物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)助力“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”

姚立峰 郝萍萍

摘 ?要：“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”是我國旨在“改善環(huán)境空氣質(zhì)量，增強人民藍(lán)天幸福感”的行動，實施期為三年，國家制定了詳細(xì)的計劃，在計劃中劃分了重點的監(jiān)管區(qū)域，并指出區(qū)域內(nèi)的相關(guān)企業(yè)必須落實錯峰生產(chǎn)及重污染天氣響應(yīng)措施。在對這些企業(yè)進(jìn)行監(jiān)督的過程中，有效的監(jiān)督措施主要包含以下幾種：企業(yè)用電量監(jiān)測、企業(yè)視頻監(jiān)控、大氣污染物排放監(jiān)測、物料衡算等。這幾種措施各有特點，其中，很多地方的企業(yè)用電量監(jiān)測措施是通過環(huán)保部門由電力部門獲取企業(yè)的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行的，這些數(shù)據(jù)實時性較差，無法對企業(yè)關(guān)于錯峰生產(chǎn)及重污染天氣響應(yīng)措施的落實情況作出及時的判斷，無法起到實時監(jiān)督的效果。本文提出利用現(xiàn)在流行的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建企業(yè)用電量的實時監(jiān)測系統(tǒng)，可以使環(huán)保部門實時掌握相關(guān)企業(yè)的用電情況，達(dá)到實時監(jiān)督的目的。

關(guān)鍵詞：藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn);物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);錯峰生產(chǎn);重污染天氣

中圖分類號：TN929.5;TP391.44 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）17-0163-03

Abstract：The “blue sky defense” is our country aims to “improving the air environmental quality，enhancing people’s sense of happiness in the blue sky”，schedules for three years，the state formulates the detailed plan，divides the key regulatory area in the plan，and points out that the area of the related enterprises must implement the off-peak production and heavy pollution weather response measures，in the process of to supervise these companies，now effective supervision measures mainly include the following：enterprise electricity consumption monitoring，enterprise video monitoring，monitoring the emission of air pollutants，material balance，and so on. These measures have their own characteristics. Among them，the power consumption of enterprises is monitored，and many local environmental protection departments obtain the electricity consumption data of enterprises through the power department. These data cannot be real-time，and it is impossible to timely judge whether the enterprises have implemented the off-peak production and heavy pollution weather response measures，so the real-time supervision effect cannot be achieved. This paper proposes to use the current popular internet of things technology to build a real-time monitoring system of enterprise electricity consumption，which can enable the environmental protection department to grasp the situation of relevant enterprises’electricity consumption in real time and achieve the purpose of real-time supervision.

Keywords：blue sky defense;internet of things technology;off-peak production;heavy pollution weather

1 ?“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”三年行動計劃

“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”一詞是李克強總理在2017年所做的政府工作報告中首次提出的，報告中指出“堅決打好藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，加快改善生態(tài)環(huán)境特別是空氣質(zhì)量，是人民群眾的迫切愿望，是可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求”。

2018年7月3日，國務(wù)院公開發(fā)布了《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》，行動的目標(biāo)是：“經(jīng)過3年努力，大幅減少主要大氣污染物排放總量，協(xié)同減少溫室氣體排放，進(jìn)一步明顯降低PM2.5濃度，明顯減少重污染天數(shù)，明顯改善環(huán)境空氣質(zhì)量，明顯增強人民的藍(lán)天幸福感”。計劃同時指出“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，是黨的十九大作出的重大決策部署，事關(guān)滿足人民日益增長的美好生活需要，事關(guān)全面建成小康社會，事關(guān)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和美麗中國建設(shè)”。

計劃中將京津冀及周邊地區(qū)、長三角地區(qū)、汾渭平原等多個城市化為重點區(qū)域，要求各地環(huán)保部門監(jiān)督區(qū)域內(nèi)相關(guān)企業(yè)錯峰生產(chǎn)及重污染天氣應(yīng)急措施的落實情況，實時監(jiān)督企業(yè)在錯峰生產(chǎn)期內(nèi)是否進(jìn)行了限產(chǎn)或減產(chǎn)，在重度污染天氣預(yù)警情況下是否根據(jù)應(yīng)急響應(yīng)措施進(jìn)行了管控環(huán)節(jié)設(shè)備、工序的停產(chǎn)。

