物联网技术助力“蓝天保卫战”

姚立峰 郝萍萍

摘  要：“蓝天保卫战”是我国旨在“改善环境空气质量，增强人民蓝天幸福感”的行动，实施期为三年，国家制定了详细的计划，在计划中划分了重点的监管区域，并指出区域内的相关企业必须落实错峰生产及重污染天气响应措施。在对这些企业进行监督的过程中，有效的监督措施主要包含以下几种：企业用电量监测、企业视频监控、大气污染物排放监测、物料衡算等。这几种措施各有特点，其中，很多地方的企业用电量监测措施是通过环保部门由电力部门获取企业的用电数据进行的，这些数据实时性较差，无法对企业关于错峰生产及重污染天气响应措施的落实情况作出及时的判断，无法起到实时监督的效果。本文提出利用现在流行的物联网技术构建企业用电量的实时监测系统，可以使环保部门实时掌握相关企业的用电情况，达到实时监督的目的。

关键词：蓝天保卫战;物联网技术;错峰生产;重污染天气

中图分类号：TN929.5;TP391.44       文献标识码：A 文章编号：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  “蓝天保卫战”三年行动计划

“蓝天保卫战”一词是李克强总理在2017年所做的政府工作报告中首次提出的，报告中指出“坚决打好蓝天保卫战，加快改善生态环境特别是空气质量，是人民群众的迫切愿望，是可持续发展的内在要求”。

2018年7月3日，国务院公开发布了《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，行动的目标是：“经过3年努力，大幅减少主要大气污染物排放总量，协同减少温室气体排放，进一步明显降低PM2.5浓度，明显减少重污染天数，明显改善环境空气质量，明显增强人民的蓝天幸福感”。计划同时指出“打赢蓝天保卫战，是党的十九大作出的重大决策部署，事关满足人民日益增长的美好生活需要，事關全面建成小康社会，事关经济高质量发展和美丽中国建设”。

计划中将京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原等多个城市化为重点区域，要求各地环保部门监督区域内相关企业错峰生产及重污染天气应急措施的落实情况，实时监督企业在错峰生产期内是否进行了限产或减产，在重度污染天气预警情况下是否根据应急响应措施进行了管控环节设备、工序的停产。

2  重点区域相关企业的监督途径

现在对于企业错峰生产及重污染天气的应急措施监督途径有以下几种：

2.1  企业用电量监测

现代企业的生产加工离不开电能的使用，企业平时生产的用电量与减产、限产时的用电量肯定有较大差别，所以企业用电量的多少可以作为企业是否落实了错峰生产及重污染天气应急响应措施的有效凭证。

2.2  企业安装视频监控

可以在企业的重点管控环节甚至整个厂区内安装视频监控，通过实时查看或者调取监控视频来判断企业是否在限产和减产期内私自进行生产，但是视频资料占用空间非常大，如果企业众多的话，会耗费大量的人力和物力资源。

2.3  大气污染物排放监测

可以对有污染的企业进行污染物排放的监测，通过获得的数据分析企业是否规范生产，此监督途径需要在企业安装监测污染物的传感器、上位机、传输网络等，费用相对较高。

2.4  物料衡算

物料衡算多用于化工行业，通过物料平衡的原理，在具备计算条件的情况下，估算出污染物的排放量，达到监督企业生产的目的，这种途径需要对企业的生产工艺比较熟悉，专业化要求较高，还容易受到外界因素的干扰。

以上四种途径各有特点，其中的企业用电量监测途径，大多是通过各地的环保部门与电力部门合作，由电力部门获取企业的用电数据实现的，但是这些数据无法做到实时性，无法及时地判断企业是否落实了错峰生产及重污染天气响应措施，起不到实时监督效果。还有的企业租用别人的厂房后，自己安装电能表，导致电力部门无法获得企业的实际用电量，因此，如何实时地监测企业的用电量成为我们亟待解决的问题。

3  物联网技术在实时监测企业用电量中的应用

物联网技术被誉为IT产业的第三次革命，它的核心技术包括传感器技术和嵌入式技术，它可以通过传感设备，按照约定的协议，将我们需要的设备连接到网络内，获取相关的数据。物联网技术在很多行业得到了广泛的应用，因此，我们利用物联网技术设计了一套企业用电量实时监测系统，可以帮助环保部门实时掌握企业的用电信息。

