环保设备用电与电网数据集中展示平台-污染源在线监测系统

安科瑞 王晶淼/孟强荣

摘 要：近年来，信息化不断推进，政府工作方式以及职能不断改革，许多省级环保部门开展环保与信息技术的融合，用于推进环保的发展。本文基于环境监测研究省级环保与电网数据集中展示平台的应用。环境监测是环保工作的重要组成部分，环境监测工作的重要性毋庸置疑，它直接关系到环保工作的兴衰成败。现今，环境监测还存在很多问题，譬如：环境监控企业对数据的利用率低；监测点的数据采集需要软件支撑等。为了解决这些问题，本文通过研究省级污染源在线监测管理系统及环保数据的综合管理平台，用于实现省级环保中环境监测与电网数据集中展示平台的结合。

关键词：省级环保；电网数据集中展示平台；环境监测；在线监测管理系统

1 前言

作为省级环保的重要组成部分，环境监测的重要性毋庸置疑。环境监测的好坏直接关系到环保工作的兴衰成败。因此，研究省级环保与电网数据集中展示平台的应用，重点研究环 境监测与电网数集中展示平台的应用。省级污染源在线监测管理系统及环保数据的综合管理平台，包括在线监测管理系统以及环保设备用电监控系统，可以很好的解决环境监测目前存在的很多的问题，包括环境监控企业对数据的利用率低；监测点的数据采集需要软件支撑 等，可以很好的实现企业低耗、现场无人值守等要求。基于此，本文重点研究省级污染源在线监测管理系统及环保数据的综合管理平台。希望通过本文分析，为相关人员进行环保工作提供借鉴。

2 省级环保与电网数据集中展示平台概述

本文主要以省级环保与电网数据集中展示平台为例进行分析。省级环保与电网数据集中展示平台采用的是污染源在线监测管理系统及环保数据的综合管理平台。其包括两部分，即污染源在线监测管理系统以及环保设备用电监控系统。

其中污染源在线监测管理系统专为环境保护行业开发的对实时监测数据进行分析处理的专用信息系统；环保设备用电监控系统从用电角度出发，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。将两者进行结合，则对于提高环境监控企业对数据的利用率，确保监测点的数据采集得到软件支撑具有重要的意义。基于此，本文对污染源在线监测管理系统以及环保设备用电监控系进行分析。

3 污染源在线监测管理系统的应用研究

污染源在线监测管理系统技术架构

在线监测管理系统是专为环境保护行业开发的对实时监测数据进行分析处理的专用信息系统。系统在设计时已充分考虑到可扩展性，同时系统充分利用了MYSQL的强大数据处理能力，在数据采集与接收部分支持多数据来源，相关基础数据设计能够适应各种复杂情况，支持包括污染源监测在内的任意监测设备和监测对象。在数据分析和处理方面，利用MYSQL中的基于.NET架构的报表服务和数据集成服务、尤其是分析服务，在监测数据采集到之后经 过一系列自动处理流程，直接在线生成数据集市，同时产生多维数据库，以供各级领导决策及环境信息发布之用。

在设计中采用了多层应用软件体系架构，这样就降低了系统的总体复杂度，使得系统各个部分因为功能专一而变得简单可靠。整个系统可分为信息采集、数据传输和数据管理及数据应用四个部分。

污染源在线监测管理系统特点

污染源在线监测管理系统是集团受控污染源排污信息收集、分析、调阅、使用、可视化实时监测、告警和数据存取的重要基础平台。

污染源在线监测管理系统特点主要表现在：

（1）配置污染源自动监控设备接口，预备各类传感器接口及数据采集接口，通过对分期分批污染源在线监控终端设备的接入，及时、准确、完整地反映各监测点污染源排放情况，并可将所有的数据实时传递至在线信息系统平台的数据库系统，并汇总分析，对管理人员提供有效的决策数据。

（2）实现企业污染源的自动监测，并将监测数据上传到中心数据库中，通过本平台随时了解监测点的污染状况，并进行统计分析，了解设备的运行状况。

（3）确保数据安全，避免非法入侵。数据安全是每一个数据中心考虑的首要问题，许多业务需要加入综合网内，形成覆盖范围更大的网络系统，因此，从设备、网络、系统、应用程序等方面采用相应的办法把相关系统进行可靠的隔离，确保数据安全一致性。

（4）系统功能易于扩充，满足环保工作业务要求。从业务需求、系统平台的选定、程序开发等方面打好基础，使系统功能于与扩充、系统易于维护，以使满足日益增长的环保工作的要求。

4 环保设备用电监控系统的应用研究

环保用电设备监控系统技术架构

多功能电表安装在企业生产设备、环保设备用电回路,测量回路的全电力参数，通过LoRa无线通讯与DTU或数采仪进行通信。

DTU和数采仪能够就地显示采集的数据，并且本地存储30天数据，可实现数据断点续传，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至环保用电设备监控系统。

环保用电设备监控系统部署在云端服务器，接收、分析、存储、统计数据，通过WEB和APP的方式，为环保局和企业提供管理功能。

环保用电设备监控系统应用

（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

（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

（3）系统功能

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，有效解决重污染天气下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 结论

本文以省级污染源在线监测管理系统及环保数据的综合管理平台为基础研究省级环保中环境监测与电网数据集中展示平台的应用。本文首先介绍了污染源在线监测管理系统的应用，然后介绍了环保设备用电监控平台的技术架构和应用，希望通过本文分析，为相关人员进行环保工作提供借鉴。