摘要：隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步,國民經(jīng)濟水平的不斷增長(cháng),給工農業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了無(wú)限力,大量高性能高功率的電器也已進(jìn)入普通家庭。但因電氣線(xiàn)路和電氣故障引起的火災事故居高不下,電氣火災在整個(gè)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(jìn)一步上升的趨勢。因此研究基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)實(shí)現電氣火災的遠程智能監控,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。 本文所介紹的內容是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電氣火災監控技術(shù)集一體的遠程電氣火災監控系統。

關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);電氣火災;智能監控;火災防控、安全用電監控
言：
    目在上的各個(gè)領(lǐng)域對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究與應用非常重視。 作為步入新時(shí)代的中國,已將物聯(lián)網(wǎng)做為新興的戰略產(chǎn)業(yè),并逐漸應用于智能工農業(yè)、智能家居、智能安防與環(huán)境檢測等為廣闊的領(lǐng)域。 在十九界人大報告中*明確提出“樹(shù)立安全發(fā)展理念,弘揚生命至上、安全的思想,健全公共安全體系,完善安全生產(chǎn)責任制,堅決遏制重特大安全事故,提升防災減災救災能力”的要求。而根據消防局統計數據顯示,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(wàn)起,占起火原因比例高。因此,在現有技術(shù)的基礎上,將物聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算等先進(jìn)的技術(shù)應用于災害應急響應領(lǐng)域,實(shí)現遠程數據監控。
一、系統技術(shù)方案                                           
    本系統是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電氣火災監控技術(shù)集一體的遠程電氣火災監控系統。 利用無(wú)線(xiàn)通信、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據等技術(shù)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據的采集,用以監管電纜、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(shí)時(shí)安全用電閾值與現場(chǎng)信息;采集所得的監控終端數據參數與狀態(tài)信息通過(guò)電氣火災監控探測器收集匯總到采用嵌入式面板安裝的電氣火災監控器上,進(jìn)行數據的分析與預處理;經(jīng)分布式網(wǎng)絡(luò )通信的總線(xiàn)連接,即:現場(chǎng)電氣火災監控的網(wǎng)絡(luò )通信 CAN 總線(xiàn),以及實(shí)現遠程監控的以太網(wǎng),將分析所得的數據信號與預處理結果,及時(shí)準確的傳遞至監控主機;采用觸摸液晶顯示的監控主機較為直觀(guān)的將報警信號、圖形信息、電氣運行狀況、控制信號、故障點(diǎn)等信息,呈現予遠程用戶(hù)以便監控管理;通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將監控主機所收集的數據信息上傳到智能管理云平臺,利用移動(dòng)通信等智能終端實(shí)時(shí)為用戶(hù)推送監控信息、用電閾值等云端服務(wù)。
本系統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據采集的基礎層;以電氣火災監控系統做為數據分析與預處理的決策層;以分布式網(wǎng)絡(luò )通信總線(xiàn)連接的通信管理機做為系統的網(wǎng)絡(luò )通信層;以采用觸摸液晶顯示的監控主機做為系統的綜合管理層;以智能管理云平臺做為監控主機的運維服務(wù)層。以上 5 種結構層完整構建了具有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),且能夠實(shí)現電氣火災遠程監控功能的系統工作平臺。
二、系統基本信息
（一） 系統工作原理
    本系統的工作原理是，當電氣設備由于電流載荷過(guò)大、功率過(guò)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(shí)，終端探測裝置會(huì )利用自身功能進(jìn)行數據參數與狀態(tài)信息的現場(chǎng)采集,并將所采集的監控終端數據輸送至電氣火災監控探測器中,通過(guò)監控探測器 CUP 對異常閾值進(jìn)行運算分析、A / D 轉換,比較其報警預設值,同時(shí)將數據信息、報警信息、狀態(tài)信息傳至電氣火災監控器,監控器對所獲得信息進(jìn)一步處理分析,當確認現場(chǎng)信息的發(fā)展趨勢存在火災隱患時(shí),經(jīng) CAN 總線(xiàn)、以太網(wǎng)組成的分布式網(wǎng)絡(luò )通信總線(xiàn)傳送到監控主機,同時(shí)監控主機的報警器蜂鳴、報警指示燈閃爍,顯示屏上顯示現場(chǎng)狀態(tài)信息、數據參數及報警等信息以便通知監控用戶(hù)對報警現場(chǎng)執行正確操作，如現場(chǎng)異常狀態(tài)發(fā)展趨勢較為迅猛，系統會(huì )自動(dòng)將所監控的電氣進(jìn)行斷電， 避免火災的發(fā)生，并將所采集的實(shí)時(shí)數據信息由GPRS、3G/4G、SMS、WIFI等多種互聯(lián)網(wǎng)方式及時(shí)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(guān)部門(mén)領(lǐng)導及管理用戶(hù)的終端,實(shí)現電氣火災隱患早管控、早預防、早發(fā)現、早化解的智能監控管理的目的。
( 二) 系統特征
    通過(guò)智能監控系統對電氣終端的實(shí)時(shí)監控,能夠加及時(shí)準確地將現場(chǎng)相關(guān)指標參數以數字化的形式呈現予監控用戶(hù), 便于用戶(hù)將電氣的運行控制在安全范圍。
利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)真正實(shí)現智能遠程監控,無(wú)需監控人員長(cháng)期堅守在電氣運行現場(chǎng)。如有火災隱患,本系統會(huì )通過(guò)無(wú)線(xiàn)互聯(lián)的形式傳送至用戶(hù)終端及相關(guān)部門(mén),減少?lài)乐厥鹿实陌l(fā)生的頻次,減少損失,降低人力定點(diǎn)巡查的成本,在避免火災發(fā)生的同時(shí)進(jìn)一步提升管理效率。
大數據智能云平臺可以為監控用戶(hù)提供可視化圖表分析,指標監控,實(shí)時(shí)異常報警通知等服務(wù)。能夠有效地抵抗各種因素造成的干擾,能夠適應惡劣的現場(chǎng)環(huán)境智能監控系統實(shí)行實(shí)名認證,限制非認證用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)權限,對非法操作進(jìn)行日志記錄,對用戶(hù)信息進(jìn)行加密以防外泄,確保系統的安全性;緩存所采集數據,避免網(wǎng)絡(luò )傳輸繁忙丟失數據確保系統的可靠性。
 
