基于用電規(guī)律的污染企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)監(jiān)控方法分析

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：在霧霾嚴(yán)重時(shí)期，部分地方政fu會(huì)要求污染企業(yè)采取關(guān)停措施，以減少污染物的排放。但某些污染企業(yè)為追求經(jīng)濟(jì)利益，在被要求關(guān)停期間仍然違規(guī)生產(chǎn)，由于其生產(chǎn)行為具有較高的隱蔽性，環(huán)保部門難以判定其是否在存在違規(guī)生產(chǎn)行為，同時(shí)也無法準(zhǔn)確掌握違規(guī)生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)時(shí)段，這嚴(yán)重阻礙了環(huán)保督查工作的開展。本文針對(duì)上述問題，給出了種污染企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)監(jiān)控方法。該方法基于污染企業(yè)的日用電量與日用電大負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)污染企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)行為的研判。另外，該方法還基于污染企業(yè)的用電負(fù)荷數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)污染企業(yè)生產(chǎn)時(shí)段的分類。該方法為相關(guān)部門準(zhǔn)確的掌握污染企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)律提供了有效的技術(shù)手段。本文利用污染企業(yè)的用電負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)對(duì)該方法進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明該方法有效可行。

關(guān)鍵詞：霧霾；污染企業(yè)；用電規(guī)律；違規(guī)生產(chǎn)；監(jiān)控方法

0引言

近年來，我中東部地區(qū)冬季霧霾頻發(fā)，這對(duì)人體健康和交通運(yùn)輸造成了極為不利的影響。研究表明，污染企業(yè)的排放物是導(dǎo)致霧霾形成的主要因素之，為減輕霧霾程度，多地政fu在霧霾嚴(yán)重時(shí)期均對(duì)污染企業(yè)采取了關(guān)停措施。但有部分污染企業(yè)為追求經(jīng)濟(jì)利益，在收到停產(chǎn)通知后，仍采用隱蔽的方式進(jìn)行違規(guī)生產(chǎn)。由于在霧霾高發(fā)區(qū)域污染企業(yè)數(shù)量較多且其生產(chǎn)活動(dòng)隱蔽性高，這給相關(guān)部門的環(huán)保督查工作造成了很大困難。

污染企業(yè)的用電規(guī)律可以較為直觀的反映其生產(chǎn)行為。目前，用電信息采集系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)電壓、電流、用電量等信息的采集與存儲(chǔ)，這為掌握污染企業(yè)的用電規(guī)律提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本文基于污染企業(yè)的用電規(guī)律，提出了種污染企業(yè)生產(chǎn)行為監(jiān)控方法，通過該方法不但可以判斷污染企業(yè)生是否違規(guī)生產(chǎn)，還能掌握其具體生產(chǎn)時(shí)間段，這為相關(guān)部門的環(huán)保督查工作提供了有力支撐。

1關(guān)停污染企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)研判

當(dāng)污染企業(yè)被關(guān)停時(shí)，其用電量明顯低于正常生產(chǎn)期間的用電量。根據(jù)該規(guī)律，本文基于污染企業(yè)的日用電量與日用電量設(shè)定閾值定義其用電量系數(shù)如（1）式所示。

（1）式中，E_d為該污染企業(yè)在被要求關(guān)停期間某天的用電量；Eset為日用電量設(shè)定閾值，其定義如（2）式所示。

Eset=aEavg

（2）式中，Eavg為某污染企業(yè)在正常生產(chǎn)期間的日均用電量，其計(jì)算方法如（3）式所示；a為取值范圍為（0,1）的常數(shù)，其取值越小則用電量系數(shù)k越大。

（3）式中為正常生產(chǎn)期間該污染企業(yè)在統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)第天的用電量，為統(tǒng)計(jì)周期的天數(shù)，般統(tǒng)計(jì)周期取30天。

當(dāng)污染企業(yè)在被關(guān)停期間某天的用電量系數(shù)k滿足（4）式時(shí)，即其當(dāng)天的用電量超過設(shè)定閾值E 時(shí)，則判定其違規(guī)生產(chǎn)，且k值越大則說明該污染企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)的可能性越大。

