GPRS节能减排无线应用解决方案
一、节能减排的基本概念
节能减排指的是减少能源浪费和降低废气排放。 我国“十一五”规划纲要提出,“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%。这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措;是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择;是推进经济结构调整,转变增长方式的必由之路;是维护中华民族长远利益的必然要求。
二、目前实现节能减排目标面临的严峻形势
当前,实现节能减排目标面临的形势十分严峻。2006年以来,全国上下加强了节能减排工作,国务院发布了加强节能工作的决定,制定了促进节能减排的一系列政策措施,各地区、各部门相继做出了工作部署,节能减排工作取得了积极进展。但是,2006年全国没有实现年初确定的节能降耗和污染减排的目标,加大了“十一五”后四年节能减排工作的难度。更为严峻的是,2007年一季度,工业特别是高耗能、高污染行业增长过快,占全国工业能耗和二氧化硫排放近70%的电力、钢铁、有色、建材、石油加工、化工等
六大行业增长20.6%,同比加快6.6个百分点。与此同时,各方面工作仍存在认识不到位、责任不明确、措施不配套、政策不完善、投入不落实、协调不得力等问题。这种状况如不及时扭转,不仅2007年节能减排工作难以取得明显进展,“十一五”节能减排的
总体目标也将难以实现。国家统计局的初步统计数据表明,2007年中国能源消费总量比2006年增长7.8%。2007年我国能源消费总量26.5亿吨标准煤,增幅略有回落,比2006年增幅下降了1.5个百分点。但同时,我国能源消费总量仍然庞大,节能减排形势依然严峻。
三、我国节能减排的目标任务和总体要求
国务院印发的发展改革委会同有关部门制定的《节能减排综合性工作方案》,明确了2010年中国实现节能减排的目标任务和总体要求。
《方案》指出,到2010年,中国万元国内生产总值能耗将由2005年的1.22吨标准煤下降到1吨标准煤以下,降低20%左右;单位工业增加值用水量降低30%。“十一五”期间,中国主要污染物排放总量减少10%,到2010年,二氧化硫排放量由2005年的2549万吨减少到2295万吨,化学需氧量(COD)由1414万吨减少到1273万吨;全国设市城市污水处理率不低于70%,工业固体废物综合利用率达到60%以上。
四、节能减排的具体实施措施
1.首先控制增量,调整和优化结构。要控制高耗能、高污染行业过快增长,加快淘汰落后生产能力,完善促进产业结构调整的政策措施,积极推进能源结构调整,促进服务业和高技术产业加快发展。
2.加大投入,全面实施重点工程。加快实施十大重点节能工程。实施水资源节约项目。加快水污染治理工程建设。推动燃煤电厂二氧化硫治理。多渠道筹措节能减排资金。
3.创新模式,加快发展循环经济。深化循环经济试点,推进资源综合利用,推进垃圾资源化利用,全面推进清洁生产。
4.依靠科技,加快技术开发和推广。加快节能减排技术研发,加快节能减排技术产业化示范和推广,加快建立节能减排技术服务体系,推进环保产业健康发展,加强国际交流合作。
5.夯实基础,强化节能减排管理。建立政府节能减排工作问责制,建立和完善节能减排指标体系、监测体系和考核体系。
6.健全法制,加大监督检查执法力度。完善节能和环保标准,开展节能减排专项执法检查。
7.完善政策,形成激励和约束机制。积极稳妥推进资源性产品价格改革,完善有利于节能减排的财政政策,实行有利于节能减排的税收政策。
8.加强宣传,提高全民节约意识。
9.政府带头,发挥节能表率作用。
五、移动GPRS无线数据传输的原理及系统构成
从目前的无线传输通信市场来看,主流的通信方式有如下几种:微波传输,电台传输,有线传输,无线传输四大类.四种传输方式的优缺点如下表:
| 传输手段 | 数据大小 | 项目扩点 | 优点 | 缺点 | 费用 |
微波传输 | 使用PDH,SDH设备,来进行微波传输. | 数据包一般. | 点较少,只能建设在地势较高地点. | 点对点传输效果好,信息保密性比较强. | 只能作为传输终端,且造价昂贵,维护费用高. | 较高,在几十万到几百万之间. |
数传电台 | 通过数传电台,天线发射以及基站进行传输. | 数据量较大. | 点一般,主要需要建设天线发射基站. | 可多点铺设,点对点传输效果好,具有较强的保密性. | 网络建设比较繁琐,造价以及后期维护费用高,容易收到环境影响. | 高,在几万在几十万之间. |
