程志芳
 

　　(安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801)
 

　　摘要：在電氣火災(zāi)監(jiān)控方面，利用物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的升級(jí)改造?；谶@種認(rèn)識(shí)，本文對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合問題展開了探討，完成了基于物聯(lián)網(wǎng)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)智慧式安全用電管理。
 

　　關(guān)鍵詞：電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)；智慧式安全用電管理
 

　　0引言
 

　　從火災(zāi)事故的發(fā)生原因來看，大量的事故都是由電氣故障引起的。但就目前來看，現(xiàn)有電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性差、集成度低等問題，難以滿足人們的安全用電管理需求。而互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)智慧式安全用電管理提供了技術(shù)支撐。因此，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)的研究，以便更好地推動(dòng)電氣火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。
 

　　1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合
 

　　電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，目的是有效預(yù)防電氣火災(zāi)事故。借助系統(tǒng)，則能通過實(shí)時(shí)監(jiān)控完成電氣火災(zāi)隱患的動(dòng)態(tài)排查，從而實(shí)現(xiàn)事故防控和預(yù)警預(yù)報(bào)。但從家庭用電角度進(jìn)行思考，采用該種系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭用電情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，所以也無法及時(shí)進(jìn)行電氣火災(zāi)隱患排查。近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品向著智能化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展，在不同領(lǐng)域相繼出現(xiàn)了應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，并獲得了市場(chǎng)和政府的支持。在這一背景下，智慧式安全用電管理理念得以被提出。不同于互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)引入了傳感器，完成了傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，所以能夠加強(qiáng)與現(xiàn)實(shí)世界。作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的感知層，傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠用于獲取周圍環(huán)境信息，包含溫濕度、圖像等，能夠?qū)⑿畔⑸蟼骶W(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行處理、分析和存儲(chǔ)。結(jié)合分析結(jié)果，系統(tǒng)則能完成相關(guān)事件的觸發(fā)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控物體參數(shù)的調(diào)整或發(fā)出警報(bào)[1]。將電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合在一起，則能利用物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等技術(shù)完成電氣線路設(shè)備上的漏電、負(fù)載、短路、接觸電阻過大、溫度、電火花及電弧等用電數(shù)據(jù)的采集和處理，并利用無線通信技術(shù)將數(shù)據(jù)上傳云平臺(tái)，然后借助APP實(shí)現(xiàn)安全用電集中管理。
 

　　2 基于物聯(lián)網(wǎng)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
 

　　2.1 系統(tǒng)架構(gòu)
 

　　從系統(tǒng)架構(gòu)上來看，基于物聯(lián)網(wǎng)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可以劃分為三個(gè)層次，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。其中，感知層負(fù)責(zé)進(jìn)行外界火災(zāi)信息采集，需要利用感知設(shè)備獲取信息，由測(cè)溫式監(jiān)控探測(cè)器、剩余電流式監(jiān)控探測(cè)器、故障電弧探測(cè)裝置、電壓式監(jiān)控探測(cè)器等多種設(shè)備構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)信息傳遞，由無線網(wǎng)關(guān)、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、后臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器構(gòu)成，無線網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)將感知層數(shù)據(jù)上傳至互聯(lián)網(wǎng)，后臺(tái)服務(wù)器由WEB服務(wù)器、智能分析服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器構(gòu)成。采用無線網(wǎng)關(guān)，則能突破系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸所受的時(shí)空限制，因此能夠?yàn)橄到y(tǒng)信息交互提供保障。此外，系統(tǒng)應(yīng)用層負(fù)責(zé)進(jìn)行終端監(jiān)控，可利用APP進(jìn)行信息獲取，并結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行用電裝置的管理。為此，還要完成開放式監(jiān)控中心平臺(tái)的搭設(shè)，并允許系統(tǒng)用戶憑借賬戶、密碼進(jìn)入平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控信息的隨時(shí)查看。而該平臺(tái)也負(fù)責(zé)完成在線監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析，能夠結(jié)合電氣線路參數(shù)數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路和設(shè)備的用電安全隱患，并及時(shí)向用戶發(fā)送預(yù)警信息，以指導(dǎo)用戶對(duì)用電設(shè)備和線路隱患進(jìn)行治理。
 