K> 1

在被關(guān)停期間，有些污染企業(yè)的日用電量雖然不大，但其在短時(shí)間的用電負(fù)荷仍然較大，如圖1所示，顯然此時(shí)只采用（4）式來判斷其是否違規(guī)生產(chǎn)已經(jīng)不夠合理。

圖1 某污染企業(yè)日負(fù)荷曲線

為避免上述現(xiàn)象，基于污染企業(yè)的日用電大負(fù)荷與用電負(fù)荷設(shè)定閾值定義其用電負(fù)荷系數(shù)I，如（5）式所示。

（5）式中，Pm為該污染企業(yè)在被要求關(guān)停期間某天的用電負(fù)荷zui大值；Pset為用電負(fù)荷設(shè)定閾值，其定義如（6）式所示。

Pset=ßPmax

（6）式中，Pmax為某污染企業(yè)在正常生產(chǎn)期間的zui大用電負(fù)荷，其計(jì)算方法如（7）式所示；ß為取值范圍為（0,1）的常數(shù)，其取值越小則用電負(fù)荷系數(shù)I 越大。

Pmax=max（P₁，P₂ ，…P_N）

（7）式中，P_i為正常生產(chǎn)期間該污染企業(yè)在統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)第1天的zui大用電負(fù)荷；P₂為正常生產(chǎn)期間該污染企業(yè)在統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)第2天的zui大用電負(fù)荷；P_N為正常生產(chǎn)期間該污染企業(yè)在統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)第N天的大用電負(fù)荷，般統(tǒng)計(jì)周期取30天。

當(dāng)污染企業(yè)在被關(guān)停期間某天的用電負(fù)荷系數(shù)l滿足（8）式時(shí)，即其當(dāng)天的大用電負(fù)荷超過設(shè)定閾值Pset時(shí)，則判定其違規(guī)生產(chǎn)，且l值越大則說明該污染企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)的可能性越大。

l＞1

在被關(guān)停期間，有些污染企業(yè)的用電負(fù)荷雖然較低，但其生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致日用電量仍然較大，如圖 2所示，顯然此時(shí)只采用（8）式來判斷其是否違規(guī)生產(chǎn)已經(jīng)不夠合理。

圖2某污染企業(yè)日負(fù)荷曲線

綜上所述，本文將（4）式與（8）式相結(jié)合，來判斷污染企業(yè)是否在被關(guān)停期間違規(guī)生產(chǎn)，即當(dāng)某污染企業(yè)在某日的用電量系數(shù)K與用電負(fù)荷系數(shù)L滿足（9）式時(shí)，則判定該污染企業(yè)在當(dāng)日違規(guī)生產(chǎn)。

K＞1或l＞1

2生產(chǎn)時(shí)段類型分析

本節(jié)根據(jù)違規(guī)生產(chǎn)污染企業(yè)的用電負(fù)荷特征將其生產(chǎn)時(shí)段類型分為白天生產(chǎn)型、夜間生產(chǎn)型以及不確定型三類，以便于相關(guān)部門更為準(zhǔn)確的掌握污染企業(yè)的違規(guī)生產(chǎn)規(guī)律。

定義尹為違規(guī)生產(chǎn)污染企業(yè)的晝夜用電量比值，如（10）所示，

（10）式中，P_i為用電信息采集系統(tǒng)在白天第i個(gè)采集時(shí)刻所采集的某污染企業(yè)用電負(fù)荷值；P_j為用電信息采集系統(tǒng)在夜間第j個(gè)采集時(shí)刻所采集的該污染企業(yè)用電負(fù)荷值；N_d為用電信息采集系統(tǒng)在白天采集用電負(fù)荷的次數(shù)；N_n為用電信息采集系統(tǒng)在夜間采集用電負(fù)荷的次數(shù)。般情況下用電信息采集系統(tǒng)在每個(gè)整點(diǎn)時(shí)刻采集次用電負(fù)荷，即每天采集24次用電負(fù)荷。本文將6時(shí)30分-17時(shí)30分之間定義為白天，其余時(shí)間段定義為夜間，因此，N為11，N值為13。

