CN211628078U - 一种环境治理过程监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的一种环境治理过程监控系统，它包括依次连接的现场数据采集模块、数据存储与传输模块、云端数据处理平台以及云端监管平台，所述云端数据处理平台包括数据接收模块、数据判别模块、数据分析模块和数据处理模块，所述云端监管平台包括权限管理模块、模型计算模块、指令管理模块、流程处理模块、数据监控模块和数据统计模块。本实用新型依托无线通信技术、物联网技术、电力参数传感技术、数据传输技术、云计算，24小时不间断采集企业总进线回路、企业生产设备用电回路、企业污染治理设备用电回路的用电数据，及时发现环保治理设备异常工作的情况；实时监控限产和停产整治企业的生产状态。

Description

一种环境治理过程监控系统

技术领域

本实用新型涉及智慧环保用电监控技术领域，尤其涉及一种环境治理过程监控系统。

背景技术

在工业化的过程中，发达国家走过先污染后治理的发展道路，发展中国家则采用以牺牲环境为代价的发展模式，从而加剧了环境污染和生态危机。我国目前还处于工业化的发展阶段，多数行业依然是高消耗、高产出、高排放的发展模式，生态恶化、污染加剧的态势相当严峻。因此，为了保护生态环境，国家自2007年起开始实施污染源在线监测方案，各地环保部门陆续建立起了污染源在线监测监控系统。

但是随着工作的展开和时间的推移，人们发现仅仅只有少数有组织排放的规模化大企业纳入了自动监控，对绝大多数中小企业依然缺乏监管手段，并且在重污染天气下缺乏应急响应和对停产、限产、错峰生产企业的有效监控手段。在监察人员有限，监察力度要求又非常大的情况下，无法避免漏查等问题。

为了贯彻落实三大攻坚战中“打好污染防治攻坚战，坚持方向不变、力度不减，突出精确治污、科学治污、依法治污，推动生态环境质量持续转好”的要求，研究一套依托创新的物联网和大数据技术，全面监控各排污企业是否存在偷排、减排、漏排等情况的监管系统势在必行，真正做到将污染扼杀在摇篮里，从源头控制污染物的产生，助力实现对排污企业的差别化、精准化和精细化管理。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种环境治理过程监控系统，运用无线通信技术、物联网技术、电力参数传感技术、数据传输技术、云计算、大数据分析，对重点污染源工业企业的总用电情况以及工艺生产设备和污染治理设备的用电情况、运行工况进行24小时不间断监控,及时发现污染治理设备未正常工作的情况以及企业停限产期间的违规生产情况。同时有效解决数据真实有效的问题，排除数据弄虚作假的可能性，提高监控的真实性和准确性。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种环境治理过程监控系统，它包括依次连接的现场数据采集模块、数据存储与传输模块、云端数据处理平台以及云端监管平台，所述云端数据处理平台包括数据接收模块、数据判别模块、数据分析模块和数据处理模块，所述云端监管平台包括权限管理模块、模型计算模块、指令管理模块、流程处理模块、数据监控模块和数据统计模块。

优选地，所述现场数据采集模块包括电压互感器、电流互感器、穿刺夹、磁钢、智能电气仪表、Lora无线通讯模块、RS485通讯接口和红外通讯模块，Lora无线通讯模块的输出端、RS485通讯接口的输出端、红外通讯模块的输出端与所述数据存储与传输模块的输入端相连接。

优选地，所述数据存储与传输模块包括32位高性能ARM处理器组成、Lora无线通讯模块、全网通4G通讯模组、RS485通讯接口、以太网接口、LCD显示屏和嵌入式软件，全网通4G通讯模组的输出端通过Lora无线通讯与云端数据处理平台的输入端相连接。

