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一、系统概述

1、背景

为落实国家和省市关于挥发性有机物(VOCs)深化治理和减排要求,加强涉VOCs企业污染治理设施的监管,依靠智能化和信息化手段,通过采集企业产污设施及治污设施的用电数据,实现对产污治污设施运行工况的实时监控,从而实现对企业的精准化和智能化监管,全力推进武义县VOCs污染治理工作。

2、系统服务介绍

环保用电智慧监管系统采用购买租赁服务的方式,提供企业环保用电监控数据,具体点位由目标客户选定,并租用力安科技环保用电监管软件平台。企业环保用电数据的现场监测和数据采集设备,确保采集的监控数据流畅运行所需要增加的中心设备、存储、数据库、平台对接、安装调试、系统集成、技术培训、人工及相关手续等所有外部及机房设施必须符合相关的规范和技术要求并由力安科技负责解决。客户通过每年支付租金的方式来达到使用环保用电监管理系统服务的目的,力安科技负责软件平台的运营和维护升级,并根据客户需求向其他平台(例如:环保一张图大数据平台)推送监控数据,向政府相关平台数据开放。

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二、软件平台

1.平台架构

平台由数据源层、通讯采集层、大数据处理层、平台支撑层和业务应用层五个层次组成,能实现现场数据的汇总、报警管理、统计分析等,远程实时掌握生产设施和治污设施运行状况。为适应未来该系统与其它业务系统之间进行数据交互的增多,系统平台总体架构的设计不仅需要满足现阶段环保用电过程监管及停限产、错峰生产监管业务的需要,更应当具备良好的运算性能和可扩展性,以实现在平台上快速构建不同的业务应用。平台首页显示企业概况,当日停限产企业列表,空气质量统计,企业用电统计,行业/区域异常占比统计,产污设施运行柱状图,治污设施运行柱状图。提供可视化大屏展示。平台应支持视频信号接入,通过视频监控结合系统数据,完善监管手段。

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2.平台部署

环保用电智慧监管系统包括WEB版监控软件和手机APP,其中手机APP应包括安卓版和苹果版。系统平台建设应部署在云端,通过在云端的运行,实现资源和信息共享,采用划拨资源等方式实现平台线性扩展,解决资源共享、平台共享、服务共享等问题。

环保用电智慧监管系统平台.png

3.数据处理

针对海量数据的实时处理、存储和数据分析将是污染治理设施用电监控系统平台建设的关键和性能瓶颈,因此针对海量数据处理需求,平台采用合理的数据库技术分别存储相应的监测数据,提高平台的数据存储和数据处理能力。

4.并发性能

为保证系统平台能够适应未来接入污染源企业、采集数据项、采集频率和使用频率大规模增加的情况,系统使用通讯并发和负载均衡等技术,来提高系统平台的并发性能和高可靠性。

5.基础信息管理功能

可对企业基本信息进行登记、管理;可对现场监测设备进行远程管理,核实登记污染治理设施正常运行情况下的用电情况,更改配置参数、调整采集频率、设置产污、治污设施与现场监测设备的关联关系等;可对所监测设备工况异常报警阈值和判定规则、算法进行设置。

6.数据采集功能

采集数据项按要求包含电压、电流、三相功率、总功率、电能和功率因数等数据项及其对应时间点。

7.用电过程监控功能

实现对污染源企业生产过程及污染治理设施用电数据的采集和监控,采集频率为5-15分钟,采集数据项至少要包含电压、电流、停上电事件等数据项。通过对采集的用电数据进行关联分析、超限分析、停电分析等智能化分析,及时发现治污设备未开启、异常关闭及减速、空转、降频等异常情况。治污设备出现异常情况,平台应自动报警,并能通过图表直观表达异常发生情况。同时支持以手机短信或微信、APP等方式推送至相关人员,及时处理异常情况,并可以查询历史异常信息。

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8.异常申报与审批功能

主要提供企业已知或是无法避免的异常情况发生后,上报对产生原因和采取措施,申报含情况说明、现场图片等资料。环保局主管部门进行申报内容的审核,根据结果应有通过、退回、退回补充等流程。

9.异常督办功能

根据系统平台设置条件,将报警信息推送给执法人员,对严重违法问题进行现场检查和在线督办。

10.数据查询功能

查询监管企业基本信息;可通过地图的形式展现监管企业分布情况;可对各监管企业的生产设备、治理设备的用电数据进行查询。

11.数据统计功能

对安装环保用电监测设备的监管企业数量进行统计,通过平台,经过相应时间采集的多类型数据积累,结合日常监管信息,可得到企业的生产单位能耗、治污能耗,从而能获取有效的节能减排数据,形成有动力能耗监管平台中相关企业的生产、治污、排污的“电力能耗”一本账,推进环保日常监管信息化、智慧型监管的转型。统计分析表单类型包括:单一企业的年、月、日的各生产环节及总用电耗统计表;单一企业年、月、日的电能耗数据的环比、同比分析图和分析统计表;同类型(行业)企业的日、月、年的各环节及总用电耗统计表;同类型(行业)企业年度、月度及日的电能耗数据的环比、同比分析图和分析统计表;自定义选择单个或多个企业的各类统计分析报表;自定义选择单个或多个企业的报警明细和汇总表;

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12.安全管理功能

操作人员需经用户认证后,才能进入界面。可对系统平台用户账号进行管理,合理分配使用权限。系统平台应通过安全等级保护。

13.APP应用

污染治理设施用电智能监控云平台支持Android、ios系统APP,方便用进行行业/企业查询、报警、故障查询,实时监控数据查询,探测器详细信息查询等功能。环保局端、企业端使用的移动APP权限应该不一致,业务数据应用和PC端保持一致。