當(dāng)求得某違規(guī)生產(chǎn)污染企業(yè)的晝夜用電量比值P后，可根據(jù)表1確定該污染企業(yè)的生產(chǎn)時(shí)段類型。

表1生產(chǎn)時(shí)段類型劃分

白天生產(chǎn)型污染企業(yè)的大部分用電量發(fā)生在白天，即其違規(guī)生產(chǎn)行為大部分發(fā)生在白天。夜間生產(chǎn)型污染企業(yè)則相反，其違規(guī)生產(chǎn)行為大部分發(fā)生在夜間。不確定型污染企業(yè)的違規(guī)生產(chǎn)行為在白天和夜間均有定比例，且相差不明顯。3種類型污染企業(yè)的典型日負(fù)荷曲線如圖3-5所示。

3具體流程

本文所提出的污染企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)監(jiān)控方法具體流程如圖6所示。

圖3 白天生產(chǎn)型污染企業(yè)典型日負(fù)荷曲線

圖4 夜間生產(chǎn)型污染企業(yè)典型日負(fù)荷曲線

圖5 不確定污染企業(yè)典型日負(fù)荷曲線

圖6流程圖

4方法驗(yàn)證

本文用以往核查出的違規(guī)生產(chǎn)污染企業(yè)的歷史數(shù)據(jù)對(duì)本方法進(jìn)行驗(yàn)證（a均取0• 2），結(jié)果表明本方法的準(zhǔn)確率可達(dá)86％以上，可見本方法有效可行，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

造成本方法有定誤判率的主要原因是：某些污染企業(yè)關(guān)停后，仍會(huì)存在部分生活用電，從而造成本方法將其誤判為違規(guī)產(chǎn)品。

5 安科瑞環(huán)保用電監(jiān)管云平臺(tái)介紹

5.1 概述

家推進(jìn)打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，打好碧水保衛(wèi)戰(zhàn)，打勝凈土保衛(wèi)戰(zhàn)，加快生態(tài)環(huán)境保護(hù)、建設(shè)美麗中，各省市結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)政策，也相繼頒布有關(guān)污染治理設(shè)施用電監(jiān)管平臺(tái)等相關(guān)政策。針對(duì)企業(yè)內(nèi)的環(huán)保設(shè)施、設(shè)備運(yùn)行狀況作出檢測(cè)控制，發(fā)揮環(huán)保設(shè)備的作用，提高使用效率，并為政fu部門能夠動(dòng)態(tài)掌握治污治理執(zhí)行情況和異常預(yù)警提供支持，安科瑞憑借監(jiān)控領(lǐng)域里多年的技術(shù)力量和豐富經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新研發(fā)了Acrel-3000環(huán)保設(shè)施用電監(jiān)管云平臺(tái)，依托快速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電力參數(shù)傳感技術(shù)，實(shí)時(shí)采集企業(yè)總用電、工藝生產(chǎn)設(shè)備用電、污染治理設(shè)施設(shè)備用電等數(shù)據(jù)，通過設(shè)施運(yùn)行停車分析、越限分析、停/限產(chǎn)分析、工藝關(guān)聯(lián)分析等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)保治理設(shè)施、設(shè)備等未開啟、空轉(zhuǎn)、減速、降頻以及異常關(guān)閉等未正常工作的情況；同時(shí)，通過數(shù)據(jù)分析，還可以實(shí)時(shí)監(jiān)控限產(chǎn)和停產(chǎn)整治企業(yè)運(yùn)行狀態(tài)。

5.2 平臺(tái)結(jié)構(gòu)

5.3 平臺(tái)主要功能

5.3.1平臺(tái)登錄

在瀏覽器打開云平臺(tái)鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進(jìn)行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。

5.3.2平臺(tái)頁(yè)

平臺(tái)頁(yè)顯示企業(yè)概況，用電統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)污設(shè)施運(yùn)行柱狀圖，治污設(shè)施運(yùn)行柱狀圖，如圖所示：