优选地，所述数据判别模块用于对企业用电数据的真实性进行判别与筛选，然后将筛选后的结果传输至数据分析模块；数据分析模块用于对企业用电数据进行分析，并将分析结果传输至数据处理模块；数据处理模块用于对数据分析模块形成的分析结果和企业用电数据进行高效处理，存储到数据库中。

优选地，所述权限管理模块用于根据数据上传到不同节点指定不同的管理员；所述模型计算模块用于企业生产设备功率阈值、企业生产设备用电阈值、企业生产设备状态持续时间、企业污染治理设备功率阈值、企业污染治理设备用电阈值、企业污染治理设备状态持续时间、企业用电阈值、电气参数阈值、污染物排放结果阈值的设置；所述指令管理模块用于创建控制指令，并向云端数据处理平台发送控制指令，云端数据处理平台根据指令管理模块下发的控制指令执行，控制指令包括生产指令、停产指令、限产指令、电气故障指令、设备异常指令、企业用电指令、分级分时异常提醒指令；所述流程处理模块用于异常流程的处理，包括任务派发、任务处理、异常申报、异常审核及退回；所述数据监控模块用于对企业用电情况、企业生产设备运行工况、企业污染治理设备运行工况、企业异常情况、流程处理进度、现场数据采集模块数据通信状态进行实时监控；所述数据统计模块用于对企业用电数据、企业异常数据、现场数据采集模块数据通信状态，按照时间、区域、行业、企业、设备类型进行统计，并输出统计结果。

优选地，所述控制指令包括生产指令、停产指令、限产指令、电气故障指令、设备异常指令、企业用电指令和分级分时异常提醒指令。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型依托无线通信技术、物联网技术、电力参数传感技术、数据传输技术、云计算，环保部门可以远程集中监控现场设备的实时运行信息，实现环保监察从人防到技防、从计划监察到状态监察、从事后处罚到事前预警的转变。依靠大数据精准执法，避免因环保监察人员主观因素造成的执法偏差。减少环保监察人员的交流核查及现场检查的频次，形成长效机制，提高政府部门的工作效率；

（2）本实用新型依托大数据技术，环保部门可以实时掌握企业生产情况、污染治理设备工况，解决各类工业企业的污染治理设备工况以及在重污染天气下，各类工业企业的停产整顿和限产减排情况的精准分析问题；

（3）本实用新型将设备实际运行工况与预测结果进行比对，有效解决数据真实有效的问题，排除数据弄虚作假的可能性，解决传统全过程监测存在造价维护成本高、停电施工生产影响大、环节多数据易篡改等难题，提升环境监管的信息化、智能化水平；

（4）本实用新型通过监控工业企业生产设备以及污染治理设备的运行过程，从结果监控提前介入到过程监控，实现预警预控的管理模式，从源头控制污染的产生，真正做到将污染扼杀在摇篮里，助力实现对排污企业的差别化、精准化和精细化管理；

（5）本实用新型通过对工业企业生产数据、污染治理数据关联分析，及时发现异常并实时提醒，规范企业运行，降低设备宕机的风险，同时避免企业因非主观意识造成处罚以及因过度治理造成浪费；

（6）本实用新型可以与已经建立的系统进行对接，在原先的结果监管的基础上，从“用电监管”的角度实现全过程监控，形成更加完整的环保监管体系。

附图说明

图1为本实用新型的功能组成示意图。

其中：

数据采集模块1、数据存储与传输模块2、云端数据处理平台3、数据接收模块31、数据判别模块32、数据分析模块33、数据处理模块34、云端监管平台4、权限管理模块41、模型计算模块42、指令管理模块43、流程处理模块44、数据监控模块45、数据统计模块46。

具体实施方式

为更好地理解本实用新型的技术方案，以下将结合相关图示作详细说明。应理解，以下具体实施例并非用以限制本实用新型的技术方案的具体实施态样，其仅为本实用新型技术方案可采用的实施态样。需先说明，本文关于各组件位置关系的表述，如A部件位于B部件上方，其系基于图示中各组件相对位置的表述，并非用以限制各组件的实际位置关系。

