安科瑞 王晶淼/孟強榮

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(huán)保部門開展環(huán)保與信息技術(shù)的融合，用于推進環(huán)保的發(fā)展。本文基于環(huán)境監(jiān)測研究省級環(huán)保與電網(wǎng)數(shù)據(jù)集中展示平臺的應用。環(huán)境監(jiān)測是環(huán)保工作的重要組成部分，環(huán)境監(jiān)測工作的重要性毋庸置疑，它直接關(guān)系到環(huán)保工作的興衰成敗。現(xiàn)今，環(huán)境監(jiān)測還存在很多問題，譬如：環(huán)境監(jiān)控企業(yè)對數(shù)據(jù)的利用率低；監(jiān)測點的數(shù)據(jù)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(jiān)測管理系統(tǒng)及環(huán)保數(shù)據(jù)的綜合管理平臺，用于實現(xiàn)省級環(huán)保中環(huán)境監(jiān)測與電網(wǎng)數(shù)據(jù)集中展示平臺的結(jié)合。

關(guān)鍵詞：省級環(huán)保；電網(wǎng)數(shù)據(jù)集中展示平臺；環(huán)境監(jiān)測；在線監(jiān)測管理系統(tǒng)

1 前言

作為省級環(huán)保的重要組成部分，環(huán)境監(jiān)測的重要性毋庸置疑。環(huán)境監(jiān)測的好壞直接關(guān)系到環(huán)保工作的興衰成敗。因此，研究省級環(huán)保與電網(wǎng)數(shù)據(jù)集中展示平臺的應用，重點研究環(huán) 境監(jiān)測與電網(wǎng)數(shù)集中展示平臺的應用。省級污染源在線監(jiān)測管理系統(tǒng)及環(huán)保數(shù)據(jù)的綜合管理平臺，包括在線監(jiān)測管理系統(tǒng)以及環(huán)保設備用電監(jiān)控系統(tǒng)，可以很好的解決環(huán)境監(jiān)測目前存在的很多的問題，包括環(huán)境監(jiān)控企業(yè)對數(shù)據(jù)的利用率低；監(jiān)測點的數(shù)據(jù)采集需要軟件支撐 等，可以很好的實現(xiàn)企業(yè)低耗、現(xiàn)場無人值守等要求。基于此，本文重點研究省級污染源在線監(jiān)測管理系統(tǒng)及環(huán)保數(shù)據(jù)的綜合管理平臺。希望通過本文分析，為相關(guān)人員進行環(huán)保工作提供借鑒。

2 省級環(huán)保與電網(wǎng)數(shù)據(jù)集中展示平臺概述

本文主要以省級環(huán)保與電網(wǎng)數(shù)據(jù)集中展示平臺為例進行分析。省級環(huán)保與電網(wǎng)數(shù)據(jù)集中展示平臺采用的是污染源在線監(jiān)測管理系統(tǒng)及環(huán)保數(shù)據(jù)的綜合管理平臺。其包括兩部分，即污染源在線監(jiān)測管理系統(tǒng)以及環(huán)保設備用電監(jiān)控系統(tǒng)。

其中污染源在線監(jiān)測管理系統(tǒng)專為環(huán)境保護行業(yè)開發(fā)的對實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析處理的專用信息系統(tǒng)；環(huán)保設備用電監(jiān)控系統(tǒng)從用電角度出發(fā)，對產(chǎn)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(chǎn)期間違規(guī)生產(chǎn)等異常進行預警，在停限產(chǎn)管理過程中能夠起到有效的監(jiān)控效果，有效控制偷排、漏排的行為。將兩者進行結(jié)合，則對于提高環(huán)境監(jiān)控企業(yè)對數(shù)據(jù)的利用率，確保監(jiān)測點的數(shù)據(jù)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(jiān)測管理系統(tǒng)以及環(huán)保設備用電監(jiān)控系進行分析。