三、系統實(shí)現的主要功能
( 一) 一體化安全監控
    實(shí)現將電氣設備安全狀態(tài)的實(shí)時(shí)參數與運行狀況,以圖表及數字化的形式進(jìn)行實(shí)時(shí)監控、智能監控;實(shí)現異常狀態(tài)下故障報警的精準診斷,智能排除誤報的可能性,通過(guò)手機     APP、短信、PC等多種客戶(hù)端進(jìn)行實(shí)時(shí)推送監控信息,隨時(shí)隨地全天候地為用戶(hù)終端提供及時(shí)準確可靠的現場(chǎng)監控信息,以便對現場(chǎng)情況進(jìn)行分析,輔助管理者提高對監控現場(chǎng)的正確判斷能力;實(shí)現客戶(hù)端對火災監控器進(jìn)行遠程配置,監控點(diǎn)數據信息逐個(gè)瀏覽等功能;實(shí)現大數據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,對可能出現的電氣故障進(jìn)行預估處理,為監控用戶(hù)提供可視化圖表分析,做到未見(jiàn)火災先知隱情的科學(xué)化、自動(dòng)化、現代化的指標監控智能管理系統。
( 二) 能耗監測分析
    實(shí)時(shí)監測電氣正常運行所消耗的電能是否符合其出廠(chǎng)時(shí),制定的能耗標準,預測各監測區域的能耗走勢;實(shí)現環(huán)比同比分項分類(lèi)匯總顯示所監控對象在年、月、日、時(shí)的能耗水平,并對其進(jìn)行評估分析掌握用能趨勢;實(shí)現實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監測管理,制定監測周期計劃及額定用能值,對用能高負荷進(jìn)行預報警,促進(jìn)節能降耗;實(shí)現利用無(wú)線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)跨網(wǎng)絡(luò )、跨平臺訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器,個(gè)性配置用能參數、類(lèi)型、結構等基本信息,科學(xué)準確的判斷耗能情況,做到集中管理、智能管理。
( 三) 設備動(dòng)態(tài)管理
    實(shí)現電氣設備運行周期的動(dòng)態(tài)臺賬管理,記錄電氣設備的安裝調試時(shí)間、記錄維修保養及巡檢次數、故障頻次及運行時(shí)長(cháng)等信息;實(shí)現電氣與監控設備動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián),實(shí)時(shí)新臺賬數據; 實(shí)現維保人員對電氣及監控設備做出正確質(zhì)量評估,及時(shí)對存在隱患的零部件進(jìn)行維護或換,智能監控系統中的電氣火災探測器實(shí)現終端數據的采集,及時(shí)發(fā)現報警信息 并將剩余電流、溫度等信息上傳至的電氣火災監控器;監控器實(shí)現實(shí)時(shí)與歷史數據的存儲 分析及預處理功能。
( 四) 其他功能
    實(shí)現電纜溫度、漏電及剩余電流的分布式、線(xiàn)式探測;實(shí)現民用、工農業(yè)等多領(lǐng)域電氣火災的預防;實(shí)現高低壓分支箱、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)監測;實(shí)現嵌入式的較大數據處理內存,增強數據運算能力、加快通信速率,提高系統實(shí)時(shí)監控的性能;實(shí)現人性化、個(gè)性化的圖表數據監控界面,以加直觀(guān) 加便捷易操作的形式呈現予客戶(hù)終端。
本系統是以預防為主、防控結合,實(shí)現云平臺的數據集中管理與實(shí)時(shí)推送,將分布式架構與多層管理模式有效應用于實(shí)際,不僅能做到電氣設備的故障報警與自動(dòng)斷電,同時(shí)還能有效利用無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)使相關(guān)部門(mén)領(lǐng)導及管理用戶(hù)的終端及時(shí) 準確掌握現場(chǎng)情況。

