安科瑞 華楠

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)保與電網數據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)對數據的利用率低；監(jiān)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(jiān)測管理系統(tǒng)及環(huán)保數據的綜合管理平臺，用于實現(xiàn)省級環(huán)保中環(huán)境監(jiān)測與電網數據集中展示平臺的結合。

關鍵詞：環(huán)保；電網數據集中展示平臺；環(huán)境監(jiān)測；在線監(jiān)測管理系統(tǒng)

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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)測的好壞直接關系到環(huán)保工作的興衰成敗。因此，研究省級環(huán)保與電網數據集中展示平臺的應用，研究環(huán)境監(jiān)測與電網數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)保數據的綜合管理平臺，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)對數據的利用率低；監(jiān)測點的數據采集需要軟件支撐 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，本文研究省級污染源在線監(jiān)測管理系統(tǒng)及環(huán)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(huán)保工作提供借鑒。

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省級環(huán)保與電網數據集中展示平臺概述

本文主要以省級環(huán)保與電網數據集中展示平臺為例進行分析。省級環(huán)保與電網數據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)保數據的綜合管理平臺。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)測數據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(guī)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(jiān)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(huán)境監(jiān)控企業(yè)對數據的利用率，確保監(jiān)測點的數據采集得到軟件支撐具有重要的意義?；诖耍疚膶ξ廴驹丛诰€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。

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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)技術架構

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)測數據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(jiān)測在內的任意監(jiān)測設備和監(jiān)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(jiān)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(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，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、數據傳輸和數據管理及數據應用四個部分。

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、調閱、使用、可視化實時監(jiān)測、告警和數據存取的重要基礎平臺。

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據采集接口，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，并可將所有的數據實時傳遞至在線信息系統(tǒng)平臺的數據庫系統(tǒng)，并匯總分析，對管理人員提供有效的決策數據。

（2）實現(xiàn)企業(yè)污染源的自動監(jiān)測，并將監(jiān)測數據上傳到中心數據庫中，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(yè)務需要加入綜合網內，形成覆蓋范圍更大的網絡系統(tǒng)，因此，從設備、網絡、系統(tǒng)、應用程序等方面采用相應的辦法把相關系統(tǒng)進行可靠的隔離，確保數據安全一致性。

（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，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。

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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)技術架構

多功能電表安裝在企業(yè)生產設備、環(huán)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(xiàn)數據斷點續(xù)傳，當網絡恢復正常時繼續(xù)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(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數據傳輸標準傳輸至環(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)計數據，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）數據采集

根據企業(yè)生產工藝，在企業(yè)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(jiān)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(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(jiān)測點位采集的數據，經過協(xié)議轉換之后，通過4G通信模塊將數據統(tǒng)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(xù)傳，當網絡恢復正常時繼續(xù)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(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)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(lián)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(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)測設備的數據采集

● 支持固定IP和動態(tài)域名解析方式連接數據中心

● 支持HJ212-2017污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數據傳輸標準

● 支持一址多發(fā)，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(yè)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(xiàn)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(jié)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(xù)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(lián)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(jié)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(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據中心

● 支持HJ212-2017污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數據傳輸標準

● 支持一址多發(fā)，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(xiàn)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(jiān)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(jiān)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(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(tǒng)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）系統(tǒng)功能

建立產污、治污設施運行耦合聯(lián)動關系，及時發(fā)現(xiàn)治污設施非正常運行。同時通過企業(yè)總生產用電、車間用電的數據采集，有效解決重污染天氣下企業(yè)停限產無法實時量化監(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事故風險。

為企業(yè)提供業(yè)務應用、數據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。

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結論

本文以省級污染源在線監(jiān)測管理系統(tǒng)及環(huán)保數據的綜合管理平臺為基礎研究省級環(huán)保中環(huán)境監(jiān)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(jiān)測管理系統(tǒng)的應用，然后介紹了環(huán)保設備用電監(jiān)控平臺的技術架構和應用，希望通過本文分析，為相關人員進行環(huán)保工作提供借鑒。