2 ?重點區(qū)域相關(guān)企業(yè)的監(jiān)督途徑

現(xiàn)在對于企業(yè)錯峰生產(chǎn)及重污染天氣的應(yīng)急措施監(jiān)督途徑有以下幾種：

2.1 ?企業(yè)用電量監(jiān)測

現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)加工離不開電能的使用，企業(yè)平時生產(chǎn)的用電量與減產(chǎn)、限產(chǎn)時的用電量肯定有較大差別，所以企業(yè)用電量的多少可以作為企業(yè)是否落實了錯峰生產(chǎn)及重污染天氣應(yīng)急響應(yīng)措施的有效憑證。

2.2 ?企業(yè)安裝視頻監(jiān)控

可以在企業(yè)的重點管控環(huán)節(jié)甚至整個廠區(qū)內(nèi)安裝視頻監(jiān)控，通過實時查看或者調(diào)取監(jiān)控視頻來判斷企業(yè)是否在限產(chǎn)和減產(chǎn)期內(nèi)私自進(jìn)行生產(chǎn)，但是視頻資料占用空間非常大，如果企業(yè)眾多的話，會耗費大量的人力和物力資源。

2.3 ?大氣污染物排放監(jiān)測

可以對有污染的企業(yè)進(jìn)行污染物排放的監(jiān)測，通過獲得的數(shù)據(jù)分析企業(yè)是否規(guī)范生產(chǎn)，此監(jiān)督途徑需要在企業(yè)安裝監(jiān)測污染物的傳感器、上位機、傳輸網(wǎng)絡(luò)等，費用相對較高。

2.4 ?物料衡算

物料衡算多用于化工行業(yè)，通過物料平衡的原理，在具備計算條件的情況下，估算出污染物的排放量，達(dá)到監(jiān)督企業(yè)生產(chǎn)的目的，這種途徑需要對企業(yè)的生產(chǎn)工藝比較熟悉，專業(yè)化要求較高，還容易受到外界因素的干擾。

以上四種途徑各有特點，其中的企業(yè)用電量監(jiān)測途徑，大多是通過各地的環(huán)保部門與電力部門合作，由電力部門獲取企業(yè)的用電數(shù)據(jù)實現(xiàn)的，但是這些數(shù)據(jù)無法做到實時性，無法及時地判斷企業(yè)是否落實了錯峰生產(chǎn)及重污染天氣響應(yīng)措施，起不到實時監(jiān)督效果。還有的企業(yè)租用別人的廠房后，自己安裝電能表，導(dǎo)致電力部門無法獲得企業(yè)的實際用電量，因此，如何實時地監(jiān)測企業(yè)的用電量成為我們亟待解決的問題。

3 ?物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實時監(jiān)測企業(yè)用電量中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被譽為IT產(chǎn)業(yè)的第三次革命，它的核心技術(shù)包括傳感器技術(shù)和嵌入式技術(shù)，它可以通過傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，將我們需要的設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在很多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，因此，我們利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計了一套企業(yè)用電量實時監(jiān)測系統(tǒng)，可以幫助環(huán)保部門實時掌握企業(yè)的用電信息。

該系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)對企業(yè)用電量的實時監(jiān)測，并且安裝方便，不用改動企業(yè)原有的用電線路。軟件功能強大，免安裝，可以隨時采集到企業(yè)三相電有功總電量，并可以將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為Excel文件進(jìn)行保存，以便日后查詢統(tǒng)計。

3.1 ?系統(tǒng)硬件部分

企業(yè)用電量實時監(jiān)測系統(tǒng)的硬件部分包括：電流互感器（可選）、三相電能表（可選）、無線采集器、服務(wù)器（可選）、計算機、連接線等。系統(tǒng)連接圖如圖1所示。