3 污染源在線監(jiān)測管理系統(tǒng)的應用研究

污染源在線監(jiān)測管理系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

在線監(jiān)測管理系統(tǒng)是專為環(huán)境保護行業(yè)開發(fā)的對實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析處理的專用信息系統(tǒng)。系統(tǒng)在設計時已充分考慮到可擴展性，同時系統(tǒng)充分利用了MYSQL的強大數(shù)據(jù)處理能力，在數(shù)據(jù)采集與接收部分支持多數(shù)據(jù)來源，相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設計能夠適應各種復雜情況，支持包括污染源監(jiān)測在內(nèi)的任意監(jiān)測設備和監(jiān)測對象。在數(shù)據(jù)分析和處理方面，利用MYSQL中的基于.NET架構(gòu)的報表服務和數(shù)據(jù)集成服務、尤其是分析服務，在監(jiān)測數(shù)據(jù)采集到之后經(jīng) 過一系列自動處理流程，直接在線生成數(shù)據(jù)集市，同時產(chǎn)生多維數(shù)據(jù)庫，以供各級領(lǐng)導決策及環(huán)境信息發(fā)布之用。

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

污染源在線監(jiān)測管理系統(tǒng)特點

污染源在線監(jiān)測管理系統(tǒng)是集團受控污染源排污信息收集、分析、調(diào)閱、使用、可視化實時監(jiān)測、告警和數(shù)據(jù)存取的重要基礎(chǔ)平臺。

污染源在線監(jiān)測管理系統(tǒng)特點主要表現(xiàn)在：

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

（2）實現(xiàn)企業(yè)污染源的自動監(jiān)測，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到中心數(shù)據(jù)庫中，通過本平臺隨時了解監(jiān)測點的污染狀況，并進行統(tǒng)計分析，了解設備的運行狀況。

（3）確保數(shù)據(jù)安全，避免非法入侵。數(shù)據(jù)安全是每一個數(shù)據(jù)中心考慮的首要問題，許多業(yè)務需要加入綜合網(wǎng)內(nèi)，形成覆蓋范圍更大的網(wǎng)絡系統(tǒng)，因此，從設備、網(wǎng)絡、系統(tǒng)、應用程序等方面采用相應的辦法把相關(guān)系統(tǒng)進行可靠的隔離，確保數(shù)據(jù)安全一致性。

（4）系統(tǒng)功能易于擴充，滿足環(huán)保工作業(yè)務要求。從業(yè)務需求、系統(tǒng)平臺的選定、程序開發(fā)等方面打好基礎(chǔ)，使系統(tǒng)功能于與擴充、系統(tǒng)易于維護，以使?jié)M足日益增長的環(huán)保工作的要求。

4 環(huán)保設備用電監(jiān)控系統(tǒng)的應用研究

環(huán)保用電設備監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

多功能電表安裝在企業(yè)生產(chǎn)設備、環(huán)保設備用電回路,測量回路的全電力參數(shù)，通過LoRa無線通訊與DTU或數(shù)采儀進行通信。

DTU和數(shù)采儀能夠就地顯示采集的數(shù)據(jù)，并且本地存儲30天數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)斷點續(xù)傳，當網(wǎng)絡恢復正常時繼續(xù)上傳斷網(wǎng)期間存儲在本地未完成上傳的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)以HJ212-2017污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準傳輸至環(huán)保用電設備監(jiān)控系統(tǒng)。

環(huán)保用電設備監(jiān)控系統(tǒng)部署在云端服務器，接收、分析、存儲、統(tǒng)計數(shù)據(jù)，通過WEB和APP的方式，為環(huán)保局和企業(yè)提供管理功能。

環(huán)保用電設備監(jiān)控系統(tǒng)應用

（1）數(shù)據(jù)采集

根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)工藝，在企業(yè)總進線、產(chǎn)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(shù)等電力參數(shù)，對生產(chǎn)車間、生產(chǎn)工段等進行監(jiān)控。電表采集的數(shù)據(jù)通過LoRa無線通訊與無線網(wǎng)關(guān)或者數(shù)采儀進行通信。

全電參量測量智能模塊ADW400主要技術(shù)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(guī)格：3×57.7/100V、3×100V、3×380V、3×220/380V

● 電流規(guī)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(shù)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）數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸設備包括無線網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)采集傳輸儀，可接收各監(jiān)測點位采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換之后，通過4G通信模塊將數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳至中心端。

數(shù)據(jù)傳輸設備能夠就地顯示采集的數(shù)據(jù)，支持本地存儲數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)斷點續(xù)傳，當網(wǎng)絡恢復正常時繼續(xù)上傳斷網(wǎng)期間存儲在本地未完成上傳的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)以HJ212-2017污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準傳輸。

