環(huán)保用電監(jiān)控系統(tǒng)初探

苗剛松 馬雪梅

摘? 要：文章研究目的是介紹推廣近年來(lái)發(fā)源于宿遷市的一種針對(duì)工業(yè)企業(yè)污染源排污環(huán)保監(jiān)管的新型用電監(jiān)控方法，不同于現(xiàn)有的在線監(jiān)控方法，其具有簡(jiǎn)便易行、行之有效的特點(diǎn)。以綜述的方法，系統(tǒng)闡述了宿遷市用電監(jiān)控系統(tǒng)組成、用電異常判斷的機(jī)理，以及宿遷市應(yīng)用于環(huán)保監(jiān)管方面取得的成果。用電監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)加強(qiáng)監(jiān)控工業(yè)污染源排污、增強(qiáng)企業(yè)主體責(zé)任、改善環(huán)境質(zhì)量具有積極作用，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：用電監(jiān)控;過(guò)程監(jiān)控;環(huán)境監(jiān)管;監(jiān)測(cè)監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TP274.2? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2020）07-0156-03

Discussion on Environmental Protection Electricity Monitoring and Control System

MIAO Gangsong，MA Xuemei

（Suqian Ecological Environment Monitoring Service Center，Suqian? 223800，China）

Abstract：The purpose of this paper is to introduce and popularize a new power monitoring method for environmental protection supervision of industrial enterprisespollution sources，which originated in Suqian City in recent years. Different from the existing online monitoring method，it is simple，easy and effective. With the method of summary，this paper systematically expounds the composition of Suqian power consumption monitoring system，the mechanism of abnormal power consumption judgment，and the achievements of Suqian in environmental protection supervision. The power monitoring system plays an active role in strengthening the monitoring of industrial pollution sources，enhancing the main responsibility of enterprises，and improving environmental quality，which is worth popularizing and applying.

Keywords：electric power supervision;process supervision;environment supervision;monitoring and control

0? 引? 言

傳統(tǒng)的工業(yè)污染源監(jiān)控方式主要是自動(dòng)監(jiān)測(cè)，即在污染源企業(yè)的排污口安裝監(jiān)測(cè)傳感器，監(jiān)測(cè)企業(yè)廢氣、廢水的排放指標(biāo)達(dá)標(biāo)情況，如監(jiān)測(cè)廢氣排放的SO2、NOx、顆粒物等，監(jiān)測(cè)廢水排放的COD、總氮、總磷等。因?yàn)楸O(jiān)測(cè)的是末端排放，所以也可稱為結(jié)果監(jiān)測(cè)。

但是，自動(dòng)監(jiān)測(cè)往往存在監(jiān)測(cè)指標(biāo)不全面、數(shù)據(jù)質(zhì)量不高等問(wèn)題，且限于法律法規(guī)、政策規(guī)定及安裝建設(shè)成本等多方面因素，當(dāng)前的自動(dòng)監(jiān)測(cè)安裝、監(jiān)測(cè)的對(duì)象主要是重點(diǎn)排污單位。對(duì)于面廣量多的中小企業(yè)，環(huán)保監(jiān)測(cè)手段尚處于相對(duì)空白且監(jiān)測(cè)不到位的狀態(tài)，主要依靠人工手段進(jìn)行檢查，無(wú)法覆蓋到位。

正是基于以上原因，宿遷市生態(tài)環(huán)境局不斷探索，研發(fā)了用電監(jiān)控系統(tǒng)，不再局限于傳統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，而是通過(guò)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)施、治理設(shè)施的用電監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)過(guò)程監(jiān)控，以保證污染源企業(yè)治理設(shè)施正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而保證企業(yè)排污結(jié)果的達(dá)標(biāo)。

自2017年開(kāi)始，宿遷市在全市范圍內(nèi)推廣應(yīng)用用電監(jiān)控系統(tǒng)，宿遷用電監(jiān)控基本情況如圖1所示，已監(jiān)控企業(yè)639家，安裝監(jiān)測(cè)點(diǎn)8 562個(gè)，監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)施2 375處，監(jiān)控治理設(shè)施1 713處。此舉極大震懾了企業(yè)，促進(jìn)了企業(yè)治污、排污自覺(jué)，提升了環(huán)保管理水平。