四、安科瑞安全用電管理云平臺系統架構和硬件選型

本平臺的整體結構如圖所示：

硬件配置：

 
1、 平臺服務(wù)器：建議按照我方提供配置標準購買(mǎi)，或者客戶(hù)自己租用阿里云資源。
硬件配置：（如申請阿里云可忽略）
 

2、 現場(chǎng)硬件配置
方案一：100A以下回路，開(kāi)口式互感器
  
方案二：100A以下回路，普通互感器，會(huì )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(wú)線(xiàn)模塊分開(kāi)，可適用多回路

配置針對1個(gè)回路，剩余電流互感器根據現場(chǎng)回路電流大小選擇，安裝由甲方負責。
 

運行條件：

1） 瀏覽器運行設備：
臺式電腦（Windows XP以上），安卓系統或IOS系統手機（android 或IOS4.0及以上版本）。
2） 瀏覽器端運行環(huán)境：
Windows系統下使用谷歌、火狐、360（極速模式）等瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)。

主要技術(shù)指標： 

數據上傳頻率：2分鐘
通信方式：RS485、2G/3G/4G
并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)量：>=10000
歷史數據存儲：>=3年
五、結語(yǔ)
    電氣火災監控系統雖然已經(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(guān)法律法規與安全管理措施,其目的不僅是為了防止和減少電氣火災，同時(shí)也是為了保障單位和個(gè)人利益，促進(jìn)社會(huì )和諧穩定、經(jīng)濟穩中向好可持續發(fā)展。因此研究基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)實(shí)現電氣火災的遠程智能監控，響應數字中國戰略布局新時(shí)代，樹(shù)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(shù)與監控系統的結合應用，不僅實(shí)現了電氣火災的遠程智能監控 同時(shí)也將科學(xué)化、現代化的電氣火災監控系統推向了高速發(fā)展的快車(chē)道。智能監控系統在現階段雖然取得了很大的進(jìn)步，但在一些科技水平要求較高、創(chuàng )新能力較強的技術(shù)領(lǐng)域仍有待提高。所以合理利用物聯(lián)網(wǎng)大數據、云管理平臺等先進(jìn)的技術(shù)應用于災害應急響應領(lǐng)域，實(shí)現遠程數據智能監控的精細化管理，提高電氣火災隱患排查的預防及監管能力。
【參考文獻】
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[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版.
[4] 安科瑞安全用電管理云平臺樣本.2020.2版.