摘要：隨著科學技術水平的不斷進步,國民經(jīng)濟水平的不斷增長,給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了無限力,大量高性能高功率的電器也已進入普通家庭。但因電氣線路和電氣故障引起的火災事故居高不下,電氣火災在整個火災所占的比例中,已從 80年代的10%上升到近幾年的 30%左右,而且還有進一步上升的趨勢。因此研究基于物聯(lián)網(wǎng)技術來實現(xiàn)電氣火災的遠程智能監(jiān)控,從而抑制電氣火災的產(chǎn)生,減少電氣火災對人身和財產(chǎn)危害的影響是非常重要的。 本文所介紹的內(nèi)容是將物聯(lián)網(wǎng)技術、電氣火災監(jiān)控技術集一體的遠程電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。
關鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);電氣火災;智能監(jiān)控;火災防控、安全用電監(jiān)控
前言：
目前在上的各個領域對物聯(lián)網(wǎng)技術的研究與應用非常重視。 作為步入新時代的中國,已將物聯(lián)網(wǎng)做為新興的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè),并逐漸應用于智能工農(nóng)業(yè)、智能家居、智能安防與環(huán)境檢測等更為廣闊的領域。 而根據(jù)*統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,僅 2017 年一季度全國因電氣故障等原因所引發(fā)的火災就有 2.4萬起,占起火原因比例很高。因此,在現(xiàn)有技術的基礎上,將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等先進的技術應用于災害應急響應領域,實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控。
系統(tǒng)技術方案
本系統(tǒng)是將物聯(lián)網(wǎng)技術、電氣火災監(jiān)控技術集一體的遠程電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。 利用無線通信、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術手段,將電氣安全探測器、感煙探測器、漏電探測器、溫度探測器、剩余電流互感器、CCD 圖像傳感器、電弧傳感器等設備做為終端數(shù)據(jù)的采集,用以監(jiān)管電纜、分支箱、配電室、高低壓配電柜、供電末端以及變壓器等電氣的實時安全用電閾值與現(xiàn)場信息;采集所得的監(jiān)控終端數(shù)據(jù)參數(shù)與狀態(tài)信息通過電氣火災監(jiān)控探測器收集匯總到采用嵌入式面板安裝的電氣火災監(jiān)控器上,進行數(shù)據(jù)的分析與預處理;經(jīng)分布式網(wǎng)絡通信的總線連接,即:現(xiàn)場電氣火災監(jiān)控的網(wǎng)絡通信 CAN 總線,以及實現(xiàn)遠程監(jiān)控的以太網(wǎng),將分析所得的數(shù)據(jù)信號與預處理結果,及時準確的傳遞至監(jiān)控主機;采用觸摸液晶顯示的監(jiān)控主機較為直觀的將報警信號、圖形信息、電氣運行狀況、控制信號、故障點等信息,呈現(xiàn)予遠程用戶以便監(jiān)控管理;通過互聯(lián)網(wǎng)將監(jiān)控主機所收集的數(shù)據(jù)信息上傳到智能管理云平臺,利用移動通信等智能終端實時為用戶推送監(jiān)控信息、用電閾值等云端服務。
本系統(tǒng)各結構所組成的工作平臺,是以感煙、漏電等探測器以及圖像、剩余電流等傳感器做為終端數(shù)據(jù)采集的基礎層;以電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)做為數(shù)據(jù)分析與預處理的決策層;以分布式網(wǎng)絡通信總線連接的通信管理機做為系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信層;以采用觸摸液晶顯示的監(jiān)控主機做為系統(tǒng)的綜合管理層;以智能管理云平臺做為監(jiān)控主機的運維服務層。以上 5 種結構層完整構建了具有物聯(lián)網(wǎng)技術,且能夠實現(xiàn)電氣火災遠程監(jiān)控功能的系統(tǒng)工作平臺。
二、系統(tǒng)基本信息
(一) 系統(tǒng)工作原理
