智慧式電氣火災隱患監管云平臺的應用

摘要：建設智慧式電氣火災隱患監管服務(wù)系統，強化電氣火災隱患監管排查，是當物聯(lián)網(wǎng)背景下全社會(huì )越來(lái)越關(guān)注的一大課題。文章分析了電氣火災頻發(fā)的原因以及傳統電氣火災監測技術(shù)的缺陷。提出智慧式電氣火災隱患監管系統在防范電氣火災中的應用及勢。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；電氣火災；隱患監管；應用

0引言

電在給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)便利的同時(shí)，也給人們帶來(lái)一些災難。有數據顯示，在已查明原因的火災中，40％～60％被定性為電氣火災。據不*統計，浙江省每年發(fā)生的火災，一半以上是因電氣設備或線(xiàn)路故障引發(fā)，不少電氣火災還造成人員傷亡，損失巨大。以杭州市為例，2014年全市共發(fā)生火災5 679起，從已查明的火災原因來(lái)看，其中由于電氣故障原因引發(fā)的火災2 487起，約占全年火災總數的44％。2014年奪走16條鮮活生命的“1·14”溫嶺大東鞋廠(chǎng)火災也是因電線(xiàn)起火釀成的悲劇。電氣火災嚴重影響著(zhù)人民生命財產(chǎn)安全，如何科學(xué)、智慧地防范電氣火災已經(jīng)成為當物聯(lián)網(wǎng)背景下全社會(huì )高度關(guān)注的一大問(wèn)題。

1電氣火災頻發(fā)的原因及傳統監測技術(shù)的缺陷

1.1原因

隨著(zhù)經(jīng)濟建設和人們物質(zhì)文化生活的不斷發(fā)展，城鄉居民使用的電氣設備日益增多，然而由于電氣設備本身質(zhì)量問(wèn)題以及忽視對電氣線(xiàn)路和設備的規范安裝使用，電氣線(xiàn)路和設備的安全隱患檢查技術(shù)復雜、不易操作，難以防范，導致電氣火災接連發(fā)生。

經(jīng)調查分析，電氣火災主要由漏電、短路、過(guò)負荷、接觸不良等四個(gè)方面的原因引發(fā)，即因電氣線(xiàn)路、用電設備、器具以及供配電設備出現故障性釋放的熱能以及非故障性釋放的能量，在具備燃燒條件下引燃本體或其他可燃物而造成的火災…。

在經(jīng)濟繁榮的新形勢下，控制電氣火災的發(fā)生，是消防工作的一項經(jīng)常性的重要內容，對減少火災損失起著(zhù)舉足輕重的作用。做好電氣防火，不僅對維護正常的生產(chǎn)和生活秩序，保證經(jīng)濟順利發(fā)展具有重要的現實(shí)意義，同時(shí)也已成為保障社會(huì )公共安全的一個(gè)重要組成部分。

1.2傳統監測技術(shù)的缺陷

傳統的電氣火災監測技術(shù)可以對線(xiàn)路的漏電、過(guò)載情況進(jìn)行監測并實(shí)施報警，但缺乏對歷史數據的分析研判功能，因此難以發(fā)現處于隱蔽狀態(tài)的電氣設備和線(xiàn)路中的過(guò)熱點(diǎn)和火花放電情況，對不形成零線(xiàn)電流突變的電氣火災以及電弧形成的電氣火災無(wú)法預防，也無(wú)法對電力污染形成的電氣火災進(jìn)行預警，無(wú)法預知電氣設備故障，不能及時(shí)發(fā)現和排除報警裝置自身故障，無(wú)法正確診斷和評估電氣設備及線(xiàn)路的安全狀況，難以定位建筑中電氣火災隱患點(diǎn)，致使電氣裝置長(cháng)期處于隱患故障狀態(tài)，埋下禍根。有時(shí)往往火災形成后還未及時(shí)報警。

2智慧式電氣火災安全隱患監管系統組成及應用 

科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)讓人類(lèi)社會(huì )由互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代向物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代演進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)勢必將以無(wú)處不在、無(wú)時(shí)不在、無(wú)人不用、*的超導性、智能型和可組合性統攬物質(zhì)世界。在防范電氣火災領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)發(fā)揮著(zhù)巨大作用，其中較為突出的是智慧式電氣火災安全隱患監管服務(wù)。

2.1組成

智慧式電氣火災安全隱患監管服務(wù)系統是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)的傳感器通訊系統、電氣火災監控探測器和智慧式電氣火災安全隱患服務(wù)平臺等三個(gè)部分所組成，在漏電監控方面屬于先期預報警系統。通過(guò)智慧式電氣火災監管系統，可以實(shí)時(shí)監控社會(huì )單位用電設施、設備、電氣線(xiàn)路的運行情況，及時(shí)對電氣火災隱患作出警示，好地輔助單位加強自身配電、用電設施設備、電氣線(xiàn)路的管理維護，保證電氣系統正常運行，減少電氣火災的發(fā)生，具體結構組成見(jiàn)圖1。

