龐宏源

(山西省信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司，山西 太原 030012)

0 引言

目前我國電氣安全現(xiàn)狀不容樂觀，根據(jù)公安部消防局的火災(zāi)統(tǒng)計，2006年至2015年十年間，我國每年由于電氣故障引發(fā)的火災(zāi)起數(shù)占總火災(zāi)起數(shù)的比例在30%左右，占重特大火災(zāi)起數(shù)的比例基本在40%～50%之間。電氣火災(zāi)高發(fā)的主要原因是：老舊的線路無法滿足負荷要求，超負荷運行使得絕緣加速老化，產(chǎn)生漏電；劣質(zhì)電氣產(chǎn)品的使用引起了火災(zāi)率的上升；供配電系統(tǒng)不完善導(dǎo)致電氣火災(zāi)事故[1]；不符合國家技術(shù)標準規(guī)定的施工、私拉亂扯引起的安全隱患等。易發(fā)生電氣火災(zāi)事故的場所包括：大型商場、超市、醫(yī)院、學校、養(yǎng)老院、酒店、賓館、公共娛樂場所、車站、機場、歷史和文教建筑、勞動密集型工廠、居民小區(qū)、城中村、?；髽I(yè)、易燃易爆倉庫、木材加工廠等。

2017年國務(wù)院安委會決定在全國范圍內(nèi)組織開展為期三年的電氣火災(zāi)綜合治理工作。從 2017年5月開始至2020年4月分四個階段進行電氣火災(zāi)綜合治理，各省市級相關(guān)部門陸續(xù)出臺了電氣火災(zāi)綜合治理工作方案。2017年8月浙江省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局和浙江省公安消防總隊聯(lián)合推出浙江省推廣應(yīng)用智慧用電技術(shù)的指導(dǎo)意見，就是根據(jù)國務(wù)院安委會關(guān)于開展電氣火災(zāi)綜合治理工作的部署，切實發(fā)揮智慧用電技術(shù)在防范安全生產(chǎn)事故和火災(zāi)事故中的作用，改善浙江省用電安全環(huán)境，有效減少因電氣原因?qū)е碌母黝惏踩鹿省?018年四川省安全辦公室在關(guān)于推進應(yīng)用智慧用電技術(shù)遏制電氣火災(zāi)等涉電安全事故的實施意見中，結(jié)合全省正在開展的為期3年的電氣火災(zāi)綜合治理工作，指出要切實發(fā)揮智慧用電技術(shù)在防范火災(zāi)事故、減少涉電事故、遏制重特大生產(chǎn)安全事故中的作用，改善用電安全監(jiān)管服務(wù)。2017年公安部消防局在關(guān)于全面推進“智慧消防”建設(shè)的指導(dǎo)意見中要求接入電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)或裝置，實時監(jiān)測漏電電流、線纜溫度等情況；同時研發(fā)手機APP系統(tǒng)，動態(tài)監(jiān)控、立體呈現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)單位消防安全狀態(tài)，全面提升社會單位消防安全管理水平和消防監(jiān)督執(zhí)法效能。

1 傳統(tǒng)安全用電管理系統(tǒng)的弊端

傳統(tǒng)的安全用電管理系統(tǒng)存在以下問題：采用單一的監(jiān)控形式，各單位系統(tǒng)各自孤立，數(shù)據(jù)不共享，信息不互通；電氣安全管理仍以發(fā)生故障后的處置為主，缺乏主動防范意識；依靠經(jīng)驗判斷、人工管理方式，難以有效預(yù)防電氣安全事故的發(fā)生。因此，智慧安全用電管理平臺系統(tǒng)的應(yīng)用就顯得尤為重要，以最少的投入建設(shè)最優(yōu)的企業(yè)智慧安全用電管理系統(tǒng)。

2 智慧安全用電管理平臺業(yè)務(wù)模式

智慧安全用電管理平臺主要有以下兩種業(yè)務(wù)模式：

(1) 數(shù)據(jù)云托管。平臺方提供、協(xié)助用戶完成智能終端設(shè)備(智能監(jiān)測儀表、電氣火災(zāi)探測器、剩余電流互感器、溫度傳感器、通信組網(wǎng)設(shè)備)的現(xiàn)場安裝和調(diào)試，用戶將數(shù)據(jù)上傳至平臺方的云平臺，由平臺方負責云平臺數(shù)據(jù)的管理和維護。用戶按設(shè)備接入點數(shù)向平臺方支付管理服務(wù)費。