有线传输 | 通过有线方式,例如光纤方式通过互联网进行数据传输. | 数据量可最大. | 点的数目取决于光纤. | 多种网络接入方式,数据快,实时性较高. | 光纤铺设费用较高,容易收到地理环境影响,且容易受到破坏. | 一般,在几千到几万之间. |
无线传输(包括GPRS,CDMA) | 通过GPRS,CDMA网络来进行小批量数据传输. | 数据量较小. | 点数较多,主要和网络覆盖相关. | 可大范围进行铺设,基本不受地理环境影响,保密性高. | 数据传输量较小,设备比较容易损坏. | 较低,在几百到几千之间. |
GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称,是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务,目的是为GSM 用户提供分组形式的数据业务。具有覆盖面广,高效、低成本的特点。GPRS 是一种新的移动数据通信业务,在移动用户和数据网络之间提供一种连接,给移动用户提供高速无线IP 或X.25 服务。GPRS 采用分组交换技术,每个用户可同时占用多个无线信道,同一无线信道又可以由多个用户共享,资源被有效的利用,数据传输速率高达160Kbps。使用 GPRS 技术实现数据分组发送和接收,用户永远在线且按流量计费,大大降低了服务成本。
中国移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建行业信息采集传输系统,实现信息采集点的无线数据传输具有可充分利用现有网络,缩短建设周期,降低建设成本的优点,而且设备安装方便、维护简单。
整个系统网络层次从底层逐级向上可分为现场层、网络传输层和中心监控层三个层次。
现场层包括数据采集传输仪和各种监测、采样设备。完成数据采集、存储、发送及命令接收等方面的功能。
网络传输层指用于实现数据传输的网络实体,我们采用GPRS无线通讯方式。
中心监控层即监控中心监控平台。它通过网络传输层和现场层相互通讯,交换数据、指令下达,以实现对现场层的集中远程监控。
六、目前各行业无线GPRS应用解决方案
为积极响应我国“十一五”规划纲要中“节能减排”口号,中国移动通信集团目前针对环保行业、通信基站动力环境监测、新能源应用、三表抄表等方面,结合自身优势网络资源,提出对应的行业应用解决方案:污染源在线自动监测系统、基站电能管理控制系统、太阳能供电远程管理控制系统、水电气表行业大客户远程集抄管理控制系统。
6.1 环境污染源在线自动监测系统
针对环境监控的切实需求,本“污染源在线自动监控系统”通过对环境监测、无线通讯、数据库、计算机网络等现代科技的专业整合,能够对工业污染源、大气环境及地表水质等进行自动化监控及综合信息管理。整个系统包括水质监测(主要监测指标为COD、氨氮、PH、流量等)、烟气监测(主要 监测指标为SO2、粉尘、流速等)、视频监控、污染治理设施监控四大部分。
该系统可对主要污染治理设施运行情况进行在线监控、并对污染源排放情况及污染源排放总量进行监控,监控数据自动传输到环保局监控中心;由监控中心的计算机进行数据汇总、整理和综合分析,以便监控中心及时作出管理决策,增加管理力度。
该系统还可通过PDA手机下载监控数据,随时随地掌握各污染处理设施运行状态以及污染源排放情况。也可根据需要将报警信息自动发送到相关人员的手机上。
该系统主要由污染源现场机和MRM 6155 GPRS无线数传终端及监控中心组成。基于中国移动的GPRS无线网络,能够自动长期连续监测记录以电机为动力的各种 污染治理设施的运行状态,能够将COD、氨氮、PH、流量、SO2 等自动监测仪器的数据实时传输到监控中心,具有高性能、高可靠性及抗干扰能力强等特点,具有远程诊断、测试、监管功能,满足环保监控中心与监控点之间的数 据采集和控制。
6.2 通信基站电能管理控制系统
一直以来对通信基站的用电管理普遍不太重视,电费结算主要依靠工人抄表和电力局直接划帐的方式,但实际上基站用电的成本及相关费用支出已经成为公司十分重要的成本支出,每年费用逐年增加。由于基站分布广、供电来源多元化及用电现场的多样性,加之日常对用电成本的管理依据是按电度表的示度电量据实结算,用电现场的电表是电费结算的唯一依据,而它在用电管理中的真实性、准确性、实时性、可靠性及存在的诸多问题都缺乏有效的科学的手段进行监督,给用电管理工作带来了很大的难度。