圖1 智慧式電氣火災安全隱患監管服務(wù)系統結構組成

2.2原理

自人類(lèi)進(jìn)入電氣時(shí)代以來(lái)，為了用電安全的需要先后發(fā)明制造了拉線(xiàn)開(kāi)關(guān)、保險絲、漏電開(kāi)關(guān)、斷路器、空氣開(kāi)關(guān)等裝置。然而，現在使用的各類(lèi)傳統開(kāi)關(guān)，根本不能有效杜絕電氣火災的發(fā)生。漏電、短路等引起的火災和大范圍停電，給用戶(hù)的生命財產(chǎn)造成了嚴重的損失，給用電管理也造成了很大的麻煩。

面對新形勢下的安全用電問(wèn)題，世界電氣專(zhuān)家提出了電氣安全防護化被動(dòng)為主動(dòng)的“預防為主，綜合防護”的電氣安全理念——智慧式電氣火災安全隱患監管服務(wù)系統。其基本原理是通過(guò)終端探測頭(如剩余電流互感器、溫度傳感器等)，利用電磁感應原理、溫度效應的變化對電氣設備中的電流、溫度等參數進(jìn)行采集，并輸送到監控探測器里，對變化的幅值進(jìn)行分析、判斷，并與報警設定值進(jìn)行比較。當發(fā)現電氣設備中的電流、溫度等參數發(fā)生異?；蛲蛔?，超出設定值時(shí)，發(fā)出報警信號。同時(shí)，也輸送到監控設備中，再經(jīng)監控設備進(jìn)一步識別、判定，當確認可能會(huì )發(fā)生火災時(shí)，監控主機發(fā)出火災報警信號，點(diǎn)亮報警指示燈，發(fā)出報警音響，同時(shí)在液晶顯示屏上顯示火災報警等信息，并以手機短信、電子郵件等方式提醒或通知安全管理人員事故隱患點(diǎn)，安全管理人員可根據以上顯示的信息，迅速到事故現場(chǎng)進(jìn)行檢查處理(見(jiàn)圖2)。

圖2智慧式電氣火災安全隱患監管服務(wù)線(xiàn)路監測參數圖

與傳統火災自動(dòng)報警系統不同的是，智慧式電氣火災安全隱患監管服務(wù)系統實(shí)現早期報警，還能根據一段時(shí)間的歷史數據對用戶(hù)的用電情況進(jìn)行專(zhuān)業(yè)分析，評估用電風(fēng)險，從而避免損失，大幅度降低火災等涉電事故發(fā)生的概率，提高用電安全監管水平(見(jiàn)圖3)。日本在20世紀80年代末期強制實(shí)行電氣火災隱患監管后，電氣火災占總火災的比例便從原來(lái)的30％下降到了2％。

圖3智慧式電氣火災安全隱患監管服務(wù)報警顯示圖

2.3應用

智慧式電氣火災安全隱患監管服務(wù)系統可被廣泛應用于各類(lèi)商場(chǎng)市場(chǎng)、文保古建筑、大型糧倉貨倉、易燃易爆企業(yè)、醫院等企事業(yè)單位，并在不斷擴大應用領(lǐng)域。目，北京故宮已有1個(gè)區域完成了智慧式電氣火災安全隱患監管服務(wù)系統安裝試點(diǎn)工作，*。下一步整個(gè)故宮所有區域都將予以安裝。浙江省部分地區正部署和推進(jìn)智慧式電氣火災安全隱患監管服務(wù)系統，開(kāi)啟防范電氣火災的管理新模式。

智慧式電氣火災安全隱患監管服務(wù)系統還能連接煙霧報警等器材設備，用于“十小場(chǎng)所”安全管理，便于各場(chǎng)所、建筑“對癥下藥”，將火災隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

3智慧式電氣火災安全隱患監管系統的勢 

3.1可作為城市消防遠程監控信息平臺的必要補充

由于城市消防遠程監控信息平臺可對社會(huì )單位自動(dòng)火災報警系統及自動(dòng)消防設施的運行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監測，但缺乏對社會(huì )單位電氣火災隱患的實(shí)時(shí)預警、報警及有效監管，將電氣火災安全隱患監管服務(wù)系統納入城市消防遠程監控信息平臺聯(lián)網(wǎng)服務(wù)范疇后，通過(guò)補充完善對社會(huì )單位電氣火災隱患部位的遠程實(shí)時(shí)監管，擴大城市消防遠程監控信息平臺的火災防控信息服務(wù)覆蓋面。消防部門(mén)可通過(guò)推進(jìn)應用電氣火災安全隱患監管服務(wù)系統，達到完善城市消防遠程監控信息平臺的整體服務(wù)，將電氣火災遠程監管與城市消防遠程監控信息互為補充、雙向共享，逐漸打造出一個(gè)火災防控面廣、信息服務(wù)智能化高的“消防物聯(lián)網(wǎng)智慧服務(wù)平臺”，好地為社會(huì )單位提供細致的火災防控信息服務(wù)。