实施例1：

参见图1，图1绘制了本实用新型的结构示意图。如图所示，本实用新型涉及的一种环境治理过程监控系统，它包括依次连接的现场数据采集模块1、数据存储与传输模块2、云端数据处理平台3以及云端监管平台4，所述现场数据采集模块1的输出端与所述数据存储与传输模块2的输入端相连接，所述数据存储与传输模块2的输出端与所述云端数据处理平台3的输入端相连接，所述云端数据处理平台3的输出端与所述云端监管平台4的输入端相连接；所述云端数据处理平台3包括数据接收模块31、数据判别模块32、数据分析模块33和数据处理模块34，所述云端监管平台4包括权限管理模块41、模型计算模块42、指令管理模块43、流程处理模块44、数据监控模块45和数据统计模块46。

现场数据采集模块1主要由电压互感器、电流互感器、穿刺夹、磁钢、智能电气仪表、Lora无线通讯模块、RS485通讯接口、红外通讯模块等硬件设备组成，采集全电力参数测量（电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率）、电压及电流不平衡度、电压、电流2-31次分次谐波测量及总谐波含量、正反向有功/无功电能计量、三相电压/电流/功率/合相功率的极大值和极小值及发生时间，并通过470Mhz~510Mhz Lora无线通讯，将采集到的数据传输至数据存储与传输模块2。

数据存储与传输模块2主要由32位高性能ARM处理器、Lora无线通讯模块、全网通4G通讯模组、RS485通讯接口、以太网接口、LCD显示屏等硬件设备和嵌入式软件组成，通过LORA无线接收现场数据采集模块1采集的用电数据，能够就地显示采集的数据，并且本地存储30天数据，全网通4G通讯模组的输出端通过Lora无线通讯与所述云端数据处理平台3的输入端相连接，将数据通过4G以HJ212-2017污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准传输至云端数据处理平台3。

所述云端数据处理平台3包括数据接收模块31、数据判别模块32、数据分析模块33和数据处理模块34，所述数据存储与传输模块2的输出端与所述数据接收模块31的输入端相连接，所述数据接收模块31的输出端与所述数据判别模块32的输入端相连接，所述数据判别模块32的输出端与所述数据分析模块33的输入端相连接，所述数据分析模块33的输出端与所述数据处理模块34的输入端相连接；

数据接收模块31用于接收数据存储与传输模块2传输过来的企业用电数据，并进行解析，然后将解析的结果传输至数据判别模块32；

数据判别模块32用于对企业用电数据的真实性进行判别与筛选，然后将筛选后的结果传输至数据分析模块33；

数据分析模块33用于对企业用电数据进行分析，并将分析结果传输至数据处理模块34；

数据处理模块34用于对数据分析模块形成的分析结果和企业用电数据进行高效处理，存储到数据库中。

权限管理模块41用于根据数据上传到不同节点指定不同的管理员；

模型计算模块42用于企业生产设备功率阈值、企业生产设备用电阈值、企业生产设备状态持续时间、企业污染治理设备功率阈值、企业污染治理设备用电阈值、企业污染治理设备状态持续时间、企业用电阈值、电气参数阈值、污染物排放结果阈值的设置；

所述污染物包括废气污染物、废水污染物、噪音，废气污染物包括以下所列中的一种或几种:含硫化合物（SO2、H2S）、含氮化合物（NO、NO2、NH3）、含碳化合物（CO、VOCs）、光化学氧化剂（O3、H2O2）、含卤素化合物(HCl、HF）、颗粒物（PM2.5、PM10、TSP）、持久性有机污染物、放射性物质；废水污染物包括以下所列中的一种或几种:COD、BOD、NH3-N、TN、TP；

指令管理模块43用于创建控制指令，并向云端数据处理平台发送控制指令，云端数据处理平台根据指令管理模块下发的控制指令执行，控制指令包括生产指令、停产指令、限产指令、电气故障指令、设备异常指令、企业用电指令、分级分时异常提醒指令；