1? 用電監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

用電監(jiān)控系統(tǒng)，是在污染源企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)施、治理設(shè)施上安裝小型化終端采集設(shè)備，采集設(shè)備的電壓、電流、負(fù)荷等關(guān)鍵用電參數(shù)，通過(guò)網(wǎng)關(guān)上傳至監(jiān)控平臺(tái)。監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)對(duì)生產(chǎn)設(shè)施、治理設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)的對(duì)比分析和關(guān)聯(lián)分析，判斷企業(yè)治理設(shè)施是否正常運(yùn)行。系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

用電監(jiān)控系統(tǒng)，從功能上，主要分為污染源企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)端采集設(shè)備和環(huán)保用電監(jiān)控平臺(tái)兩部分。

1.1? 污染源企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)端采集設(shè)備

污染源現(xiàn)場(chǎng)端采集設(shè)備部分是系統(tǒng)的采集層，包括終端采集設(shè)備、網(wǎng)關(guān)設(shè)備等，主要作用是采集生產(chǎn)設(shè)施、治理設(shè)施的用電信息（主要是電壓、電流、負(fù)荷等），將各設(shè)施用電信息上傳平臺(tái)。這部分是整個(gè)系統(tǒng)的基石，具備十分重要的地位和作用，決定著用電監(jiān)控系統(tǒng)的成敗。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，要保證該系統(tǒng)能在污染源企業(yè)監(jiān)測(cè)監(jiān)控中得到順利推廣，現(xiàn)場(chǎng)端采集設(shè)備需要滿足一些較為特殊的要求：

（1）監(jiān)測(cè)設(shè)備需具備無(wú)線通訊方式。很多企業(yè)廠區(qū)范圍較大，分布在廠區(qū)范圍內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)施、治污設(shè)施有時(shí)距離較遠(yuǎn)。這種情況下，現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備如不能支持無(wú)線通訊，可能導(dǎo)致布線距離長(zhǎng)的高成本投入。且企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行布線、打孔等施工操作，也容易帶來(lái)觸電等安全隱患。

（2）監(jiān)測(cè)設(shè)備采用非停電安裝模式。很多企業(yè)是流程化生產(chǎn)或連續(xù)生產(chǎn)的企業(yè)，企業(yè)不可能停止生產(chǎn)設(shè)施來(lái)來(lái)安裝監(jiān)測(cè)設(shè)備。為了提高現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備的安裝效率，一般需要采用非停電安裝方式，不能影響企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。

（3）監(jiān)測(cè)設(shè)備要具備停電告警功能。企業(yè)生產(chǎn)設(shè)施、治理設(shè)施很可能會(huì)遭遇停電，從而導(dǎo)致監(jiān)測(cè)設(shè)備停電。監(jiān)測(cè)設(shè)備需在停電后，將停電信息上報(bào)以進(jìn)行告警，從而使系統(tǒng)平臺(tái)能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施的工作狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。

（4）監(jiān)測(cè)設(shè)備成本要求較低。傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法，監(jiān)測(cè)點(diǎn)成本過(guò)高，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)是個(gè)很大的負(fù)擔(dān)，這也是其早期不能進(jìn)行大面積推廣應(yīng)用的原因之一。所以，系統(tǒng)大規(guī)模覆蓋推廣的關(guān)鍵，在于設(shè)備的成本，必須能最大程度地減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)。在宿遷，大多數(shù)企業(yè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)在20個(gè)以內(nèi)，企業(yè)每年的總費(fèi)用支出不超過(guò)1萬(wàn)元，企業(yè)負(fù)擔(dān)較輕，所以推廣阻力較小。

1.2? 環(huán)保用電監(jiān)控平臺(tái)

環(huán)保用電監(jiān)控平臺(tái)部分是系統(tǒng)的軟件部分，主要作用是對(duì)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)端采集設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行展示及分析處理。監(jiān)控平臺(tái)需要包括以下幾部分內(nèi)容：