本系統(tǒng)的工作原理是，當電氣設備由于電流載荷過大、功率過高、溫度驟升等原因、使電弧、漏電等探測器以及圖像、剩余電流等傳感器所檢測的報警閾值超出預設的異常狀態(tài)范圍值時，終端探測裝置會利用自身功能進行數(shù)據(jù)參數(shù)與狀態(tài)信息的現(xiàn)場采集,并將所采集的監(jiān)控終端數(shù)據(jù)輸送至電氣火災監(jiān)控探測器中,通過監(jiān)控探測器 CUP 對異常閾值進行運算分析、A / D 轉換,比較其報警預設值,同時將數(shù)據(jù)信息、報警信息、狀態(tài)信息傳至電氣火災監(jiān)控器,監(jiān)控器對所獲得信息進一步處理分析,當確認現(xiàn)場信息的發(fā)展趨勢存在火災隱患時,經(jīng) CAN 總線、以太網(wǎng)組成的分布式網(wǎng)絡通信總線傳送到監(jiān)控主機,同時監(jiān)控主機的報警器蜂鳴、報警指示燈閃爍,顯示屏上顯示現(xiàn)場狀態(tài)信息、數(shù)據(jù)參數(shù)及報警等信息以便通知監(jiān)控用戶對報警現(xiàn)場執(zhí)行正確操作，如現(xiàn)場異常狀態(tài)發(fā)展趨勢較為迅猛，系統(tǒng)會自動將所監(jiān)控的電氣進行斷電， 避免火災的發(fā)生，并將所采集的實時數(shù)據(jù)信息由GPRS、3G/4G、SMS、WIFI等多種互聯(lián)網(wǎng)方式及時準確地上傳至智能管理云平臺,以短信、手機APP等多種形式將報警信息推送到相關部門*及管理用戶的終端,實現(xiàn)電氣火災隱患早管控、早預防、早發(fā)現(xiàn)、早化解的智能監(jiān)控管理的目的。
( 二) 系統(tǒng)特征
通過智能監(jiān)控系統(tǒng)對電氣終端的實時監(jiān)控,能夠更加及時準確地將現(xiàn)場相關指標參數(shù)以數(shù)字化的形式呈現(xiàn)予監(jiān)控用戶, 便于用戶將電氣的運行控制在安全范圍。
利用物聯(lián)網(wǎng)技術真正實現(xiàn)智能遠程監(jiān)控,無需監(jiān)控人員長期堅守在電氣運行現(xiàn)場。如有火災隱患,本系統(tǒng)會通過無線互聯(lián)的形式傳送至用戶終端及相關部門,減少嚴重事故的發(fā)生的頻次,減少損失,降低人力定點巡查的成本,在避免火災發(fā)生的同時進一步提升管理效率。
大數(shù)據(jù)智能云平臺可以為監(jiān)控用戶提供可視化圖表分析,指標監(jiān)控,實時異常報警通知等服務。能夠有效地抵抗各種因素造成的干擾,能夠適應惡劣的現(xiàn)場環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)實行實名認證,限制非認證用戶的訪問權限,對非法操作進行日志記錄,對用戶信息進行加密以防外泄,確保系統(tǒng)的安全性;緩存所采集數(shù)據(jù),避免網(wǎng)絡傳輸繁忙丟失數(shù)據(jù)確保系統(tǒng)的可靠性。
三、系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能
( 一) 一體化安全監(jiān)控
實現(xiàn)將電氣設備安全狀態(tài)的實時參數(shù)與運行狀況,以圖表及數(shù)字化的形式進行實時監(jiān)控、智能監(jiān)控;實現(xiàn)異常狀態(tài)下故障報警的精準診斷,智能排除誤報的可能性,通過手機 APP、短信、PC等多種客戶端進行實時推送監(jiān)控信息,隨時隨地全天候地為用戶終端提供及時準確可靠的現(xiàn)場監(jiān)控信息,以便對現(xiàn)場情況進行分析,輔助管理者提高對監(jiān)控現(xiàn)場的正確判斷能力;實現(xiàn)客戶端對火災監(jiān)控器進行遠程配置,監(jiān)控點數(shù)據(jù)信息逐個瀏覽等功能;實現(xiàn)大數(shù)據(jù)智能云平臺對安全用電閾值與預設報警值的處理分析,預測電氣運行狀態(tài)的發(fā)展趨勢,對可能出現(xiàn)的電氣故障進行預估處理,為監(jiān)控用戶提供可視化圖表分析,做到未見火災先知隱情的科學化、自動化、現(xiàn)代化的指標監(jiān)控智能管理系統(tǒng)。
( 二) 能耗監(jiān)測分析
實時監(jiān)測電氣正常運行所消耗的電能是否符合其出廠時,制定的能耗標準,預測各監(jiān)測區(qū)域的能耗走勢;實現(xiàn)環(huán)比同比分項分類匯總顯示所監(jiān)控對象在年、月、日、時的能耗水平,并對其進行評估分析掌握用能趨勢;實現(xiàn)實時動態(tài)監(jiān)測管理,制定監(jiān)測周期計劃及額定用能值,對用能高負荷進行預報警,促進節(jié)能降耗;實現(xiàn)利用無線互聯(lián)網(wǎng)跨網(wǎng)絡、跨平臺訪問服務器,個性配置用能參數(shù)、類型、結構等基本信息,科學準確的判斷耗能情況,做到集中管理、智能管理。
( 三) 設備動態(tài)管理