流程处理模块44用于异常流程的处理，包括任务派发、任务处理、异常申报、异常审核及退回；

数据监控模块45用于对企业用电情况、企业生产设备运行工况、企业污染治理设备运行工况、企业异常情况、流程处理进度、现场数据采集模块数据通信状态进行实时监控；

数据统计模块46用于对企业用电数据、企业异常数据、现场数据采集模块数据通信状态，按照时间、区域、行业、企业、设备类型进行统计，并输出统计结果。

参见图1，本实用新型涉及的一种环境治理过程监控系统的监控方法，包括以下内容：

步骤SS1：数据分析模块33将企业生产设备用电回路的用电数据与模型计算模块42设置的企业生产设备功率阈值、企业生产设备用电阈值、企业生产设备状态持续时间进行比对，如果均未超出阈值界限，则判定企业生产设备为未生产状态，否则判定企业生产设备为正常生产状态，生成企业正常生产指令，转入步骤SS2；

步骤SS2：如果现场数据采集模块采集到的企业生产设备用电数据未超过指令管理模块43中设置的停产指令、限产指令指标，则判定企业停产指令、限产指令执行正常，否则判定企业停产指令、限产指令执行异常，转入步骤SS3；

步骤SS3：将现场数据采集模块1采集到的企业污染治理设备用电数据与模型计算模块42设置的企业污染治理设备功率阈值、企业污染治理设备用电阈值、企业污染治理设备状态持续时间进行比对，如果均未超出阈值界限，则判定企业污染治理设备为正常状态，否则判定企业污染治理设备为正常生产状态，转入步骤SS4；

步骤SS4：数据分析模块34将企业总进线回路、企业生产设备用电回路、企业污染治理设备用电回路的用电数据与模型计算模块42设置的企业用电阈值、电气参数阈值、污染物排放结果阈值进行比对，如果均未超出阈值界限，则判定企业为正常状态，否则判定企业为异常状态。

实施例2：

本实用新型还提出一种环境治理过程监控系统的监控方法，包括以下内容：

步骤SS1：数据采集，现场数据采集模块1实时采集企业总进线回路、企业生产设备用电回路、企业污染治理设备用电回路的电气参数，转入步骤SS2；

步骤SS2：数据存储与传输，数据存储与传输模块2将现场数据采集模块1采集到的企业用电数据，经由互联网传输给云端数据处理平台3的数据判别模块32，转入步骤SS3；

步骤SS3：数据判别，数据判别模块32对企业监控数据的真实性进行判别与筛选之后将筛选之后的企业监控数据输出给数据分析模块33，转入步骤SS4；

步骤SS4：数据分析，数据分析模块33将企业生产设备用电回路的用电数据与云端监管平台模型计算模块42设置的企业生产设备功率阈值、企业生产设备用电阈值、企业生产设备状态持续时间、企业污染治理设备功率阈值、企业污染治理设备用电阈值、企业污染治理设备状态持续时间、企业用电阈值、电气参数阈值、污染物排放结果阈值进行比对，同时与云端监管平台模型计算模块42设置的停产指令、限产指令、电气故障指令、设备异常指令、企业用电指令进行比对，判断分析企业是否存在污染治理设备异常、停产异常、限产异常、电气故障、用电异常，转入步骤SS5；

步骤SS5：数据处理，数据处理模块34将企业总进线回路、企业生产设备用电回路、企业污染治理设备用电回路的用电数据、数据分析模块33分析的结果进行高效的数据存储，如果数据分析模块33分析的结果判定为企业为正常生产，则生成企业正常生产指令，否则按照云端监管平台中指令管理模块43创建的分级分时异常提醒指令控制的时间、对象、方式，执行其中的一种或者多种指令，转入步骤SS6；