（1）環(huán)保局監(jiān)管平臺(tái)。這是給環(huán)境管理部門(mén)應(yīng)用的監(jiān)管平臺(tái)，環(huán)境管理部門(mén)通過(guò)平臺(tái)監(jiān)控企業(yè)生產(chǎn)設(shè)施、治理設(shè)施狀態(tài)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)施運(yùn)行異常，并通過(guò)微信、短信、APP等方式將異常信息發(fā)送給環(huán)境監(jiān)管人員。

（2）企業(yè)自治平臺(tái)。需要給企業(yè)提供一個(gè)平臺(tái)，供企業(yè)查詢查看自身生產(chǎn)設(shè)施、治理設(shè)施用電狀況，這樣企業(yè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)自身設(shè)施問(wèn)題，自查自糾，加強(qiáng)管理，從而提升企業(yè)環(huán)保主體意識(shí)。

（3）手機(jī)APP及應(yīng)用。用電監(jiān)控系統(tǒng)，需要支持環(huán)保執(zhí)法人員的現(xiàn)場(chǎng)檢查工作，因此，必須支持手機(jī)端APP或其他應(yīng)用，支持移動(dòng)辦公。

（4）企業(yè)備案系統(tǒng)。這是平臺(tái)的企業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，企業(yè)的基本信息、生產(chǎn)設(shè)施信息、治理設(shè)施信息、生產(chǎn)設(shè)施和治理設(shè)施之間的配比關(guān)系、設(shè)施閾值設(shè)定都在該系統(tǒng)中。這個(gè)系統(tǒng)常提供給施工建設(shè)單位，由他們對(duì)企業(yè)的基礎(chǔ)信息進(jìn)行錄入和設(shè)置。

2? 用電異常判斷機(jī)理

用電監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，首先需要將企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)施、治理設(shè)施劃分為生產(chǎn)單元和治污單元，其次將生產(chǎn)單元、治污單元之間的關(guān)系進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的配置，以明確其中的相互關(guān)系，最后根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)置的分析模型對(duì)企業(yè)設(shè)施用電狀況進(jìn)行分析判斷，詳解如下。

2.1? 劃分生產(chǎn)、治理設(shè)施生產(chǎn)單元

對(duì)于一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)論是生產(chǎn)設(shè)施還是治理設(shè)施，都不是單一的設(shè)備，而是一組設(shè)備的集合。所以首先需要將生產(chǎn)設(shè)施、治理設(shè)施的集合進(jìn)行劃分，分組為生產(chǎn)單元和治污單元。如此，生產(chǎn)單元和治污單元均分別包含多個(gè)生產(chǎn)設(shè)備或治污設(shè)備。比如，鍋爐單元是生產(chǎn)單元，里面可包含有多臺(tái)送風(fēng)機(jī);鍋爐廢氣治理單元是治污單元，里面含有多臺(tái)循環(huán)水泵。

2.2? 配置生產(chǎn)、治理設(shè)施之間關(guān)系

治理設(shè)施用于治理生產(chǎn)設(shè)施產(chǎn)生的污染，但是治理設(shè)施之間、治理設(shè)施與生產(chǎn)設(shè)施之間的關(guān)系比較復(fù)雜，存在主備、一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一等多種配置關(guān)系，所以在系統(tǒng)中正式運(yùn)行之前，必須在系統(tǒng)中對(duì)生產(chǎn)設(shè)施、治理設(shè)施之間的相互關(guān)系進(jìn)行正確的配置。

2.2.1? 設(shè)置單元之間的主備關(guān)系

對(duì)于有些治污設(shè)施來(lái)說(shuō)，為保障排污處理，需要配備備用的治污單元。這時(shí)需要在系統(tǒng)中設(shè)置主備關(guān)系。

2.2.2? 設(shè)置單元之間的配置關(guān)系

生產(chǎn)單元和治污單元之間的一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一的配比關(guān)系如下：

一對(duì)一：指一個(gè)生產(chǎn)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)治理單元;

一對(duì)多：指一個(gè)生產(chǎn)單元對(duì)應(yīng)多個(gè)治理單元，如一個(gè)生產(chǎn)車間可對(duì)應(yīng)廢氣處理單元和一個(gè)廢水處理單元;