3.2可打造全新的遠程信息服務(wù)模式

智慧式電氣火災安全隱患監管服務(wù)系統通過(guò)真實(shí)傳感數據的電氣火災監管體系、專(zhuān)業(yè)化的智能分析手段與安全管理評估體系為社會(huì )單位提供層次化的電氣火災安全監管服務(wù)。即對社會(huì )單位電氣系統設施設備、線(xiàn)路進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)“體檢”，對火災隱患準確預警、報警，并定期提供遠程“體檢”報告，服務(wù)于社會(huì )用戶(hù)對電氣隱患的原因分析和整改，便于社會(huì )單位及時(shí)發(fā)現并消除電氣火災安全隱患；同時(shí)依托統一的電氣火災監控遠程服務(wù)中心，為社會(huì )單位提供監控數據的安全存儲空間，記錄電氣系統的剩余電流、溫度的運行數據，實(shí)時(shí)捕捉瞬間漏電流變化，真實(shí)反映社會(huì )單位的電氣火災隱患與違規用電等安全問(wèn)題，使社會(huì )單位對電氣火災隱患“有據可查”，隱患治理“有的放矢”，具體見(jiàn)圖4。

3.3可為火災原因調查提供輔證

智慧式電氣火災安全隱患監管服務(wù)系統通過(guò)長(cháng)期運行，擁有強大的用電歷史記錄數據庫，可支持查詢(xún)任意時(shí)間段的用電數據，有利于用電故障原因的排查和分析，能為社會(huì )單位提供智能化、專(zhuān)業(yè)化的電氣火災安全隱患分析和處理服務(wù)，同時(shí)無(wú)需人工評判便可智能評估社會(huì )單位電氣火災安全等級，自動(dòng)為社會(huì )單位提供專(zhuān)業(yè)的診斷報告。消防部門(mén)在進(jìn)行火災調查時(shí)也可依據智慧式電氣火災安全隱患監管服務(wù)系統所擁有的長(cháng)期動(dòng)態(tài)監控數據快速高效地找準原因(見(jiàn)圖5)。

3.4可提高消防監督效率

通過(guò)提供智慧式電氣火災安全隱患監管服務(wù)，可以為消防監督提供一個(gè)動(dòng)態(tài)掌控社會(huì )單位電氣火災隱患等消防安全狀況的平臺，有利于監督部門(mén)實(shí)現以信息部署消防警務(wù)，強化對社會(huì )單位電氣火災的宏觀(guān)監管、重點(diǎn)監管和監管，及時(shí)掌握電氣火災高發(fā)時(shí)段和高發(fā)部位，推進(jìn)電氣火災隱患的監督整改，有效地預防和遏制重特大火災，尤其是群死群傷火災的友生。

圖4智慧式電氣火災安全隱患監管服務(wù)監控報表

圖5 智慧式電氣火災安全隱患監管服務(wù)用電歷史記錄圖

4安科瑞安全用電云平臺及選型

4.1安科瑞安全用電云平臺介紹

Acrelcloud-6000安全用電云管理系統能夠對剩余電流、設備溫度、故障電弧等電氣故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監控、報警、記錄，并且通過(guò)云端的遠程控制。設備與云端的通訊方向不受限制，能上傳數據、透傳指令，并時(shí)間顯示實(shí)時(shí)狀態(tài)。通過(guò)對上傳至云端的數據進(jìn)行分析，為用戶(hù)提供火災隱患的相關(guān)數據，能夠及早的發(fā)現問(wèn)題并實(shí)施排查，避免火災的發(fā)生。另一方面，云平臺提供超大容量的信息儲存及穩定的服務(wù)，提升了服務(wù)質(zhì)量，對用戶(hù)的長(cháng)遠發(fā)展具有戰略意義。此外，該系統通過(guò)集中監控，使得數據通過(guò)每個(gè)節點(diǎn)的4G網(wǎng)絡(luò )傳輸至云端集中式管理和監控，主控端布置于城市消防大隊，從而能夠對采集的信息進(jìn)行統一的監控和管理。

