关于工况用电监测系统在环境管理中的应用研究

时志强

（江苏省苏力环境科技有限责任公司，江苏 南京210036）

随着经济的发展，人们对美好环境的要求进一步提高，国家也在环境管理中对环境的改善提出了更高的要求，特别对于大气质量的提高，在“十三五”期间采取了一系列的措施，如燃煤电厂的超低排放、钢铁行业的超低排放、淘汰落后产能等一系列措施。随着这些措施的落实，大气环境质量得到了较好的改善，但随之而来的就是进一步提标的空间被压缩，同时随着PM2.5 持续下降，近年来我国O3持续攀升。

在秋冬季节，由于燃煤量的增长，扩散条件较差，为了保证PM2.5 的下降，采取限停产才能保证空气质量的达标[1]。到夏季，为了保证O3不超标，需要控制区域VOCs 排放量，也需要进行限停产。全面限停产会影响区域的经济发展，因此需要根据环境管理需求，进行精细化的管理，才能在保证环境质量的前尽可能的减小对区域经济的影响。精细化的限停产，虽然解决了经济发展和环境质量提高需求之间的矛盾，但限停产政策的有限落实需要大量的环境管理人员进行监管才能实现。因此采用一种使用高效的停限产监控方式，不能能够减轻地方环保主管部门的工作压力，也能切实保证停限产工作能够有效落实。在这个大背景下，通过监控企业用电量，能够有效的实现对企业停限产措施落实的监控。同时，如果在生产工艺段和治污设施上同时安装用电监控设备，即使非停限产期间，还可以实现对企业污染治理设施运行状况的精准监控[2]。

1 用电监控系统的原理

工况用电监测系统，通过对生产工段、产污工段、治污工段等生产过程用电情况进行监控。在停限产监管过程中，通过企业用电量判断企业停限产落实情况，从而达到监控企业停限产实施情况。在日常监管过程中，通过生产过程和污染治理设施的用电情况，进行系统逻辑运算，可对治污设施运行情况进行监管，确保治污设施正常运行。

系统包括现场端监测系统和中心控制系统，通过现场端监测设备采集的数据，利用物联网技术传送到中心端控制系统，从而对现场设备运行情况及逆行逻辑分析、预警报告、数据分析等，从而实现对企业停限产、污染治理设施运行情况的远程监控。端控制系统可以通过逻辑算法进行对企业停限产执行情况、污染物治理设施运行情况与生产设备产污情况合理性进行判断，实现对企业的远程管控。

2 现场端监测系统建设内容

现场端监测系统主要是在生产设施、污染物治理设施总体运行状态包括用电参数监测子系统、数据采集传输子系统。

用电参数监测子系统：根据企业生产工艺，对生产车间、生产工段等进行监控的子系统。监测模块为三相互感器模块包含3 个单相互感器，用于采集生产车间、生产设施的分相电流参数，电流互感器依据电磁感应原理，把一次侧大电流转换成二次侧小电流，电流互感器由闭合的铁心和绕组组成，其一次侧绕组匝数很少，串接在需要测量的电流线路中，而二次侧绕组匝数较多，串接在输出回路中，互感器的电流规格由生产设施/车间运行状态下的输入电流决定，输入电流越大，其内置二次侧绕组匝数越多，反之则越小，不同电流规格的互感器用以满足不同负荷的分项电能计量。

数据采集传输子系统：目前有三种数据采集传输设备，分别为数采仪、无线网关、物联网卡传输模块。

三种设备中，数采仪和无线网关可对各点位监测数据进行采集，通过协议转换，将采集到的各点位数据统一上传至中心端，其中，数采仪可支持用电数据的存储。无线网关一般不具备数据存储与查看功能。物联网卡传输模块（GPRS 通信模块或NB 模块）基于移动通信原理，传输模块中内置物联网卡，每个监测点位单独配一个传输模块，模块将该点位采集到的数据直接上传至中心端。

3 中心端工况用电监测系统建设内容

用电监控系统中心端通过现场段系统回传的用电数据信息，通过系统数据分析，根据系统设定的阈值，实现报警，从而握企业用电、生产设施运行状况，实现远程实时停限产监管。中心端工况用电监测系统能够对生产设施、污染物治理设施的运行数据进行系统逻辑分析，从而及时发现污染物治理设施异常关闭等非正常运行，以及生产设施用电与污染治理设施运行不合理等非正常状况，从而实现企业产排污的监管。

工况用电监控系统应对影响污染物排放的排污单位生产设施、污染物治理设施运行的关键电气参数进行监测；结合排污单位生产工艺和末端监测数据，全面监控排污单位的生产设施和治理设施的运行、污染物治理效果和污染排放情况，判定排污单位停限产状态、污染治理设施运行状态以及污染物排放监测数据的合理性、真实性和可接受性。

工况用电监控系统将有效采取网络软件平台对企业的用电情况，实现大数据分析，为监管单位提供一手数据为管理提供便利，同时为打击环境违法行为提供支撑，有效解决人工不当干预环境监控的行为、企业违规生产、治污设施闲置、产污与排污平衡监管困难的问题，有效提高环境管理水平。

4 系统平台主要功能

围绕污染防治攻坚战和环境管理要求，建立产污、治污及排污设备运行耦合联动关系，及时发现污染治理设施非正常运行。同时通过企业总生产用电、车间用电的数据采集，有效解决恶劣天气下以及行政处罚企业停限产无法实时量化监管的问题。主要包括：一方面可实时监控污染治理设施运行情况；另一方面，动态重污染天气下应急管控措施落实情况。

系统提供信息化监管手段的同时，立足用户价值，可为企业用户提供治污设备信息化实时监测、设备故障告警、设备运行能效评估三大功能，避免企业因设施停运造成的超标排放，可有效降低设备停机及生产事故风险，还可以提升企业的能源使用效率。

监控区域环保工况用电监控平台建设及运营情况，为区域生态环境管理部门、污染源企业提供业务应用、数据挖掘分析及增值服务。

5 展望

随着环境管理工作要求的进一步提高，环境监管进一步向智能化、信息化、精细化方向发展。环保工况用电系统，从用电角度，利用物联网技术来实现重污染天气应急管控下，企业停限产的落实情况。在正常污染企业运行过程中，通过系统平台逻辑分析能力，判断企业产污工段和污染治理设施能耗的逻辑合理性，从而对企业污染物治理设施是否正常运行进行监管。该系统若能在环境管中广泛应用，不仅能节约大量的环境监察人员，还能做到精准管控、实时管控、智能管控，从而大幅度提高环境管理的效率，为提升区域环境管理水平提供有效的技术支撑。