步骤SS6：将已有的企业总进线回路、企业生产设备用电回路、企业污染治理设备用电回路的用电数据、数据分析模块33分析的结果传输给云端监管平台4，转入步骤SS7；

步骤SS7：云端监管平台4的数据监控模块45可以监控企业用电情况、企业生产设备运行工况、企业污染治理设备运行工况、企业异常情况，并通过模型计算模块42中的数据预测算法对企业用电情况进行预测，预判设备运行状态，实现设备运行状态异常的预警，并将预测结果与设备实际运行工况进行比对，有效解决数据真实有效的问题，排除数据弄虚作假的可能性。同时通过数据统计模块46对数据进行统计并最终输出统计结果。当企业产生异常情况时，异常数据传输至流程处理模块44，进行任务派发、任务处理、异常申报、异常审核及退回的异常流程处理。

以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种环境治理过程监控系统，其特征在于：它包括依次连接的现场数据采集模块、数据存储与传输模块、云端数据处理平台以及云端监管平台，所述云端数据处理平台包括数据接收模块、数据判别模块、数据分析模块和数据处理模块，所述云端监管平台包括权限管理模块、模型计算模块、指令管理模块、流程处理模块、数据监控模块和数据统计模块。

2.根据权利要求1所述的一种环境治理过程监控系统，其特征在于：所述现场数据采集模块包括电压互感器、电流互感器、穿刺夹、磁钢、智能电气仪表、Lora无线通讯模块、RS485通讯接口和红外通讯模块，Lora无线通讯模块的输出端、RS485通讯接口的输出端、红外通讯模块的输出端与所述数据存储与传输模块的输入端相连接。

3.根据权利要求1所述的一种环境治理过程监控系统，其特征在于：所述数据存储与传输模块包括32位高性能ARM处理器组成、Lora无线通讯模块、全网通4G通讯模组、RS485通讯接口、以太网接口、LCD显示屏和嵌入式软件，全网通4G通讯模组的输出端通过Lora无线通讯与云端数据处理平台的输入端相连接。

4.根据权利要求1所述的一种环境治理过程监控系统，其特征在于：所述数据判别模块用于对企业用电数据的真实性进行判别与筛选，然后将筛选后的结果传输至数据分析模块；数据分析模块用于对企业用电数据进行分析，并将分析结果传输至数据处理模块；数据处理模块用于对数据分析模块形成的分析结果和企业用电数据进行高效处理，存储到数据库中。

5.根据权利要求1所述的一种环境治理过程监控系统，其特征在于：所述权限管理模块用于根据数据上传到不同节点指定不同的管理员；所述模型计算模块用于企业生产设备功率阈值、企业生产设备用电阈值、企业生产设备状态持续时间、企业污染治理设备功率阈值、企业污染治理设备用电阈值、企业污染治理设备状态持续时间、企业用电阈值、电气参数阈值、污染物排放结果阈值的设置；所述指令管理模块用于创建控制指令，并向云端数据处理平台发送控制指令，云端数据处理平台根据指令管理模块下发的控制指令执行，控制指令包括生产指令、停产指令、限产指令、电气故障指令、设备异常指令、企业用电指令、分级分时异常提醒指令；所述流程处理模块用于异常流程的处理，包括任务派发、任务处理、异常申报、异常审核及退回；所述数据监控模块用于对企业用电情况、企业生产设备运行工况、企业污染治理设备运行工况、企业异常情况、流程处理进度、现场数据采集模块数据通信状态进行实时监控；所述数据统计模块用于对企业用电数据、企业异常数据、现场数据采集模块数据通信状态，按照时间、区域、行业、企业、设备类型进行统计，并输出统计结果。

6.根据权利要求5所述的一种环境治理过程监控系统，其特征在于：所述控制指令包括生产指令、停产指令、限产指令、电气故障指令、设备异常指令、企业用电指令和分级分时异常提醒指令。

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