染源排污信息收集、分析、調閱、使用、可視化實時監測、告警和數據存取的重要基礎平臺。

污染源在線監測管理系統特點主要表現在：

(1)配置污染源自動監控設備接口，預備各類傳感器接口及數據采集接口，通過對分期分批污染源在線監控終端設備的接入，及時、準確、完整地反映各監測點污染源排放情況，并可將所有的數據實時傳遞至在線信息系統平臺的數據庫系統，并匯總分析，對管理人員提供有效的決策數據。

(2)實現企業污染源的自動監測，并將監測數據上傳到中心數據庫中，通過本平臺隨時了解監測點的污染狀況，并進行統計分析，了解設備的運行狀況。

(3)確保數據安全，避免非法入侵。數據安全是每一個數據中心考慮的首要問題，許多業務需要加入綜合網內，形成覆蓋范圍更大的網絡系統，因此，從設備、網絡、系統、應用程序等方面采用相應的辦法把相關系統進行可靠的隔離，確保數據安全一致性。

(4)系統功能易于擴充，滿足環保工作業務要求。從業務需求、系統平臺的選定、程序開發等方面打好基礎，使系統功能于與擴充、系統易于維護，以使滿足日益增長的環保工作的要求。

4.環保設備用電監控系統的應用研究

4.1環保用電設備監控系統技術架構

多功能電表安裝在企業生產設備、環保設備用電回路,測量回路的全電力參數，通過LoRa無線通訊與DTU或數采儀進行通信。

DTU和數采儀能夠就地顯示采集的數據，并且本地存儲30天數據，可實現數據斷點續傳，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至環保用電設備監控系統。

環保用電設備監控系統部署在云端服務器，接收、分析、存儲、統計數據，通過WEB和APP的方式，為環保局和企業提供管理功能。

5.環保用電設備監控系統應用

5.1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

5.2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

5.3系統功能

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，有效解決重污染天氣下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。

6.結論

本文以省級污染源在線監測管理系統及環保數據的綜合管理平臺為基礎研究省級環保中環境監測與電網數據集中展示平臺的應用。本文首先介紹了污染源在線監測管理系統的應用，然后介紹了環保設備用電監控平臺的技術架構和應用，希望通過本文分析，為相關人員進行環保工作提供借鑒。