环保用电监控系统初探

苗刚松 马雪梅

摘  要：文章研究目的是介绍推广近年来发源于宿迁市的一种针对工业企业污染源排污环保监管的新型用电监控方法，不同于现有的在线监控方法，其具有简便易行、行之有效的特点。以综述的方法，系统阐述了宿迁市用电监控系统组成、用电异常判断的机理，以及宿迁市应用于环保监管方面取得的成果。用电监控系统对加强监控工业污染源排污、增强企业主体责任、改善环境质量具有积极作用，值得推广应用。

关键词：用电监控;过程监控;环境监管;监测监控

中图分类号：TP274.2       文献标识码：A 文章编号：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

傳统的工业污染源监控方式主要是自动监测，即在污染源企业的排污口安装监测传感器，监测企业废气、废水的排放指标达标情况，如监测废气排放的SO2、NOx、颗粒物等，监测废水排放的COD、总氮、总磷等。因为监测的是末端排放，所以也可称为结果监测。

但是，自动监测往往存在监测指标不全面、数据质量不高等问题，且限于法律法规、政策规定及安装建设成本等多方面因素，当前的自动监测安装、监测的对象主要是重点排污单位。对于面广量多的中小企业，环保监测手段尚处于相对空白且监测不到位的状态，主要依靠人工手段进行检查，无法覆盖到位。

正是基于以上原因，宿迁市生态环境局不断探索，研发了用电监控系统，不再局限于传统的自动监测，而是通过对企业生产设施、治理设施的用电监控，实现过程监控，以保证污染源企业治理设施正常运转，从而保证企业排污结果的达标。

自2017年开始，宿迁市在全市范围内推广应用用电监控系统，宿迁用电监控基本情况如图1所示，已监控企业639家，安装监测点8 562个，监控生产设施2 375处，监控治理设施1 713处。此举极大震慑了企业，促进了企业治污、排污自觉，提升了环保管理水平。

1  用电监控系统简介

用电监控系统，是在污染源企业现场生产设施、治理设施上安装小型化终端采集设备，采集设备的电压、电流、负荷等关键用电参数，通过网关上传至监控平台。监控平台通过对生产设施、治理设施的运行状态的对比分析和关联分析，判断企业治理设施是否正常运行。系统示意图如图2所示。

用电监控系统，从功能上，主要分为污染源企业现场端采集设备和环保用电监控平台两部分。

1.1  污染源企业现场端采集设备

污染源现场端采集设备部分是系统的采集层，包括终端采集设备、网关设备等，主要作用是采集生产设施、治理设施的用电信息（主要是电压、电流、负荷等），将各设施用电信息上传平台。这部分是整个系统的基石，具备十分重要的地位和作用，决定着用电监控系统的成败。根据实践经验，要保证该系统能在污染源企业监测监控中得到顺利推广，现场端采集设备需要满足一些较为特殊的要求：

（1）监测设备需具备无线通讯方式。很多企业厂区范围较大，分布在厂区范围内的生产设施、治污设施有时距离较远。这种情况下，现场采集设备如不能支持无线通讯，可能导致布线距离长的高成本投入。且企业现场环境复杂，在现场进行布线、打孔等施工操作，也容易带来触电等安全隐患。

（2）监测设备采用非停电安装模式。很多企业是流程化生产或连续生产的企业，企业不可能停止生产设施来来安装监测设备。为了提高现场采集设备的安装效率，一般需要采用非停电安装方式，不能影响企业的正常生产运营。

（3）监测设备要具备停电告警功能。企业生产设施、治理设施很可能会遭遇停电，从而导致监测设备停电。监测设备需在停电后，将停电信息上报以进行告警，从而使系统平台能对现场设施的工作状况进行准确的判断。

（4）监测设备成本要求较低。传统监测方法，监测点成本过高，对于企业来说是个很大的负担，这也是其早期不能进行大面积推广应用的原因之一。所以，系统大规模覆盖推广的关键，在于设备的成本，必须能最大程度地减轻企业负担。在宿迁，大多数企业的监测点在20个以内，企业每年的总费用支出不超过1万元，企业负担较轻，所以推广阻力较小。

1.2  环保用电监控平台

环保用电监控平台部分是系统的软件部分，主要作用是对系统现场端采集设备上传的数据进行展示及分析处理。监控平台需要包括以下几部分内容：

（1）环保局监管平台。这是给环境管理部门应用的监管平台，环境管理部门通过平台监控企业生产设施、治理设施状态，对数据进行分析处理，及时发现设施运行异常，并通过微信、短信、APP等方式将异常信息发送给环境监管人员。

