摘要：隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步,國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的不斷增長(zhǎng),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(jìn)入普通家庭。但因電氣線路和電氣故障引起的火災(zāi)事故居高不下,電氣火災(zāi)在整個(gè)火災(zāi)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(shì)。因此研究基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電氣火災(zāi)的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控,從而抑制電氣火災(zāi)的產(chǎn)生,減少電氣火災(zāi)對(duì)人身和財(cái)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(shù)、電氣火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)集一體的遠(yuǎn)程電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);電氣火災(zāi);智能監(jiān)控;火災(zāi)防控、安全用電監(jiān)控
言：
    目在上的各個(gè)領(lǐng)域?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的研究與應(yīng)用非常重視。 作為步入新時(shí)代的中國(guó),已將物聯(lián)網(wǎng)做為新興的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè),并逐漸應(yīng)用于智能工農(nóng)業(yè)、智能家居、智能安防與環(huán)境檢測(cè)等為廣闊的領(lǐng)域。 在十九界人大報(bào)告中*明確提出“樹立安全發(fā)展理念,弘揚(yáng)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(zé)任制,堅(jiān)決遏制重特大安全事故,提升防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)能力”的要求。而根據(jù)消防局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,僅 2017 年一季度全國(guó)因電氣故障等原因所引發(fā)的火災(zāi)就有 2.4萬起,占起火原因比例高。因此,在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上,將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用于災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控。
一、系統(tǒng)技術(shù)方案                                           
    本系統(tǒng)是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電氣火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)集一體的遠(yuǎn)程電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。 利用無線通信、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段,將電氣安全探測(cè)器、感煙探測(cè)器、漏電探測(cè)器、溫度探測(cè)器、剩余電流互感器、CCD 圖像傳感器、電弧傳感器等設(shè)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(shí)時(shí)安全用電閾值與現(xiàn)場(chǎng)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(zāi)監(jiān)控探測(cè)器收集匯總到采用嵌入式面板安裝的電氣火災(zāi)監(jiān)控器上,進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與預(yù)處理;經(jīng)分布式網(wǎng)絡(luò)通信的總線連接,即:現(xiàn)場(chǎng)電氣火災(zāi)監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)通信 CAN 總線,以及實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的以太網(wǎng),將分析所得的數(shù)據(jù)信號(hào)與預(yù)處理結(jié)果,及時(shí)準(zhǔn)確的傳遞至監(jiān)控主機(jī);采用觸摸液晶顯示的監(jiān)控主機(jī)較為直觀的將報(bào)警信號(hào)、圖形信息、電氣運(yùn)行狀況、控制信號(hào)、故障點(diǎn)等信息,呈現(xiàn)予遠(yuǎn)程用戶以便監(jiān)控管理;通過互聯(lián)網(wǎng)將監(jiān)控主機(jī)所收集的數(shù)據(jù)信息上傳到智能管理云平臺(tái),利用移動(dòng)通信等智能終端實(shí)時(shí)為用戶推送監(jiān)控信息、用電閾值等云端服務(wù)。
本系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)所組成的工作平臺(tái),是以感煙、漏電等探測(cè)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(chǔ)層;以電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)做為數(shù)據(jù)分析與預(yù)處理的決策層;以分布式網(wǎng)絡(luò)通信總線連接的通信管理機(jī)做為系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信層;以采用觸摸液晶顯示的監(jiān)控主機(jī)做為系統(tǒng)的綜合管理層;以智能管理云平臺(tái)做為監(jiān)控主機(jī)的運(yùn)維服務(wù)層。以上 5 種結(jié)構(gòu)層完整構(gòu)建了具有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),且能夠?qū)崿F(xiàn)電氣火災(zāi)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的系統(tǒng)工作平臺(tái)。
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(dāng)電氣設(shè)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(cè)器以及圖像、剩余電流等傳感器所檢測(cè)的報(bào)警閾值超出預(yù)設(shè)的異常狀態(tài)范圍值時(shí)，終端探測(cè)裝置會(huì)利用自身功能進(jìn)行數(shù)據(jù)參數(shù)與狀態(tài)信息的現(xiàn)場(chǎng)采集,并將所采集的監(jiān)控終端數(shù)據(jù)輸送至電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器中,通過監(jiān)控探測(cè)器 CUP 對(duì)異常閾值進(jìn)行運(yùn)算分析、A / D 轉(zhuǎn)換,比較其報(bào)警預(yù)設(shè)值,同時(shí)將數(shù)據(jù)信息、報(bào)警信息、狀態(tài)信息傳至電氣火災(zāi)監(jiān)控器,監(jiān)控器對(duì)所獲得信息進(jìn)一步處理分析,當(dāng)確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)信息的發(fā)展趨勢(shì)存在火災(zāi)隱患時(shí),經(jīng) CAN 總線、以太網(wǎng)組成的分布式網(wǎng)絡(luò)通信總線傳送到監(jiān)控主機(jī),同時(shí)監(jiān)控主機(jī)的報(bào)警器蜂鳴、報(bào)警指示燈閃爍,顯示屏上顯示現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)信息、數(shù)據(jù)參數(shù)及報(bào)警等信息以便通知監(jiān)控用戶對(duì)報(bào)警現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行正確操作，如現(xiàn)場(chǎng)異常狀態(tài)發(fā)展趨勢(shì)較為迅猛，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將所監(jiān)控的電氣進(jìn)行斷電， 避免火災(zāi)的發(fā)生，并將所采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息由GPRS、3G/4G、SMS、WIFI等多種互聯(lián)網(wǎng)方式及時(shí)準(zhǔn)確地上傳至智能管理云平臺(tái),以短信、手機(jī)APP等多種形式將報(bào)警信息推送到相關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)及管理用戶的終端,實(shí)現(xiàn)電氣火災(zāi)隱患早管控、早預(yù)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(duì)電氣終端的實(shí)時(shí)監(jiān)控,能夠加及時(shí)準(zhǔn)確地將現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)指標(biāo)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(yùn)行控制在安全范圍。
利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)智能遠(yuǎn)程監(jiān)控,無需監(jiān)控人員長(zhǎng)期堅(jiān)守在電氣運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)。如有火災(zāi)隱患,本系統(tǒng)會(huì)通過無線互聯(lián)的形式傳送至用戶終端及相關(guān)部門,減少嚴(yán)重事故的發(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(zāi)發(fā)生的同時(shí)進(jìn)一步提升管理效率。
大數(shù)據(jù)智能云平臺(tái)可以為監(jiān)控用戶提供可視化圖表分析,指標(biāo)監(jiān)控,實(shí)時(shí)異常報(bào)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(yīng)惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)行實(shí)名認(rèn)證,限制非認(rèn)證用戶的訪問權(quán)限,對(duì)非法操作進(jìn)行日志記錄,對(duì)用戶信息進(jìn)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(luò)傳輸繁忙丟失數(shù)據(jù)確保系統(tǒng)的可靠性。
 