(2) 自建云平臺。用戶自行搭建私有云或者租用云平臺(阿里云、百度云)，并購買云平臺管理軟件，將現(xiàn)場各種智能終端設(shè)備數(shù)據(jù)上送至云平臺，由用戶自行負責云平臺的維護和管理。

3 智慧安全用電管理平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能

3.1 智慧安全用電管理平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智慧安全用電管理平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，它主要由剩余電流互感器、溫度傳感器、故障電弧探測器、組合式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器等組成。

(1) 剩余電流互感器是用于對漏電電流(即剩余電流)的檢測，它是一種特殊的變壓器，由線圈和鐵芯組成，其工作原理是基于基爾霍夫電流定律：流入電路中任一節(jié)點的復(fù)電流的代數(shù)和等于零。在線路與電氣設(shè)備正常的情況下，各相電流的矢量和等于零，剩余電流互感器的二次側(cè)繞組無信號輸出；當發(fā)生接地故障時，各相電流的矢量和不為零，故障電流使剩余電流互感器的環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生磁通，二次側(cè)繞組就會發(fā)出信號，當電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器接收到信號后就會發(fā)出報警。

(2) 溫度傳感器是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器，按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。

(3) 故障電弧探測器是指用于防范由電氣線路中的電弧故障所引發(fā)火災(zāi)的設(shè)備,是一種通過識別電弧特性探測電弧故障,以提供電弧故障報警的裝置。

(4) 組合式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器采用內(nèi)置的高性能單片機，通過外接剩余電流互感器和溫度傳感器采集被測線路上的剩余電流和溫度，并進行智能分析處理。當被測線路溫度或剩余電流達到報警閾值后探測器發(fā)出報警信號，從而實現(xiàn)實時監(jiān)控、早期報警。

圖1 智慧安全用電管理平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

作為智慧安全用電管理平臺系統(tǒng)的主要組成部分，電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的主要功能如下：①智能報警，支持報警閾值隨動算法，有效解決因閾值設(shè)置不當和靈敏度不一導(dǎo)致的剩余電流誤報和漏報的問題，同時采用固有剩余電流補償技術(shù)，避免電氣設(shè)備和線路中正常剩余電流過大所引起的誤報警；②靈活選擇全波真有效值或濾波算法，測量不同類型負載的真實剩余電流，掉電后裝置仍持續(xù)運行一段時間并立即上傳數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)完整不丟失；③當剩余電流、溫度探頭連接異常時，發(fā)出故障報警，并可進行接線診斷、主動監(jiān)測，確保裝置工作狀態(tài)正常；④標準導(dǎo)軌式安裝，安裝簡單方便，采用開口式CT，便于改造項目中免停電施工；⑤具有通信及網(wǎng)關(guān)功能，報警信息通過GPRS接口上傳，并采用IoT-350主動上送協(xié)議，提高了響應(yīng)速度，節(jié)省了流量，同時支持各類云平臺協(xié)議定制，可作為通信網(wǎng)關(guān)，把故障電弧探測器等接入平臺。

3.2 智慧安全用電管理平臺系統(tǒng)的組網(wǎng)優(yōu)勢

系統(tǒng)支持多種無線通信組網(wǎng)方式(如NB-loT、GPRS無線)，組網(wǎng)建設(shè)成本低，適合建設(shè)和部署，適用于遠距離傳輸；信號穿墻能力強，避免障礙物影響通信效果；系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集全面，監(jiān)控范圍廣，能夠解決系統(tǒng)之間相互孤立的問題。通過對互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、運營商通道結(jié)合，降低了建設(shè)成本，無需獨立主機和人員值守，安裝調(diào)試簡單。一旦發(fā)生故障，可快速定位位置、回路，可以以多種方式提醒運行人員檢修。用戶不受時間、地點、環(huán)境限制，可通過手機、短信實時接收系統(tǒng)的報警信息，實時高效。