　　2.2 系統(tǒng)工作流程
 

　　在系統(tǒng)工作的過程中，首先會(huì)開始監(jiān)聽用電情況，即將監(jiān)控系統(tǒng)打開，并利用數(shù)據(jù)采集終端完成電氣線路數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，然后對(duì)采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。通過處理，系統(tǒng)則能完成電弧檢測(cè)特征參數(shù)、功率值、電器識(shí)別特征參數(shù)等數(shù)據(jù)參數(shù)的獲取。根據(jù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)變化情況，系統(tǒng)可判斷電氣線路是否出現(xiàn)設(shè)備接入或移除情況。在有設(shè)備接入或移除時(shí)，系統(tǒng)可根據(jù)用電采樣值差值對(duì)設(shè)備用電數(shù)據(jù)和相關(guān)特征參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后結(jié)合線路功率變化確認(rèn)采用哪種操作方式。在線路功率超負(fù)荷的條件下，系統(tǒng)會(huì)采取一些保護(hù)措施或向用戶報(bào)警。此外，采用電弧檢測(cè)算法，系統(tǒng)可進(jìn)行線路電流特征值分析，以確認(rèn)電氣線路是否存在故障電弧。根據(jù)分析結(jié)果，系統(tǒng)可判斷是否存在惡性負(fù)載，并決定是否發(fā)出警報(bào)。
 

　　2.3 系統(tǒng)各部分功能
 

　　從系統(tǒng)功能上來看，數(shù)據(jù)采集終端負(fù)責(zé)完成電氣線路中各種用電數(shù)據(jù)的采集，并負(fù)責(zé)完成采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)處理和分析。按照一定的格式將處理得到的數(shù)據(jù)打包，采集終端則能利用無線網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡(luò)層。借助互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，分散的前端數(shù)據(jù)信息則能得到集中，并傳輸至系統(tǒng)服務(wù)器端。借助大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，系統(tǒng)智能分析服務(wù)器可處理接收得到的數(shù)據(jù)包，以獲得實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)信息和終端號(hào)。從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器中進(jìn)行特征值樣本的提取，智能分析服務(wù)器則能完成數(shù)據(jù)的匹配度計(jì)算，以獲得設(shè)備類型和判斷線路是否存在故障電弧。借助WEB服務(wù)器，系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)瀏覽器圖形化界面的管理，在監(jiān)控終端顯示系統(tǒng)分析結(jié)果。系統(tǒng)監(jiān)控終端可通過瀏覽器進(jìn)行線路供電、設(shè)備用電和故障電弧等信息的顯示，并通過遠(yuǎn)程管理實(shí)現(xiàn)設(shè)備通斷電管理。在用戶需要利用APP進(jìn)行電氣火災(zāi)監(jiān)控管理時(shí)，可借助APP平臺(tái)訪問互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。系統(tǒng)監(jiān)控終端可從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器中完成用戶信息的調(diào)取，以確認(rèn)用戶是否有管理控制權(quán)限。在確認(rèn)用戶身份后，系統(tǒng)可提供用電信息，用戶則能結(jié)合信息對(duì)各種用電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。
 

　　3安科瑞安全用電云平臺(tái)及選型
 

　　3.1安科瑞安全用電云平臺(tái)介紹
 

　　Acrelcloud-6000安全用電云管理系統(tǒng)能夠?qū)κＳ嚯娏?、設(shè)備溫度、故障電弧等電氣故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警、記錄，并且通過云端的遠(yuǎn)程控制。設(shè)備與云端的通訊方向不受限制，能上傳數(shù)據(jù)、透?jìng)髦噶睿⒍虝r(shí)間顯示實(shí)時(shí)狀態(tài)。通過對(duì)上傳至云端的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為用戶提供火災(zāi)隱患的相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠及早的發(fā)現(xiàn)問題并實(shí)施排查，避免火災(zāi)的發(fā)生。另一方面，云平臺(tái)提供超大容量的信息儲(chǔ)存及穩(wěn)定的服務(wù)，提升了服務(wù)質(zhì)量，對(duì)用戶的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。此外，該系統(tǒng)通過集中監(jiān)控，使得數(shù)據(jù)通過每個(gè)節(jié)點(diǎn)的4G網(wǎng)絡(luò)傳輸至云端集中式管理和監(jiān)控，主控端布置于城市消防大隊(duì)，從而能夠?qū)Σ杉男畔⑦M(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控和管理。
 

具體功能如下：
 

　　3.1.1安全用電監(jiān)管服務(wù)系統(tǒng)包含安全用電管理云平臺(tái)、電腦終端顯示系統(tǒng)、APP、漏電探測(cè)器、漏電互感器、電流互感器等。
 

　　3.1.2安全用電監(jiān)管服務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)能展示剩余電流、溫度、電流等電氣安全參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線、歷史數(shù)據(jù)與變化曲線、實(shí)時(shí)報(bào)警數(shù)據(jù)等，能實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)次數(shù)、排除隱患數(shù)、未排除隱患數(shù)、報(bào)警未處理數(shù)、常規(guī)巡檢及產(chǎn)品維護(hù)等數(shù)據(jù)，監(jiān)管數(shù)據(jù)能保存十年以上。
 