三、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能
( 一) 一體化安全監(jiān)控
    實(shí)現(xiàn)將電氣設(shè)備安全狀態(tài)的實(shí)時(shí)參數(shù)與運(yùn)行狀況,以圖表及數(shù)字化的形式進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能監(jiān)控;實(shí)現(xiàn)異常狀態(tài)下故障報(bào)警的精準(zhǔn)診斷,智能排除誤報(bào)的可能性,通過手機(jī)     APP、短信、PC等多種客戶端進(jìn)行實(shí)時(shí)推送監(jiān)控信息,隨時(shí)隨地全天候地為用戶終端提供及時(shí)準(zhǔn)確可靠的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控信息,以便對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行分析,輔助管理者提高對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的正確判斷能力;實(shí)現(xiàn)客戶端對(duì)火災(zāi)監(jiān)控器進(jìn)行遠(yuǎn)程配置,監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)信息逐個(gè)瀏覽等功能;實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)智能云平臺(tái)對(duì)安全用電閾值與預(yù)設(shè)報(bào)警值的處理分析,預(yù)測(cè)電氣運(yùn)行狀態(tài)的發(fā)展趨勢(shì),對(duì)可能出現(xiàn)的電氣故障進(jìn)行預(yù)估處理,為監(jiān)控用戶提供可視化圖表分析,做到未見火災(zāi)先知隱情的科學(xué)化、自動(dòng)化、現(xiàn)代化的指標(biāo)監(jiān)控智能管理系統(tǒng)。
( 二) 能耗監(jiān)測(cè)分析
    實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電氣正常運(yùn)行所消耗的電能是否符合其出廠時(shí),制定的能耗標(biāo)準(zhǔn),預(yù)測(cè)各監(jiān)測(cè)區(qū)域的能耗走勢(shì);實(shí)現(xiàn)環(huán)比同比分項(xiàng)分類匯總顯示所監(jiān)控對(duì)象在年、月、日、時(shí)的能耗水平,并對(duì)其進(jìn)行評(píng)估分析掌握用能趨勢(shì);實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理,制定監(jiān)測(cè)周期計(jì)劃及額定用能值,對(duì)用能高負(fù)荷進(jìn)行預(yù)報(bào)警,促進(jìn)節(jié)能降耗;實(shí)現(xiàn)利用無線互聯(lián)網(wǎng)跨網(wǎng)絡(luò)、跨平臺(tái)訪問服務(wù)器,個(gè)性配置用能參數(shù)、類型、結(jié)構(gòu)等基本信息,科學(xué)準(zhǔn)確的判斷耗能情況,做到集中管理、智能管理。
( 三) 設(shè)備動(dòng)態(tài)管理
    實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備運(yùn)行周期的動(dòng)態(tài)臺(tái)賬管理,記錄電氣設(shè)備的安裝調(diào)試時(shí)間、記錄維修保養(yǎng)及巡檢次數(shù)、故障頻次及運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)等信息;實(shí)現(xiàn)電氣與監(jiān)控設(shè)備動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián),實(shí)時(shí)新臺(tái)賬數(shù)據(jù); 實(shí)現(xiàn)維保人員對(duì)電氣及監(jiān)控設(shè)備做出正確質(zhì)量評(píng)估,及時(shí)對(duì)存在隱患的零部件進(jìn)行維護(hù)或換,智能監(jiān)控系統(tǒng)中的電氣火災(zāi)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)終端數(shù)據(jù)的采集,及時(shí)發(fā)現(xiàn)報(bào)警信息 并將剩余電流、溫度等信息上傳至的電氣火災(zāi)監(jiān)控器;監(jiān)控器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 分析及預(yù)處理功能。
( 四) 其他功能
    實(shí)現(xiàn)電纜溫度、漏電及剩余電流的分布式、線式探測(cè);實(shí)現(xiàn)民用、工農(nóng)業(yè)等多領(lǐng)域電氣火災(zāi)的預(yù)防;實(shí)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(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè);實(shí)現(xiàn)嵌入式的較大數(shù)據(jù)處理內(nèi)存,增強(qiáng)數(shù)據(jù)運(yùn)算能力、加快通信速率,提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的性能;實(shí)現(xiàn)人性化、個(gè)性化的圖表數(shù)據(jù)監(jiān)控界面,以加直觀 加便捷易操作的形式呈現(xiàn)予客戶終端。
本系統(tǒng)是以預(yù)防為主、防控結(jié)合,實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)的數(shù)據(jù)集中管理與實(shí)時(shí)推送,將分布式架構(gòu)與多層管理模式有效應(yīng)用于實(shí)際,不僅能做到電氣設(shè)備的故障報(bào)警與自動(dòng)斷電,同時(shí)還能有效利用無線互聯(lián)技術(shù)使相關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)及管理用戶的終端及時(shí) 準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)情況。