3.3 智慧安全用電管理平臺系統(tǒng)主要功能

(1) 實時監(jiān)控畫面展示。集中展現(xiàn)系統(tǒng)的實時運行工況，多角度多效果地顯示實時監(jiān)控信息并進行數(shù)據(jù)采集與分析；可對任意時間段進行多次采集、分析、統(tǒng)計；對歷史數(shù)據(jù)(如剩余電流、溫度)進行統(tǒng)計對比(同比、環(huán)比)，分析異?；芈返膱缶?；精準定位報警位置和遠程管控；通過本地工作站，全面了解各單位用電狀態(tài)， 一旦提示異常，可快速定位位置、回路，及時進行處理。

(2) 事件統(tǒng)計分析。對歷史事件進行統(tǒng)計分析，按照管理區(qū)域、管理單位、設(shè)備類型、報警類型、處理狀態(tài)等進行分類統(tǒng)計，并通過餅圖、棒圖、表格等方式展示分析結(jié)果；進行設(shè)備基礎(chǔ)信息錄入和現(xiàn)場資料錄入，便于平臺或APP快速查詢與管理現(xiàn)場及設(shè)備信息，幫助現(xiàn)場建立設(shè)備檢修維護計劃。

(3) 安全評估報告及權(quán)限管理?；诤Ａ繑?shù)據(jù)存儲，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用，定期向客戶提供專業(yè)的電氣安全評估報告；自定義現(xiàn)場賬戶，建立安全權(quán)限分配管理功能，通過對不同的賬戶分配不同的管理和查看權(quán)限，確保平臺數(shù)據(jù)的安全。

(4) 多種消息推送方式。根據(jù)現(xiàn)場的配置，將滿足觸發(fā)條件的各類報警事件以短信息或者郵件形式發(fā)送到指定現(xiàn)場手機或者郵箱； 支持短信分級報警，當異常狀態(tài)超時未處理，發(fā)送提醒短信至上級領(lǐng)導(dǎo)，實現(xiàn)對現(xiàn)場檢修人員工作效率和狀況的監(jiān)督。

(5) 地圖監(jiān)測?；诘貓D的項目位置標注，分色塊展示運行狀況；地圖監(jiān)測界面有信息總覽、事件窗口展示，使用戶一覽無遺； 地圖界面還具有快速定位和緊急情況聯(lián)系方式。

(6) 報警與遠程消音。精準定位現(xiàn)場終端設(shè)備故障，第一時間推送到手機 APP；用戶可快速查詢每一天的歷史事件及設(shè)備信息，并可通過APP遠程消音與復(fù)位。

(7) 實時監(jiān)控。隨時展示現(xiàn)場終端設(shè)備的實時運行數(shù)據(jù)和通信狀態(tài)。

(8) 趨勢曲線分析。分析歷史運行數(shù)據(jù)趨勢曲線，深入判斷和分析故障 發(fā)生的原因，及時排查電氣安全隱患；支持按日和按月查詢；并具有統(tǒng)計周報功能。

(9) 事件統(tǒng)計分析及信息管理。對各管理節(jié)點進行事件排名統(tǒng)計和分類事件占比分析，定位和確定重點管理區(qū)域和主要的事件類型；用戶通過APP可查看各項目管理節(jié)點的緊急聯(lián)系人員電話，方便第一時間與現(xiàn)場人員保持聯(lián)系。

4 結(jié)語

智慧安全用電管理平臺采用集中監(jiān)控+APP+Web+線下巡檢多維度監(jiān)管的模式，所有電氣數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)傳送到云平臺進行集中存儲和分析[2]，實現(xiàn)了電氣設(shè)備的集中監(jiān)控和管理；采用多級故障預(yù)警+多方式報警，能夠建立有效的故障預(yù)警和報警機制，及早發(fā)現(xiàn)電氣安全隱患，提前對電氣安全大數(shù)據(jù)進行分析，對電氣線路進行維護和管理，對用電安全進行診斷評估，杜絕事故發(fā)生[3]；基于新技術(shù)、新產(chǎn)品的應(yīng)用，對電氣線路實現(xiàn)全天候的監(jiān)測和管理，杜絕電氣線路和設(shè)備帶病運行。