物聯網技術助力“藍天保衛戰”

姚立峰 郝萍萍

摘 ?要：“藍天保衛戰”是我國旨在“改善環境空氣質量，增強人民藍天幸福感”的行動，實施期為三年，國家制定了詳細的計劃，在計劃中劃分了重點的監管區域，并指出區域內的相關企業必須落實錯峰生產及重污染天氣響應措施。在對這些企業進行監督的過程中，有效的監督措施主要包含以下幾種：企業用電量監測、企業視頻監控、大氣污染物排放監測、物料衡算等。這幾種措施各有特點，其中，很多地方的企業用電量監測措施是通過環保部門由電力部門獲取企業的用電數據進行的，這些數據實時性較差，無法對企業關于錯峰生產及重污染天氣響應措施的落實情況作出及時的判斷，無法起到實時監督的效果。本文提出利用現在流行的物聯網技術構建企業用電量的實時監測系統，可以使環保部門實時掌握相關企業的用電情況，達到實時監督的目的。

關鍵詞：藍天保衛戰;物聯網技術;錯峰生產;重污染天氣

中圖分類號：TN929.5;TP391.44 ? ? ? 文獻標識碼：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 ?“藍天保衛戰”三年行動計劃

“藍天保衛戰”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“堅決打好藍天保衛戰，加快改善生態環境特別是空氣質量，是人民群眾的迫切愿望，是可持續發展的內在要求”。

2018年7月3日，國務院公開發布了《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》，行動的目標是：“經過3年努力，大幅減少主要大氣污染物排放總量，協同減少溫室氣體排放，進一步明顯降低PM2.5濃度，明顯減少重污染天數，明顯改善環境空氣質量，明顯增強人民的藍天幸福感”。計劃同時指出“打贏藍天保衛戰，是黨的十九大作出的重大決策部署，事關滿足人民日益增長的美好生活需要，事關全面建成小康社會，事關經濟高質量發展和美麗中國建設”。

計劃中將京津冀及周邊地區、長三角地區、汾渭平原等多個城市化為重點區域，要求各地環保部門監督區域內相關企業錯峰生產及重污染天氣應急措施的落實情況，實時監督企業在錯峰生產期內是否進行了限產或減產，在重度污染天氣預警情況下是否根據應急響應措施進行了管控環節設備、工序的停產。

2 ?重點區域相關企業的監督途徑

現在對于企業錯峰生產及重污染天氣的應急措施監督途徑有以下幾種：

2.1 ?企業用電量監測

現代企業的生產加工離不開電能的使用，企業平時生產的用電量與減產、限產時的用電量肯定有較大差別，所以企業用電量的多少可以作為企業是否落實了錯峰生產及重污染天氣應急響應措施的有效憑證。

2.2 ?企業安裝視頻監控

可以在企業的重點管控環節甚至整個廠區內安裝視頻監控，通過實時查看或者調取監控視頻來判斷企業是否在限產和減產期內私自進行生產，但是視頻資料占用空間非常大，如果企業眾多的話，會耗費大量的人力和物力資源。

2.3 ?大氣污染物排放監測

可以對有污染的企業進行污染物排放的監測，通過獲得的數據分析企業是否規范生產，此監督途徑需要在企業安裝監測污染物的傳感器、上位機、傳輸網絡等，費用相對較高。

2.4 ?物料衡算

物料衡算多用于化工行業，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，達到監督企業生產的目的，這種途徑需要對企業的生產工藝比較熟悉，專業化要求較高，還容易受到外界因素的干擾。

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

3 ?物聯網技術在實時監測企業用電量中的應用

物聯網技術被譽為IT產業的第三次革命，它的核心技術包括傳感器技術和嵌入式技術，它可以通過傳感設備，按照約定的協議，將我們需要的設備連接到網絡內，獲取相關的數據。物聯網技術在很多行業得到了廣泛的應用，因此，我們利用物聯網技術設計了一套企業用電量實時監測系統，可以幫助環保部門實時掌握企業的用電信息。

該系統由硬件和軟件兩部分構成，能夠實現對企業用電量的實時監測，并且安裝方便，不用改動企業原有的用電線路。軟件功能強大，免安裝，可以隨時采集到企業三相電有功總電量，并可以將數據導出為Excel文件進行保存，以便日后查詢統計。

3.1 ?系統硬件部分

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

3.1.1 ?電流互感器

在系統硬件的安裝過程中，企業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就不用加裝。

3.1.2 ?三相電能表

企業用電規格多為380V的三相電，所以使用的都是三相電能表，在本系統中要求三相電能表必須具備RS485接口，才能實現與無線采集器連接進行數據的采集，所以如果企業安裝的三相電能表具備RS485接口，并且支持DL/T 645-1997（2007）協議，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，數據傳輸單元）設備，內部裝有SIM數據流量卡，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據轉換為IP數據，然后通過GPRS網絡將IP數據傳輸到服務器。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識來確定不同用戶。一個采集器可以根據用戶需求同時接入多個電能表，最大值可達64個。因為采集器采集和發出的信號數據具有專一性，僅為實時用電量，所以每月耗費的數據流量較少，產生的流量費也較低。

3.1.4 ?服務器

需要把系統的匯聚數據軟件部分配置到服務器端，也可以自己不建立服務器，而向服務商租用服務器。

3.1.5 ?計算機

需要把系統終端接收數據的軟件部分安裝到計算機上，計算機必須能夠接通網絡。

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

本系統軟件分為兩部分，分別為負責各個節點數據接收及數據轉換的服務器端軟件和負責數據查詢統計分析的客戶端軟件，分別安裝在服務器端和用戶計算機端。客戶端軟件界面友好，可以根據電能表表號和數據采集器的序列號組合來確定唯一企業用戶，客戶可以隨時或定時將用電量數據以Excel文件形式進行保存分析，分析出企業常態的小時用電量、日用電量、周用電量、月用電量等，在錯峰生產以及重度污染天氣應急響應措施時段，可以通過對比實時用電量來及時發現企業是否規范生產，防患于未然。

4 ?結 ?論

落實企業錯峰生產及重度污染天氣應急響應措施是打贏藍天保衛戰的重中之重，各級政府都非常重視，行之有效的監督途徑是行動順利實施的保證。本文通過利用物聯網技術建立的企業用電量實時監測系統很好地解決了對企業生產行為實時監督的問題，本套系統還可以安裝在企業的環保設備端，用于平時對環保設備運行情況的監測，相較于其他的監督途徑，具備投資小、建設快、效率高等優點，具有較高的經濟價值，適合在行業內推廣應用。

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作者簡介：姚立峰（1978-），男，漢族，山東德州人，總經理，畢業于吉林工業大學，計算機應用及維護專業，研究方向：計算機及網絡通訊方面的技術及管理。