（2）企业自治平台。需要给企业提供一个平台，供企业查询查看自身生产设施、治理设施用电状况，这样企业可以及时发现自身设施问题，自查自纠，加强管理，从而提升企业环保主体意识。

（3）手机APP及应用。用电监控系统，需要支持环保执法人员的现场检查工作，因此，必须支持手机端APP或其他应用，支持移动办公。

（4）企业备案系统。这是平台的企业基础数据系统，企业的基本信息、生产设施信息、治理设施信息、生产设施和治理设施之间的配比关系、设施阈值设定都在该系统中。这个系统常提供给施工建设单位，由他们对企业的基础信息进行录入和设置。

2  用电异常判断机理

用电监控系统运行过程中，首先需要将企业的生产设施、治理设施划分为生产单元和治污单元，其次将生产单元、治污单元之间的关系进行相对应的配置，以明确其中的相互关系，最后根据系统内置的分析模型对企业设施用电状况进行分析判断，详解如下。

2.1  划分生产、治理设施生产单元

对于一个企业来说，无论是生产设施还是治理设施，都不是单一的设备，而是一组设备的集合。所以首先需要将生产设施、治理设施的集合进行划分，分组为生产单元和治污单元。如此，生产单元和治污单元均分别包含多个生产设备或治污设备。比如，锅炉单元是生产单元，里面可包含有多台送风机;锅炉废气治理单元是治污单元，里面含有多台循环水泵。

2.2  配置生产、治理设施之间关系

治理设施用于治理生产设施产生的污染，但是治理设施之间、治理设施与生产设施之间的关系比较复杂，存在主备、一对一、一对多、多对一等多种配置关系，所以在系统中正式运行之前，必须在系统中对生产设施、治理设施之间的相互关系进行正确的配置。

2.2.1  设置单元之间的主备关系

对于有些治污设施来说，為保障排污处理，需要配备备用的治污单元。这时需要在系统中设置主备关系。

2.2.2  设置单元之间的配置关系

生产单元和治污单元之间的一对一、一对多、多对一的配比关系如下：

一对一：指一个生产单元对应一个治理单元;

一对多：指一个生产单元对应多个治理单元，如一个生产车间可对应废气处理单元和一个废水处理单元;

多对一：指多个生产单元对应一个治理单元，如多个车间的生产单元的废水全部集中到一个治理单元进行处理。

实际上，污染源企业内部存在多个生产单元和多个治理单元，是多对多的关系。按照以上进行一对一、一对多及多对一关系配比后，即可以将企业内生产单元、治理单元复杂的多对多关系，分解成相对简单的一对一、一对多及多对一关系。

2.3  设置用电异常判断分析模型

2.3.1  设施启停状态分析模型

用电监管系统的一个重点是判断生产、治理设备是处于正常开启状态还是处于停电停机状态，所以需要系统设置启停阈值，以进行相关的判断。

系统可对每个生产设备、治污设备设置启停阈值，并可根据企业设施连续运行状态进行启停阈值的分析，自动生成启停阈值。当设备功率低于该阈值、并且满足一定的时间长度要求时，即可判断该设备处于停机状态。

2.3.2  治理设施低负荷运行模型

如生产设施的实际功率在正常生产五日平均值20%左右，但治污设施的实际功率低于额定功率的10%或正常治污功率五日平均值20%以下，则可判断治污设施处于低负荷运行状态。

系统根据各种分析模型，对企业生产设施、治理设施用电状况进行判断，如判断用电异常系统即进行告警，环保监察部门再通过现场检查和人工分析审核等方式，对企业设施运行状态和异常情况进行最终判断。

3  结  论

该系统在宿迁市的应用经验表明，使用用电监控系统是一种简便易行、行之有效的的企业排污环保监控方法。宿迁市生态环境局自2017年研发及应用用电监控系统以来，排污企业主体责任感明显增强，环境监测监控能力明显提升。2019年通过用电工况监测，处罚违法企业17家，处罚金额176万元，取得了良好的环保督察效果。

下一步宿迁市将逐步深化用电监控系统的应用，将用电过程监控与在线结果监控进行整合，打造生态环境全过程立体监控体系。并将用电监控逐步应用于中小企业，扩大环保监测监控范围，实现环保监测监控的广覆盖。用电监控系统作为新型环保监测监控工具，未来必能成为我国环境保护的利器。

参考文献：

[1] 欧阳莎茜.运用大数据制定园区安全环保用电策略的实例分析 [D].成都：西南交通大学，2017.

[2] 邓志刚，刘同银，申支农，等.环保水处理厂优化工业用电方案的探讨 [J].轻工科技，2017，33（2）：59+61.

作者简介：苗刚松（1976.12—），男，汉族，江苏沭阳人，中级工程师，本科，研究方向：环境保护、环境信息化。