该系统由硬件和软件两部分构成，能够实现对企业用电量的实时监测，并且安装方便，不用改动企业原有的用电线路。软件功能强大，免安装，可以随时采集到企业三相电有功总电量，并可以将数据导出为Excel文件进行保存，以便日后查询统计。

3.1  系统硬件部分

企业用电量实时监测系统的硬件部分包括：电流互感器（可选）、三相电能表（可选）、无线采集器、服务器（可选）、计算机、连接线等。系统连接图如图1所示。

3.1.1  电流互感器

在系统硬件的安装过程中，企业用户使用的额定电流超过了电能表的量程（一般是0～100A），就必须根据线路电流的大小加装电流互感器，如果在电能表量程范围内就不用加装。

3.1.2  三相电能表

企业用电规格多为380V的三相电，所以使用的都是三相电能表，在本系统中要求三相电能表必须具备RS485接口，才能实现与无线采集器连接进行数据的采集，所以如果企业安装的三相电能表具备RS485接口，并且支持DL/T 645-1997（2007）协议，就可以直接使用，如果不具备就必须更换。

3.1.3  无线采集器

无线采集器属于DTU（Data Transfer unit，数据传输单元）设备，内部装有SIM数据流量卡，通过RS485通讯电缆连接到三相电能表的RS485接口，将电能表传过来的串口数据转换为IP数据，然后通过GPRS网络将IP数据传输到服务器。无线采集器需要用到220V的电源，可以在三相电能表中取电，无线采集器通过本身的序列号与电能表的表号形成唯一配对标识来确定不同用户。一个采集器可以根据用户需求同时接入多个电能表，最大值可达64个。因为采集器采集和发出的信号数据具有专一性，仅为实时用电量，所以每月耗费的数据流量较少，产生的流量费也较低。

3.1.4  服务器

需要把系统的汇聚数据软件部分配置到服务器端，也可以自己不建立服务器，而向服务商租用服务器。

3.1.5  计算机

需要把系统终端接收数据的软件部分安装到计算机上，计算机必须能够接通网络。

3.1.6  连接线

连接线主要是RS485的通讯电缆、连接电能表和互感器的铜线等。

3.2  软件部分

本系统软件分为两部分，分别为负责各个节点数据接收及数据转换的服务器端软件和负责数据查询统计分析的客户端软件，分别安装在服务器端和用户计算机端。客户端软件界面友好，可以根据电能表表号和数据采集器的序列号组合来确定唯一企业用户，客户可以随时或定时将用电量数据以Excel文件形式进行保存分析，分析出企业常态的小时用电量、日用电量、周用电量、月用电量等，在错峰生产以及重度污染天气应急响应措施时段，可以通过对比实时用电量来及时发现企业是否规范生产，防患于未然。

4  结  论

落实企业错峰生产及重度污染天气应急响应措施是打赢蓝天保卫战的重中之重，各级政府都非常重视，行之有效的监督途径是行动顺利实施的保证。本文通过利用物联网技术建立的企业用电量实时监测系统很好地解决了对企业生产行为实时监督的问题，本套系统还可以安装在企业的环保设备端，用于平时对环保设备运行情况的监测，相较于其他的监督途径，具备投资小、建设快、效率高等优点，具有较高的经济价值，适合在行业内推广应用。

参考文献：

[1] 新华社.政府工作报告（全文） [EB/OL].（2017-03-16）.http：//www.gov.cn/premier/2017-03/16/content_5177940.htm.

[2] 赵录.浅谈企业重污染天气应急响应工作 [J].天津冶金，2017（S1）：73-76.

[3] 李华松.我國重污染天气应急管理的问题与对策 [J].环境与发展，2018，30（1）：42+45.

[4] 冯鑫，党幼云，向乾，等.基于物联网的电量采集及分析系统设计 [J].陕西电力，2014，42（2）：80-84.

作者简介：姚立峰（1978-），男，汉族，山东德州人，总经理，毕业于吉林工业大学，计算机应用及维护专业，研究方向：计算机及网络通讯方面的技术及管理。