3.1.1 ?電流互感器

在系統(tǒng)硬件的安裝過程中，企業(yè)用戶使用的額定電流超過了電能表的量程（一般是0～100A），就必須根據(jù)線路電流的大小加裝電流互感器，如果在電能表量程范圍內(nèi)就不用加裝。

3.1.2 ?三相電能表

企業(yè)用電規(guī)格多為380V的三相電，所以使用的都是三相電能表，在本系統(tǒng)中要求三相電能表必須具備RS485接口，才能實現(xiàn)與無線采集器連接進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，所以如果企業(yè)安裝的三相電能表具備RS485接口，并且支持DL/T 645-1997（2007）協(xié)議，就可以直接使用，如果不具備就必須更換。

3.1.3 ?無線采集器

無線采集器屬于DTU（Data Transfer unit，數(shù)據(jù)傳輸單元）設(shè)備，內(nèi)部裝有SIM數(shù)據(jù)流量卡，通過RS485通訊電纜連接到三相電能表的RS485接口，將電能表傳過來的串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)，然后通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將IP數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器。無線采集器需要用到220V的電源，可以在三相電能表中取電，無線采集器通過本身的序列號與電能表的表號形成唯一配對標(biāo)識來確定不同用戶。一個采集器可以根據(jù)用戶需求同時接入多個電能表，最大值可達(dá)64個。因為采集器采集和發(fā)出的信號數(shù)據(jù)具有專一性，僅為實時用電量，所以每月耗費的數(shù)據(jù)流量較少，產(chǎn)生的流量費也較低。

3.1.4 ?服務(wù)器

需要把系統(tǒng)的匯聚數(shù)據(jù)軟件部分配置到服務(wù)器端，也可以自己不建立服務(wù)器，而向服務(wù)商租用服務(wù)器。

3.1.5 ?計算機

需要把系統(tǒng)終端接收數(shù)據(jù)的軟件部分安裝到計算機上，計算機必須能夠接通網(wǎng)絡(luò)。

3.1.6 ?連接線

連接線主要是RS485的通訊電纜、連接電能表和互感器的銅線等。

3.2 ?軟件部分

本系統(tǒng)軟件分為兩部分，分別為負(fù)責(zé)各個節(jié)點數(shù)據(jù)接收及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的服務(wù)器端軟件和負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計分析的客戶端軟件，分別安裝在服務(wù)器端和用戶計算機端。客戶端軟件界面友好，可以根據(jù)電能表表號和數(shù)據(jù)采集器的序列號組合來確定唯一企業(yè)用戶，客戶可以隨時或定時將用電量數(shù)據(jù)以Excel文件形式進(jìn)行保存分析，分析出企業(yè)常態(tài)的小時用電量、日用電量、周用電量、月用電量等，在錯峰生產(chǎn)以及重度污染天氣應(yīng)急響應(yīng)措施時段，可以通過對比實時用電量來及時發(fā)現(xiàn)企業(yè)是否規(guī)范生產(chǎn)，防患于未然。

4 ?結(jié) ?論

落實企業(yè)錯峰生產(chǎn)及重度污染天氣應(yīng)急響應(yīng)措施是打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的重中之重，各級政府都非常重視，行之有效的監(jiān)督途徑是行動順利實施的保證。本文通過利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立的企業(yè)用電量實時監(jiān)測系統(tǒng)很好地解決了對企業(yè)生產(chǎn)行為實時監(jiān)督的問題，本套系統(tǒng)還可以安裝在企業(yè)的環(huán)保設(shè)備端，用于平時對環(huán)保設(shè)備運行情況的監(jiān)測，相較于其他的監(jiān)督途徑，具備投資小、建設(shè)快、效率高等優(yōu)點，具有較高的經(jīng)濟(jì)價值，適合在行業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用。

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作者簡介：姚立峰（1978-），男，漢族，山東德州人，總經(jīng)理，畢業(yè)于吉林工業(yè)大學(xué)，計算機應(yīng)用及維護(hù)專業(yè)，研究方向：計算機及網(wǎng)絡(luò)通訊方面的技術(shù)及管理。