無線網(wǎng)關(guān)AF-GSM500主要技術(shù)指標如下：

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

●工作頻段：TD-LTE/ FDD-LTE/WCDMA/TD-SCDMA/ GSM/ EVDO/CDMA2000，包含聯(lián)通、移動、電信4G網(wǎng)絡

● 傳輸速率：4G網(wǎng)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(jié)霜

● 支持LORA無線組網(wǎng)，通過將通訊數(shù)據(jù)在無線信號之間互轉(zhuǎn)，LORA監(jiān)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(jiān)測設備的數(shù)據(jù)采集

● 支持固定IP和動態(tài)域名解析方式連接數(shù)據(jù)中心

● 支持HJ212-2017污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準

● 支持一址多發(fā)，數(shù)據(jù)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(yè)級設計

● 數(shù)據(jù)采集器支持服務器遠程升級，版本更新時無需到現(xiàn)場升級

● 邊緣計算：對采集的數(shù)據(jù)進行實時分析、處理和運算，分擔主站數(shù)據(jù)處理壓力，節(jié)省網(wǎng)絡帶寬

● 具備就地顯示屏，可查看實時數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)，并且具備一定的人機交互能力，可直接修改一些參數(shù)

● 具備數(shù)據(jù)存儲功能，存儲時間1年

● 具備斷點續(xù)傳

● 支持遠程修改配置、遠程查看實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)主動補傳

數(shù)據(jù)采集傳輸儀AF-HK100主要技術(shù)指標如下：

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

● 工作頻段：LTE-FDD/LTE-TDD/CDMA，包含聯(lián)通、移動、電信4G網(wǎng)絡

● 傳輸速率：4G網(wǎng)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(guān)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(guān)量輸出通道（無源干節(jié)點，觸點容量 DC30V/5A、AC250V/5A）

● 支持LORA無線組網(wǎng)，通過將通訊數(shù)據(jù)在無線信號之間互轉(zhuǎn)，LORA監(jiān)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(tài)域名解析方式連接數(shù)據(jù)中心

● 支持HJ212-2017污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準

● 支持一址多發(fā)，數(shù)據(jù)可同時上傳到3個以上不同的平臺

● 數(shù)采儀支持服務器遠程升級，版本更新時無需到現(xiàn)場升級

● 數(shù)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(jiān)測參數(shù)管理設置，實時，歷史數(shù)據(jù)查詢，采集周期自定義等功能

● 數(shù)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(shù)據(jù)存儲功能，存儲時間不低于6個月，監(jiān)測數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集誤差≤1‰，系統(tǒng)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(xù)供電至少6小時

● 設備具備斷點續(xù)傳（無法聯(lián)網(wǎng)的情況下 將數(shù)據(jù)先保存起來，等網(wǎng)絡恢復后再上傳）

● 支持遠程修改配置、遠程查看實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)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(tǒng)管理員及一般操作人員兩種權(quán)限，可根據(jù)用戶名密碼登錄

（3）系統(tǒng)功能

建立產(chǎn)污、治污設施運行耦合聯(lián)動關(guān)系，及時發(fā)現(xiàn)治污設施非正常運行。同時通過企業(yè)總生產(chǎn)用電、車間用電的數(shù)據(jù)采集，有效解決重污染天氣下企業(yè)停限產(chǎn)無法實時量化監(jiān)管的問題。主要包括：一方面可實時監(jiān)控治污設施運行情況；另一方面，動態(tài)監(jiān)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(yè)提供治污設施異常、停限產(chǎn)異常、設備故障告警功能，避免企業(yè)因設施停運造成的超標排放，有效降低設備停機及生產(chǎn)事故風險。

為企業(yè)提供業(yè)務應用、數(shù)據(jù)挖掘分析及增值服務，統(tǒng)計設備用電情況，提升企業(yè)的能源使用效率。

5 結(jié)論

本文以省級污染源在線監(jiān)測管理系統(tǒng)及環(huán)保數(shù)據(jù)的綜合管理平臺為基礎(chǔ)研究省級環(huán)保中環(huán)境監(jiān)測與電網(wǎng)數(shù)據(jù)集中展示平臺的應用。本文首先介紹了污染源在線監(jiān)測管理系統(tǒng)的應用，然后介紹了環(huán)保設備用電監(jiān)控平臺的技術(shù)架構(gòu)和應用，希望通過本文分析，為相關(guān)人員進行環(huán)保工作提供借鑒。