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14.接口要求

平台端要出具企业或设备接入的详细协议文档,包括接入地址、接入协议、接口demo等,要符合HJ-T212-2017《污染物在线监控(监测)系统数据传输标准》;企业端数据传输要按照TCP/IP的传输协议,能够与其它业务系统进行无缝衔接。

二、企业端采集和传输设备

1.数据采集设备

(1)采集设备支持免停电、免布线安装,支持无线组网,考虑现场环境要求,设备采用最大程度免接线设计。

(2)采集设备取得国家级产品检测机构电磁兼容测试和安规检测合格的报告,需取得相关的CE证书。

(3)符合如下电气参数的采集:

1单表最大支持4路三相回路电气参数采集;

2 各相电流、 电压, 各相及总有功功率、 无 功功率、 功率因数, 正反向有功、 无功电能;

3 总有功电量, 总无功电量;

4 非电气量数据;

5 月最大值最小值记录;

6 三相不平衡度;

7 最少具备 1 路 DI 输入;

8 最大需量及其发生时间;

9 谐波总畸变率;

(4) 采集设备电路板满足“三防” 要求, 产品组装坚固、 零部件无松动。

(5) 采集设备外壳耐腐蚀、 密封性能良好、 表面无裂纹、 变形、 污浊、 毛刺等现象, 表面涂层均匀、 无腐蚀、 生锈、 脱落及磨损现象。

2.数据传输设备

(1) 数据传输设备采用 4G 上传云平台, 数 据上传使用 HJ212 协议, 上行 4G,下行 Lora 无线传输。

(2)数据传输设备支持至少 20 台采集设备。

(3) 数据传输设备壳体坚固、 密封, 以防 水、 灰尘、 腐蚀性气体进入。

(4) 数据传输设备支持本地通过485接口, Modbus-RTU方式的数据转发。

(5) 数据传输设备支持固定 IP 和动态域名解 析方式连接数据中心。

(6 ) 数 据 传 输 设 备 下 行 波 特 率 应 支 持 1200~115200。

三、 规范性引用文件

GB 4793.1 测量、 控制和实验室用电气设备的安全要求 第 1 部分: 通用要求;

GB 50254 电气装置安装工程低压电器施工及验收规范;

GB 50255 电气装置安装工程电力交流设备施工及验收规范;

GB/T 17214 工业过程测量和控制装置的工作条件;

GB/T 17626 电磁兼容 试验和测量技术;

HJ 2000 大气污染治理工程技术导则;

HJ 2015 水污染治理工程技术导则。

四、安装注意事项

1. 数据采集、 存储、 传输

1.1 动力产污、 治污监控数据获取

为确保数据监测采集的稳定、 独立及真实, 所需数据采用直接获取方式, 现场端加装监测采集设备, 通过直采方式对产污设施和治理设施用电端进行数据直接采集。 从设备现场或设备配电室, 在风机、 水泵等产生强电流信号的供电线路上安装数据监测采集设备,将电气信号转换为数字信号直接上传。 现场端加装采集设备, 通过风机、 水泵等监测仪表二次回路转换方式采集数据, 将电气信号直接转换为数字信号上传。 为减少对企业正常生产的影响, 采集设备应当满足不停电安装要求。

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1.2 数据通讯

现场设备采用无线通讯方式, 减少现场施工及维护。

1.3 数据传输

数据传输符合 HJ212 数据接口相关要求。

1.4 信号采集误差要求

由于数字量信号在传输过程中不存在转换误差, 因此对数字量信号采集的误差不做要求。 模拟量信号采集误差控制在 1%以内。

1.5 采集点的选取

采集点应包含企业产污设施用电回路、 治污设施用电回路。 采集点的设置按照企业现场实际情况, 并构架合理的产污、 治污关联关系。

2.1 现场端监测采集设备安装位置要求

(1) 现场端采集设备的安装应避免对企业安全生产和环境造成影响。

(2) 现场端环保治理设备供电开关通常集成在一个专用机柜(如防爆柜) 中, 采集设备应准确安装在对应开关位置, 无强电源引出, 满足防爆柜密闭要求。 无法安装在用户既有柜体内的, 现场需增加防爆箱体, 引出部分应通过 PG 防水接头由金属软管保护。

(3) 现场数据汇集设备应能提供可靠的电力负荷(一级负荷) , 电压波动应该不大于220±15%(V), 安装在户外的应配备完善规范的接地装置和避雷措施或在避雷保护范围内。

(4) 安装的数据汇集设备应有防盗和防止人为破坏的措施。

(5) 安装的数据汇集设备不能位于通讯盲区, 确保上下行数据传输稳定。

2.2 电缆敷设要求

(1) 电缆敷设应横平竖直, 转角处满足转弯半径要求, 不得陡折, 不得斜拉, 施工中不得卷绕, 拧劲。

(2) 电缆应沿管、 孔、 沟、 道敷设, 不得凌空飞线, 不得摊放地面。

(3) 若不得不使电缆横空跨越, 室内应通过槽板、 桥架, 室外可依托钢丝绳, 总之,一要敷设整齐, 二要不使电缆承受拉力。

(4) 电缆在进入屏、 柜后, 应整齐固定, 并做有标准的电缆头。多根电缆并行, 电缆头应呈梯度排列。 每根电缆至少固定两处。

(5) 每根电缆的两端应挂有标牌, 标明电缆去向, 规格等。 芯线应套牌, 标明编号。

(6) 电缆在屏、 柜内敷设时, 应与带电、 发热、 可动部件保持足够的距离。

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