四、安科瑞安全用電管理云平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)和硬件選型

本平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)如圖所示：

硬件配置：

 
1、 平臺(tái)服務(wù)器：建議按照我方提供配置標(biāo)準(zhǔn)購買，或者客戶自己租用阿里云資源。
硬件配置：（如申請(qǐng)阿里云可忽略）
 

2、 現(xiàn)場(chǎng)硬件配置
方案一：100A以下回路，開口式互感器
  
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(cè)器和無線模塊分開，可適用多回路

配置針對(duì)1個(gè)回路，剩余電流互感器根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)回路電流大小選擇，安裝由甲方負(fù)責(zé)。
 

運(yùn)行條件：

1） 瀏覽器運(yùn)行設(shè)備：
臺(tái)式電腦（Windows XP以上），安卓系統(tǒng)或IOS系統(tǒng)手機(jī)（android 或IOS4.0及以上版本）。
2） 瀏覽器端運(yùn)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(shù)指標(biāo)： 

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(chǔ)：>=3年
五、結(jié)語
    電氣火災(zāi)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(qū)使、安全意識(shí)淡薄等原因致使電氣火災(zāi)事故仍居高不下,國(guó)家為了降低威脅人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的火災(zāi)事故,已經(jīng)制定了相關(guān)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(zāi)，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(wěn)定、經(jīng)濟(jì)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(shù)來實(shí)現(xiàn)電氣火災(zāi)的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控，響應(yīng)數(shù)字中國(guó)戰(zhàn)略布局新時(shí)代，樹立生命至上、安全發(fā)展的理念，立足于“ 預(yù)防為主，消防結(jié)合”的消防工作方針。

    總而言之，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)合應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了電氣火災(zāi)的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控 同時(shí)也將科學(xué)化、現(xiàn)代化的電氣火災(zāi)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(jìn)步，但在一些科技水平要求較高、創(chuàng)新能力較強(qiáng)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(shù)據(jù)、云管理平臺(tái)等先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用于災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)智能監(jiān)控的精細(xì)化管理，提高電氣火災(zāi)隱患排查的預(yù)防及監(jiān)管能力。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 王建剛,杜玉龍,等.電氣火災(zāi)監(jiān)控系的功能可靠性分析[J]. 消防科學(xué)與技術(shù),2009(4):40-43.
[2] 朱鵬，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)研究[J]科技風(fēng).
[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2019.11版.
[4] 安科瑞安全用電管理云平臺(tái)樣本.2020.2版.