具體功能如下：

（1）安全用電監管服務(wù)系統包含安全用電管理云平臺、電腦終端顯示系統、手機APP、漏電探測器、漏電互感器、電流互感器等。
    （2）安全用電監管服務(wù)系統平臺能展示剩余電流、溫度、電流等電氣安全參數的實(shí)時(shí)監測數據及變化曲線(xiàn)、歷史數據與變化曲線(xiàn)、實(shí)時(shí)報警數據等，能實(shí)時(shí)顯示現場(chǎng)服務(wù)次數、排除隱患數、未排除隱患數、報警未處理數、常規巡檢及產(chǎn)品維護等數據，監管數據能保存十年以上。
    （3）手機APP軟件同時(shí)具有IOS版本和安卓版本，能通過(guò)手機APP對每條報警記錄進(jìn)行呼叫，便于緊急情況下能盡快通知用電單位。
    （4）能對各個(gè)單位及設備的電氣安全運行情況進(jìn)行自動(dòng)統計和分析評估，并隨時(shí)展示電氣安全運行分析報告。
    （5）監控探測終端產(chǎn)品滿(mǎn)足國家法律法規和有關(guān)技術(shù)標準（GB14287.2《剩余電流式電氣火災監控探測器》和GB14287.3《測溫式電氣火災監控探測器》）的要求，并通過(guò)國家消防產(chǎn)品質(zhì)量監測檢驗中心提供的消防3C認證。
    （6）漏電探測器能同時(shí)探測剩余電流、四路溫度、三相電流等參數值，并能通過(guò)無(wú)線(xiàn)以移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò )接入安全用電監管系統平臺。

4.2產(chǎn)品選型

4.2.1漏電火災監控探測器

安科瑞故障電弧產(chǎn)品型號代碼為AAFD，共有兩種電流等級，可監測回路故障電弧的發(fā)生，并及時(shí)預警，提醒用戶(hù)處理，防止電弧導致的火災的發(fā)生。4.2.2故障電弧探測器

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

4.2.3限流式保護器

安科瑞限流式保護器型號代碼為ASCP200-1，有三種電流等級，可監測回路短路過(guò)載等故障信息，發(fā)生故障時(shí)預警和產(chǎn)生滅弧效果，防止電弧導致的火災的發(fā)生。

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

以下是ASCP200-1的主要功能：

短路保護功能。保護器實(shí)時(shí)監測用電線(xiàn)路電流，當線(xiàn)路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內實(shí)現快速限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

過(guò)載保護功能。當被保護線(xiàn)路的電流過(guò)載且過(guò)載持續時(shí)間超過(guò)動(dòng)作時(shí)間（3…60秒可設）時(shí)，保護器啟動(dòng)限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

表內超溫保護功能。當保護器內部器件工作溫度過(guò)高時(shí)，保護器啟動(dòng)超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

過(guò)、欠壓保護功能。當保護器檢測到線(xiàn)路電壓過(guò)壓或欠壓時(shí)，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設置是否啟動(dòng)限流保護。

配電線(xiàn)纜溫度監測功能。當被監測線(xiàn)纜溫度超過(guò)報警設定值時(shí)，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設置是否啟動(dòng)限流保護。

漏電流監測功能。當被監測的線(xiàn)路漏電超過(guò)報警設定值時(shí)，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設置是否啟動(dòng)限流保護。

保護器具有1路RS485接口，1路2G無(wú)線(xiàn)通訊，可以將數據發(fā)送到后臺監控系統，實(shí)現遠程監控。

4.2.4剩余電流互感器

4.2.5 AF-GSM400-2G/4G無(wú)線(xiàn)上傳模塊

AF-GSM400-2G/4G/CE模塊是一款2G/4G有線(xiàn)無(wú)線(xiàn)模塊，該無(wú)線(xiàn)模塊為安全用電云平臺模塊。

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。默認上傳間隔2分鐘，如發(fā)生報警，會(huì )實(shí)時(shí)上傳數據。

4.2.6溫度傳感器

溫度傳感器為一熱敏電阻NTC，它提供0-120°的溫度監控基準，可以用來(lái)監測線(xiàn)纜或配電箱體的溫度，提供溫度保護。

5結束語(yǔ)

以科學(xué)動(dòng)態(tài)的管理模式，有效掌握用電線(xiàn)路的運行狀況，及時(shí)發(fā)現電氣線(xiàn)路中出現的安全隱患，智慧式地防范電氣火災，是邁向“智慧城市”，實(shí)現“機器換人”“以科技促安全”的有力“助推劑”。智慧式電氣火災安全隱患監管服務(wù)系統應用景將十分廣闊。

參考文獻

[1]陳尊光．探討電氣火災監控系統設計若干問(wèn)題[J]．新材料新裝飾，2014(1)．

[2]李海學(xué).智慧式電氣火災隱患監管系統的應用

[3]安科瑞安全用電管理云平臺手冊.2020.02版.