移动公司加强基站用电管理,实现节能降费将成为今后十分重要的管理工作。建立一支敬业可靠的管理队伍外,更主要是依靠科学技术手段,能对电表实施远程数据采集、抄收、监测的用电综合管理系统。通过系统对数据的科学分析、分类整理,形成相应的管理报表,同时制定相应的有针对性的管理制度,以达到节能降费的目的。
该套远程供电监控系统,对于各个基站的供电情况进行全自动实时监控。能完好解决如下问题:
1) 人工监控所不能解决的供电不正常情况下的报警问题
对于停电情况必须及时报警,这样才能及时检修排除供电故障,提高管理水平。
2) 节约运行成本的问题
① 用先进的技术手段减少人力,提高劳动生产率,节约人力和车辆成本支出;
② 合理安排空调起停和温度设置;
③ 合理安排IC卡充值时间和金额
④ 及时发现偷电行为,减少不正常支出
⑤ 与电业局进行对帐,避免由于电业局抄表错误造成的额外费用支出
该套远程全自动基站供电监测系统采用电能电子计量技术、远程无线数据传输技术、现场数据处理控制技术、软件技术、系统集成技术等多项高新技术构成。
图1 GPRS基站供电远程监测系统框图
图2 基站内监测设备连接框图
系统安装以后可以有效降低空调的不必要开启,节约了能源,为缓解电力紧张状况做出贡献;同时对环境保护做出贡献。
6.3 太阳能供电远程管理控制系统
两次石油危机推动能源价格大幅上升,而化石能源的日渐枯竭使得开发替代能源的工作逐渐提到日程上来。作为无污染、储量最丰富的可再生能源,太阳能的开发利用逐渐受到各方重视。
本系统对太阳能供电系统进行远程管理,通过GSM短信方式实现远程供电、断电及定时控制的功能。并提供PC机远程控制软件。
该控制器置于用电设备、蓄电池组、市电网系统之中,并经通信基站与总控制中心进行信息交互,该装置包括有:信息采集模块、信号处理模块、缓存器、中央控制单元、I/O接口、通信模块、光伏转化模块及提供光能能源的太阳光,是集太阳光能转化为电能、智能输出电能、智能变压变流于一体的控制器。本发明的效果是该控制器满足了海洋航标灯供电、通信基站设备供电等远离市电网的特殊环境下的电能源供应,实现了对太阳光能的接收、采集、能量照度分析、转换为电能。该控制器可以多台组成配电系统网络及监控网络,相互协调工作,协作处理事故。该控制器还配置固定的IP地址,使总控制中心可以对太阳能智能控制器及其控制下的用电设备进行遥测、遥控、遥讯和遥调等。
目前被大规模采用的可再生能源发电形式有水能、风能、太阳能,就成本来看,太阳能发电成本最高,是火力发电的5 倍以上。但太阳能发电也有其他发电形式不具备的优势:较之燃煤、燃油等化石发电,太阳能和风能、水能属于可再生能源,而化石能源面临二氧化碳排放等环境问题;根据BP 公布的R/P 值(石油实际蕴藏量/开采量)为40 年,化石能源的耗竭并不遥远;
水电和风电较之太阳能发电的劣势在于地域限制。水电站必须建在大江大河之上、风电场必须建在常年相对稳定的风场上;
太阳能发电无污染、无地域限制,适合高原、沙漠等日照充足但水源不足或者联网不便的地区;而其配置灵活的特性使得它成为城市居民户用或者联网使用的首选。
目前太阳能电池应用范围主要还是在户用并网以及居民用离网领域,但随着各国对光伏电站补贴政策的到位,未来光伏电站的比例将逐渐提高,逐渐与户用并网及居民离网并重。
6.4 水电气表行业大客户远程集抄管理控制系统
大口径表一般应用于工业、商用大用户或小区总表,这些表计往往具有如下特点:
1、 用量大、流速快;
2、 费用价格高;
3、 工作环境恶劣,负荷大;
4、 一旦总表表故障损失极大;
5、 由于总表的安装环境特殊,抄表困难,总表故障更无法监控。
实时监控这些总表的流量和工作状态,对降低燃气费流失,提高回收率能够起到极大的作用。可大大减少抄表人员的工作强度、提高工作效率,实时查询表计数据,实时监控表计故障,解决因情况特殊无法抄表问题,提高表的抄到率,彻底解决抄表难的问题。
七、 总论
我国经济快速增长,各项建设取得巨大成就,但也付出了巨大的资源和环境代价,经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐,群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式,资源支撑不住,环境容纳不下,社会承受不起,经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展,才能实现经济又好又快发展。同时,温室气体排放引起全球气候变暖,备受国际社会广泛关注。进一步加强节能减排工作,也是应对全球气候变化的迫切需要。
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