安科瑞 王晶淼

摘 要：近年來，我國環保事業快速發展，信息技術水平也在不斷提升，2016年我國環保部頒布了《生態環境大數據建設整體方案》，加強環保大數據的建設與應用效果。因此，將環保大數據應用在環境污染防治工作中，可增強防治管理工作的創新力度，從根本上提升我國的污染環境防治效果。
關鍵詞：環保大數據；環境污染；管理對策
0 引言
從 2016 年開始，加密監測需求激增導致設備市場爆發式發展，設備企業普遍保持50% 的年增速。同時，智能監管軟件平臺也不斷升級。大數據項目建設開始解決只建不用的問題，愈加注重實用性，講究以用促建。政府自身的需求更加明確，各類“定制化”的大數據項目開始更加有針對性地解決環境保護痛點。綜合運用互聯網技術和大數據理念，探索構建“熱點網格 + 地面監測微站 + 移動式設備”的工作模式，推動生態環境大數據建設，強化生態環境科技支撐，提升信息服務水平、增強技術服務能力。
1 環保大數據在環境污染防治管理創新中的應用意義
首先，大數據轉變了人們的態度與思維，使其從整體上認識與了解了環境保護的重要性，繼而對環境污染防治管理工作產生了監督意識，將環境保護工作從小范圍的監測、實行轉化為大范圍的監督管理，并不斷進行探究與創新。其次，環境污染的防治工作與管理工作需要與其他部門與系統進行密切的合作，因此，關于環境方面的信息資源就需要得到充分的共享，大數據所具有的傳播速度快、共享方式簡便、成本價格低等優勢使得其成為共享的途徑，一改傳統業務的低效率工作模式，為環保工作注入了新鮮活力。大數據具有能夠創造新價值的重要意義。“大數據不等于大量的數據，也不等于種類繁多的數據信息。”大數據信息具有良好而緊密的關聯性，能夠不斷挖掘出新的價值，創造出理想的融合數據，繼而為未來的發展做出正確決策。
2 環保大數據在環境污染防治管理中的應用
構建自適應環保大數據共享和處理平臺可以對現有的業務邏輯相關數據提供管理服務，將環保大數據的應用效果大幅提升。為了有效避免傳統系統中存在的數據應用局限，通過構建環保大數據自適應共享與處理平臺可以增強數據的維護管理、服務、共享等功能，可以將環保相關信息數據進行整合處理。
為了增強環境污染防治管理創新力度與達到人們的多方面需求，需要增強互聯網技術，構建功能性、綜合性更強的環保數據服務平臺，加強數據服務的個性化、互動性。平臺可以對數據進行交互式的傳播，為受眾提供數據內容的自定義訂閱內容，結合人工智能或認知計算等技術，人們可以通過智能手機APP與平臺進行互動，提升環境污染防治管理的趣味性與互動性。
3 環保用電監管云平臺在環保大數據中的應用
環保用電監管云平臺依托物聯網技術、電力參數傳感技術，24小時不間斷采集企業總進線、生產設備和污染治理設備用電回路的數據，通過設備運行工況分析、越限分析、停/限產分析、關聯分析等，及時發現環保治理設備未正常工作的情況及實時監控限產和停產整治企業的生產狀態，對治污設施異常、停限產期間違規生產等進行告警，減少及杜絕用電異常及設備異常，防止企業在污染物監管過程中的偷排、減排、漏排等情況。同時，對VOCs、煙塵、廢水等污染物排放結果進行監控，避免企業排放超標違法，使企業嚴格執行排放標準。此外，以視頻或門禁監控作為輔助手段減少監管盲區，形成了污染治理過程加結果的監管治一體化監控，解決了環境執法力量薄弱、監管到位難度大等問題。
3.1 系統結構
多功能電表安裝在企業生產設備、環保設備用電回路,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。
污染源揮發性有機物在線監測設備的采樣探頭安裝在煙囪上，測量TVOC、煙氣流速、煙氣溫度、煙氣壓力等非電監測因子，通過485與數采儀進行通信。
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，可實現數據斷點續傳，當網絡恢復正常時繼續上傳斷網期間存儲在本地未完成上傳的數據，數據以HJ212-2017污染源在線自動監控（監測）系統數據傳輸標準傳輸至云端平臺。
環保用電監管云平臺部署在云端服務器，接收、分析、存儲、統計數據，通過WEB和APP的方式，為環保局和企業提供管理功能。

3.2 數據采集
在企業總進線、產污設備和環保設備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，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。
污染源揮發性有機物在線監測設備的采樣探頭安裝在煙囪上，測量TVOC、煙氣流速、煙氣溫度、煙氣壓力等非電監測因子，通過485與數采儀進行通信。

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
● 電壓規格：3×57.7/100V、3×100V、3×380V、3×220/380V
● 電流規格：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
3.3 數據傳輸
數據傳輸設備包括無線網關和數據采集傳輸儀，可接收各監測點位采集的數據，經過協議轉換之后，通過4G通信模塊將數據統一上傳至云端平臺。

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臺監測設備的數據采集
● 支持固定IP和動態域名解析方式連接數據中心
● 支持HJ212-2017污染源在線自動監控（監測）系統數據傳輸標準
● 支持一址多發，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和動態域名解析方式連接數據中心
● 支持HJ212-2017污染源在線自動監控（監測）系統數據傳輸標準
● 支持一址多發，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，可持續供電至少6小時
● 設備具備斷點續傳（無法聯網的情況下 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
3.4 平臺主要功能
建立產污設備、環保設備運行耦合聯動關系，及時發現環保設備非正常運行。同時通過企業總生產用電、車間用電的數據采集，有效解決重污染天氣下企業停限產無法實時量化監管的問題。此外，通過排口的數據采集，動態監控企業污染物排放是否超標。

提供信息化管理手段，為企業提供環保設備異常、設備故障告警功能，避免企業因環保設備停運造成的超標排放，有效降低設備停機及生產事故風險。

為企業提供業務應用、數據挖掘分析及增值服務，統計設備用電情況，提升企業的能源使用效率。

4 結語
為了將環保大數據應用在環境污染防治管理創新中，需要通過相關體系、模型的構建，增強環保大數據的應用效果，提升數據的共享性、實效性。還需要結合互聯網、物聯網、新媒體、認知計算等各項技術，增強環保大數據的應用效果。當然基本的還需要政府相關部門突破傳統理念、思維的限制，使環保大數據從意義上獲得共享與應用，從而增強環境污染防治管理工作水平，為我國的生態環境提供保護。
環保用電云平臺已在環境管理中廣泛應用，不僅能節約大量的環境監察人員，還能做到實時管控、智能管控，從而大幅度提高環境管理的效率，為提升區域環境管理水平提供有效的技術支撐。

審核編輯 黃昊宇