多對(duì)一：指多個(gè)生產(chǎn)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)治理單元，如多個(gè)車間的生產(chǎn)單元的廢水全部集中到一個(gè)治理單元進(jìn)行處理。

實(shí)際上，污染源企業(yè)內(nèi)部存在多個(gè)生產(chǎn)單元和多個(gè)治理單元，是多對(duì)多的關(guān)系。按照以上進(jìn)行一對(duì)一、一對(duì)多及多對(duì)一關(guān)系配比后，即可以將企業(yè)內(nèi)生產(chǎn)單元、治理單元復(fù)雜的多對(duì)多關(guān)系，分解成相對(duì)簡(jiǎn)單的一對(duì)一、一對(duì)多及多對(duì)一關(guān)系。

2.3? 設(shè)置用電異常判斷分析模型

2.3.1? 設(shè)施啟停狀態(tài)分析模型

用電監(jiān)管系統(tǒng)的一個(gè)重點(diǎn)是判斷生產(chǎn)、治理設(shè)備是處于正常開(kāi)啟狀態(tài)還是處于停電停機(jī)狀態(tài)，所以需要系統(tǒng)設(shè)置啟停閾值，以進(jìn)行相關(guān)的判斷。

系統(tǒng)可對(duì)每個(gè)生產(chǎn)設(shè)備、治污設(shè)備設(shè)置啟停閾值，并可根據(jù)企業(yè)設(shè)施連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行啟停閾值的分析，自動(dòng)生成啟停閾值。當(dāng)設(shè)備功率低于該閾值、并且滿足一定的時(shí)間長(zhǎng)度要求時(shí)，即可判斷該設(shè)備處于停機(jī)狀態(tài)。

2.3.2? 治理設(shè)施低負(fù)荷運(yùn)行模型

如生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)際功率在正常生產(chǎn)五日平均值20%左右，但治污設(shè)施的實(shí)際功率低于額定功率的10%或正常治污功率五日平均值20%以下，則可判斷治污設(shè)施處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。

系統(tǒng)根據(jù)各種分析模型，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)施、治理設(shè)施用電狀況進(jìn)行判斷，如判斷用電異常系統(tǒng)即進(jìn)行告警，環(huán)保監(jiān)察部門(mén)再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查和人工分析審核等方式，對(duì)企業(yè)設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)和異常情況進(jìn)行最終判斷。

3? 結(jié)? 論

該系統(tǒng)在宿遷市的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，使用用電監(jiān)控系統(tǒng)是一種簡(jiǎn)便易行、行之有效的的企業(yè)排污環(huán)保監(jiān)控方法。宿遷市生態(tài)環(huán)境局自2017年研發(fā)及應(yīng)用用電監(jiān)控系統(tǒng)以來(lái)，排污企業(yè)主體責(zé)任感明顯增強(qiáng)，環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)控能力明顯提升。2019年通過(guò)用電工況監(jiān)測(cè)，處罰違法企業(yè)17家，處罰金額176萬(wàn)元，取得了良好的環(huán)保督察效果。

下一步宿遷市將逐步深化用電監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，將用電過(guò)程監(jiān)控與在線結(jié)果監(jiān)控進(jìn)行整合，打造生態(tài)環(huán)境全過(guò)程立體監(jiān)控體系。并將用電監(jiān)控逐步應(yīng)用于中小企業(yè)，擴(kuò)大環(huán)保監(jiān)測(cè)監(jiān)控范圍，實(shí)現(xiàn)環(huán)保監(jiān)測(cè)監(jiān)控的廣覆蓋。用電監(jiān)控系統(tǒng)作為新型環(huán)保監(jiān)測(cè)監(jiān)控工具，未來(lái)必能成為我國(guó)環(huán)境保護(hù)的利器。

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作者簡(jiǎn)介：苗剛松（1976.12—），男，漢族，江蘇沭陽(yáng)人，中級(jí)工程師，本科，研究方向：環(huán)境保護(hù)、環(huán)境信息化。