　　3.1.3APP軟件同時(shí)具有IOS版本和安卓版本，能通過APP對(duì)每條報(bào)警記錄進(jìn)行呼叫，便于緊急情況下能盡快通知用電單位。
 

　　3.1.4能對(duì)各個(gè)單位及設(shè)備的電氣安全運(yùn)行情況進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和分析評(píng)估，并隨時(shí)展示電氣安全運(yùn)行分析報(bào)告。
 

　　3.1.5監(jiān)控探測(cè)終端產(chǎn)品滿足國(guó)家法律法規(guī)和有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(GB14287.2《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》和GB14287.3《測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》)的要求，并通過國(guó)家消防產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)中心提供的消防3C認(rèn)證。
 

　　3.1.6漏電探測(cè)器能同時(shí)探測(cè)剩余電流、四路溫度、三相電流等參數(shù)值，并能通過無線以移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)接入安全用電監(jiān)管系統(tǒng)平臺(tái)。
 

　　3.2漏電火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器
 

3.3故障電弧探測(cè)器
 

　　安科瑞故障電弧產(chǎn)品型號(hào)代碼為AAFD，共有兩種電流等級(jí)，可監(jiān)測(cè)回路故障電弧的發(fā)生，并及時(shí)預(yù)警，提醒用戶處理，防止電弧導(dǎo)致的火災(zāi)的發(fā)生。
 

　　AAFD可配合AF-GSM400使用并接入安全用電平臺(tái)，該產(chǎn)品不可在同一臺(tái)AF-GSM400下與ARCM混接。如圖：
 

3.4限流式保護(hù)器
 

　　安科瑞限流式保護(hù)器型號(hào)代碼為ASCP200-1，有三種電流等級(jí)，可監(jiān)測(cè)回路短路過載等故障信息，發(fā)生故障時(shí)預(yù)警和產(chǎn)生滅弧效果，防止電弧導(dǎo)致的火災(zāi)的發(fā)生。
 

　　ASCP200-1可配合AF-GSM400使用并接入安全用電平臺(tái)，也能夠通過插入SIM卡直接上傳到平臺(tái)。
 

　　以下是ASCP200-1的主要功能：
 

　　3.4.1短路保護(hù)功能。保護(hù)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電線路電流，當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。
 

　　3.4.2過載保護(hù)功能。當(dāng)被保護(hù)線路的電流過載且過載持續(xù)時(shí)間超過動(dòng)作時(shí)間(3…60秒可設(shè))時(shí)，保護(hù)器啟動(dòng)限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。
 

　　3.4.3表內(nèi)超溫保護(hù)功能。當(dāng)保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過高時(shí)，保護(hù)器啟動(dòng)超溫限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。
 

　　3.4.4過、欠壓保護(hù)功能。當(dāng)保護(hù)器檢測(cè)到線路電壓過壓或欠壓時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。
 

　　3.4.5配電線纜溫度監(jiān)測(cè)功能。當(dāng)被監(jiān)測(cè)線纜溫度超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。
 

　　3.4.6漏電流監(jiān)測(cè)功能。當(dāng)被監(jiān)測(cè)的線路漏電超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。
 

　　3.4.7保護(hù)器具有1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
 

　　3.5剩余電流互感器
 

3.6AF-GSM400-2G/4G無線上傳模塊
 

　　AF-GSM400-2G/4G/CE模塊是一款2G/4G有線無線模塊，該無線模塊為安全用電云平臺(tái)模塊。
 

　　AF-GSM400接入每塊儀表所需流量為20M/月，單個(gè)模塊可以接入30塊儀表。默認(rèn)上傳間隔2分鐘，如發(fā)生報(bào)警，會(huì)實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)。
 

　　3.7溫度傳感器
 

　　溫度傳感器為一熱敏電阻NTC，它提供0-120°的溫度監(jiān)控基準(zhǔn)，可以用來監(jiān)測(cè)線纜或配電箱體的溫度，提供溫度保護(hù)。
 

　　4 結(jié)束語
 

　　通過分析可以發(fā)現(xiàn)，將電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合在一起，則能實(shí)現(xiàn)智慧式安全用電管理，從而為用戶用電提供安全保障。所以，在電氣火災(zāi)預(yù)防管理方面，還應(yīng)加強(qiáng)基于物聯(lián)網(wǎng)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用推廣，以突破電氣火災(zāi)監(jiān)控的時(shí)空限制，并進(jìn)一步推動(dòng)電氣火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。因此，相信隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，智慧式安全用電管理系統(tǒng)也將迎來良好發(fā)展前景。
 

　　【參考文獻(xiàn)】
 

　　[1]張科強(qiáng),池雄飛,石艷玲.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的家庭火災(zāi)監(jiān)控硬件系統(tǒng)[J].中國(guó)科技信息,2016,(12):44-45.
 

　　[2]林杰強(qiáng).關(guān)于電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)的研究.
 

　　[3]安科瑞安全用電管理云平臺(tái)手冊(cè).2020.02版.