企業(yè)概況

顯示接入的企業(yè)數(shù)，設(shè)備數(shù)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)位數(shù)，治污設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀況和停產(chǎn)限產(chǎn)的異常狀況等信息。

用電統(tǒng)計(jì)

以曲線圖的方式展示企業(yè)昨日和今日用電情況。

產(chǎn)污設(shè)施運(yùn)行柱狀圖

顯示昨日和今日產(chǎn)污設(shè)施按小時(shí)運(yùn)行數(shù)的柱狀圖。

治污設(shè)施運(yùn)行柱狀圖

顯示昨日和今日治污設(shè)施按小時(shí)運(yùn)行數(shù)的柱狀圖。 

5.3.3 實(shí)時(shí)監(jiān)控

采集現(xiàn)場(chǎng)用電信號(hào)，可以查看企業(yè)、車間設(shè)備、監(jiān)測(cè)點(diǎn)各級(jí)的統(tǒng)計(jì)情況，包括生產(chǎn)狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、電流、電壓、用電、功率等，默認(rèn)顯示昨日/今日曲線，可選擇具體的時(shí)間并生成曲線，其中用電和功率曲線中包含設(shè)置的設(shè)備啟停閥值，企業(yè)整體用電中顯示企業(yè)停產(chǎn)的閾值。

根據(jù)設(shè)置的啟停閾值，判斷生產(chǎn)時(shí)間和治污設(shè)施運(yùn)行時(shí)間是否吻合，與停產(chǎn)限產(chǎn)計(jì)劃是否有時(shí)間沖突，如圖所示：

5.3.4異常實(shí)時(shí)報(bào)警

通過關(guān)聯(lián)分析、超限分析、啟停時(shí)間分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)保治理設(shè)備未開啟、異常關(guān)閉及減速、空轉(zhuǎn)、降頻等異常情況，同時(shí)通過數(shù)據(jù)分析還可以實(shí)時(shí)監(jiān)控限產(chǎn)和停產(chǎn)企業(yè)整治企業(yè)運(yùn)行狀態(tài)，如圖所示：

5.3.5統(tǒng)計(jì)分析

產(chǎn)污分析

統(tǒng)計(jì)企業(yè)/行業(yè)在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)的產(chǎn)污數(shù)量。

減產(chǎn)減排分析

統(tǒng)計(jì)企業(yè)在污染日、非污染日的負(fù)荷對(duì)比，以小時(shí)為單位展示功率曲線。

企業(yè)用電監(jiān)控

可查詢企業(yè)/行業(yè)的日功率曲線，默認(rèn)是今日/昨日對(duì)比，可選擇對(duì)比的日期。能耗報(bào)

表統(tǒng)計(jì)企業(yè)/行業(yè)在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)的用電量，可按日/月/年進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

5.3.6移動(dòng)端APP

環(huán)保用電監(jiān)管云平臺(tái)支持Android、ios系統(tǒng)APP，方便用進(jìn)行行業(yè)/企業(yè)查詢、報(bào)警、

故障查詢，實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)查詢，分閘操作，探測(cè)器詳細(xì)信息查詢等功能。

5.4產(chǎn)品選型

6 結(jié)語

本文基于污染企業(yè)的用電規(guī)律，提出了種污染企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)監(jiān)控方法。通過該方法不但可以判斷企業(yè)出污染企業(yè)是否違規(guī)生產(chǎn)行為，而且還能給出違規(guī)生產(chǎn)污染企業(yè)的生產(chǎn)時(shí)段。本文利用歷史數(shù)據(jù)對(duì)本算法進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明該方法有效可行，可為相關(guān)部門的環(huán)保督查工作提供有力支撐。接下來，將根據(jù)實(shí)際應(yīng)用效果，對(duì)該方法進(jìn)行改進(jìn)，以進(jìn)步提升其準(zhǔn)確性和實(shí)用性。

【參考文獻(xiàn)】

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• 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.6版.

作者介紹：劉細(xì)鳳，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事工業(yè)絕緣監(jiān)測(cè)的研發(fā)與應(yīng)用。