實現(xiàn)電氣設備運行周期的動態(tài)臺賬管理,記錄電氣設備的安裝調(diào)試時間、記錄維修保養(yǎng)及巡檢次數(shù)、故障頻次及運行時長等信息;實現(xiàn)電氣與監(jiān)控設備動態(tài)關聯(lián),實時更新臺賬數(shù)據(jù); 實現(xiàn)維保人員對電氣及監(jiān)控設備做出正確質(zhì)量評估,及時對存在隱患的零部件進行維護或更換,智能監(jiān)控系統(tǒng)中的電氣火災探測器實現(xiàn)終端數(shù)據(jù)的采集,及時發(fā)現(xiàn)報警信息 并將剩余電流、溫度等信息上傳至的電氣火災監(jiān)控器;監(jiān)控器實現(xiàn)實時與歷史數(shù)據(jù)的存儲 分析及預處理功能。
( 四) 其他功能
實現(xiàn)電纜溫度、漏電及剩余電流的分布式、線式探測;實現(xiàn)民用、工農(nóng)業(yè)等多領域電氣火災的預防;實現(xiàn)高低壓分支箱、配電室、高低壓配電柜、供電末端以及變壓器等不同高低壓電氣設備的狀態(tài)監(jiān)測;實現(xiàn)嵌入式的較大數(shù)據(jù)處理內(nèi)存,增強數(shù)據(jù)運算能力、加快通信速率,提高系統(tǒng)實時監(jiān)控的性能;實現(xiàn)人性化、個性化的圖表數(shù)據(jù)監(jiān)控界面,以更加直觀 更加便捷易操作的形式呈現(xiàn)予客戶終端。
本系統(tǒng)是以預防為主、防控結合,實現(xiàn)云平臺的數(shù)據(jù)集中管理與實時推送,將分布式架構與多層管理模式有效應用于實際,不僅能做到電氣設備的故障報警與自動斷電,同時還能有效利用無線互聯(lián)技術使相關部門*及管理用戶的終端及時 準確掌握現(xiàn)場情況。
四、安科瑞安全用電管理云平臺系統(tǒng)架構和硬件選型
本平臺的整體結構如圖所示：
硬件配置：
平臺服務器：建議按照我方提供配置標準購買，或者客戶自己租用阿里云資源。
推薦硬件配置：(如申請阿里云可忽略)
現(xiàn)場硬件配置
方案一：100A以下回路，開口式互感器
方案一：100A以下回路，普通互感器，會增加施工量
方案三：100A以下回路，普通電流互感器，探測器和無線模塊分開，可適用多回路
配置針對1個回路，剩余電流互感器根據(jù)現(xiàn)場回路電流大小選擇，安裝由甲方負責。
運行條件：
瀏覽器運行設備：
臺式電腦(Windows XP以上)，安卓系統(tǒng)或IOS系統(tǒng)手機(android 或IOS4.0及以上版本)。
瀏覽器端運行環(huán)境：
Windows系統(tǒng)下使用谷歌、火狐、360(極速模式)等瀏覽器訪問。
主要技術指標：
數(shù)據(jù)上傳頻率：2分鐘
通信方式：RS485、2G/3G/4G
并發(fā)訪問量：>=10000
歷史數(shù)據(jù)存儲：>=3年
五、結語
電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)雖然已經(jīng)被一些企事業(yè)單位所使用,但受利益的驅使、安全意識淡薄等原因致使電氣火災事故仍居高不下,國家為了降低威脅人民群眾生命財產(chǎn)安全的火災事故,已經(jīng)制定了相關法律法規(guī)與安全管理措施,其目的不僅是為了防止和減少電氣火災，同時也是為了保障單位和個人利益，促進社會和諧穩(wěn)定、經(jīng)濟穩(wěn)中向好可持續(xù)發(fā)展。因此研究基于物聯(lián)網(wǎng)技術來實現(xiàn)電氣火災的遠程智能監(jiān)控，響應數(shù)字中國戰(zhàn)略布局新時代，樹立生命至上、安全發(fā)展的理念，立足于“ 預防為主，消防結合”的消防工作方針。
總而言之，物聯(lián)網(wǎng)技術與監(jiān)控系統(tǒng)的結合應用，不僅實現(xiàn)了電氣火災的遠程智能監(jiān)控 同時也將科學化、現(xiàn)代化的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)推向了高速發(fā)展的快車道。智能監(jiān)控系統(tǒng)在現(xiàn)階段雖然取得了很大的進步，但在一些科技水平要求較高、創(chuàng)新能力較強的技術領域仍有待提高。所以合理利用物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)、云管理平臺等先進的技術應用于災害應急響應領域，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)智能監(jiān)控的精細化管理，提高電氣火災隱患排查的預防及監(jiān)管能力。
【參考文獻】
王建剛,杜玉龍,等.電氣火災監(jiān)控系的功能可靠性分析[J]. 消防科學與技術,2009(4):40-43.
朱鵬，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)研究[J]科技風.
安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版.
安科瑞安全用電管理云平臺樣本.2020.2版.
