淺談電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)的研究與應用
更新時間：2022-01-05
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淮亞利
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是進行早期火災預防的關鍵，也是建筑消防非常重要的組成部分。隨著信息和通信科技飛速發(fā)展，如今可以通過相關技術條件實現(xiàn)從任何時間、任何地點連接到任何人，甚至實現(xiàn)任何物體之間的有效連接，而萬物的連接就形成了我們平常所說的“物聯(lián)網(wǎng)”。本文旨在通過對電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術的綜合應用進行探討研究，并對搭建完善系統(tǒng)的電氣火災監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)提出合理建議，以期對相關從業(yè)人員提供理論借鑒。
關鍵詞：電氣火災監(jiān)控系統(tǒng) ；物聯(lián)網(wǎng)
0引言
電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在對電氣火災的預警和防控過程中作用十分顯著，可以有效避免電氣火災的發(fā)生。但是目前我國大部分電氣火災監(jiān)控預警系統(tǒng)采用的是有線組網(wǎng)的方式，這種方式需要在每個配電區(qū)域都安裝電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，這不僅布線難度大，而且每個區(qū)域都需要專人看管，因此就產(chǎn)生了人力資源的浪費。在歷史數(shù)據(jù)的展示上也不能形成圖形化顯示，這就給用戶了解監(jiān)控系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)造成了困難。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，在電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)中就產(chǎn)生了新的趨勢和方向，下面我們進行系統(tǒng)探討。
1物聯(lián)網(wǎng)的體系構架和組成要素
1990年英國的 KevinAshton 提出了物聯(lián)網(wǎng)概念，到如今物聯(lián)網(wǎng)技術已經(jīng)深入到各個行業(yè)各個領域的發(fā)展過程中，借助物聯(lián)網(wǎng)技術我們可以對傳統(tǒng)的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)進行完善升級，從而更好地防控火災的發(fā)生，為社會進步、人民生命財產(chǎn)安全做出更多的保障。
物聯(lián)網(wǎng)主要由信息采集、信息傳遞和信息處理三大要素組成。其中信息采集指的是將傳感器或 RFID 等信息采集設備置入特定的采集地點，對所要關注的物體或者相關的系統(tǒng)進行信息采集和狀態(tài)監(jiān)控，這是其開端過程。信息傳遞指的是通過無處不在的無線網(wǎng)絡，對采集到的系統(tǒng)信息進行合理安全有效的傳遞，這是其中間環(huán)節(jié)。最后信息處理指的是借助相關的云計算處理方式，來進行最終的信息數(shù)據(jù)輔助決策過程。通過以上三個要素和過程就決定了物聯(lián)網(wǎng)的三層構架體系，也就是感知層、網(wǎng)絡層和應用層。感知層完成信息采集，網(wǎng)絡層實現(xiàn)信息傳遞，應用層進行數(shù)據(jù)處理。
2 物聯(lián)網(wǎng)在電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)中的延伸應用
監(jiān)控設備、監(jiān)控探測器和故障探測裝置共同連接成整個電氣火災監(jiān)測系統(tǒng)，在網(wǎng)絡布線運行的基礎上實現(xiàn)火災監(jiān)控報警系統(tǒng)的有序運轉。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)作為一個三層架構體系，只需要做一下簡單延伸就可以與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)連接起來，從而構成物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控下的電氣火災監(jiān)控預警系統(tǒng)。
根據(jù)對比可以得知，火災監(jiān)測監(jiān)控器和電弧故障檢測系統(tǒng)相當于整個物聯(lián)網(wǎng)體系的感知階段。它們的作用是作為前端的監(jiān)測手段對潛在的火災信息進行采集預警。
物聯(lián)網(wǎng)的傳輸層也就是信息傳遞過程，可以通過將有線短距離信息傳遞方式（RS485、RS232\CAN）轉為無線移動通道傳遞方式（GPRS、SMS、CDMA）的形式來實現(xiàn)。這種不限空間和距離的傳輸方式對于火災監(jiān)控時效性和準確性具有很大的推動作用。最后是物聯(lián)網(wǎng)的應用層，這一階段主要是通過搭建一個綜合式的監(jiān)控開發(fā)平臺來實現(xiàn)的，在這個系統(tǒng)中技術人員通過賬號密碼登錄的手段實現(xiàn)了個體用戶火災監(jiān)控信息的記錄和有效提取。此外監(jiān)控平臺還可以通過信息的采集和傳遞過程，及時將報警信息發(fā)送到相關單位和個人，實現(xiàn)了火災預警的準確性和及時性。
3以物聯(lián)網(wǎng)為基礎的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成和工作原理
根據(jù)以上分析，我們可以得知一個以物聯(lián)網(wǎng)為基礎的完整的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)要由前端探測設備、無線收發(fā)設備和數(shù)據(jù)傳輸通道、監(jiān)控中心平臺以及監(jiān)控客戶端組成。
3.1 前端探測設備
前端探測設備是以對整體電氣線路的監(jiān)控為手段實現(xiàn)的信息收集和相關對比檢驗，其中包括但不限于剩余電流監(jiān)控、實時電流負荷預警以及各樣設施溫度的監(jiān)控等。這一過程還可以直接聯(lián)系警報系統(tǒng)，在相應的故障發(fā)生且被檢測到時就會發(fā)出聲光報警信號以提示技術人員排除故障。這一系統(tǒng)環(huán)節(jié)還可以實現(xiàn)對電弧現(xiàn)象的合理跟蹤，必要時實現(xiàn)消防聯(lián)動，大程度上降低火災發(fā)生的概率。外接收發(fā)器系統(tǒng)還可以實現(xiàn)各項指令的執(zhí)行監(jiān)督。
3.2 無線遠距離收發(fā)器及移動數(shù)據(jù)傳輸
在實現(xiàn)了實時完整的信息采集過程之后，就要依賴無線收發(fā)器實現(xiàn)各種采樣數(shù)據(jù)和信息通過移動網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通道發(fā)送到監(jiān)控中心平臺和各項移動通信設備上。同時也可以將控制中心平臺發(fā)來的各項指令傳輸給前端探測設備。
3.3 監(jiān)控中心平臺
信息傳遞要有接收基地，監(jiān)控中心平臺就是主要的信息接收裝置，其中數(shù)據(jù)庫服務器可以對各種用戶單位信息、探測器數(shù)量、前端探測設備的地址碼、監(jiān)控實時狀態(tài)等在內(nèi)的信息進行系統(tǒng)接收處理。可以實現(xiàn)監(jiān)控歷史信息的及時反饋和呈現(xiàn)。
平臺應用軟件可以提供人機交互界面，用于顯示監(jiān)控和報警相關信息，很大程度上方便工作人員對信息進行編輯和查詢。還可以實現(xiàn)對火災報警地點的直接定位，并彈出該單位的相關電氣信息。
3.4 監(jiān)控客戶端
監(jiān)控客戶端也就是客戶的使用平臺，它可以實現(xiàn)相關火災監(jiān)控信息的及時獲取和歷史信息的完善處理。具體操作是用戶可以在相關的客戶端通過賬號密碼的形式登錄個人平臺，在監(jiān)控個人平臺就可以全面及時獲取一定地理范圍內(nèi)的火災檢測器所儲信息，地址碼及位置報警詳情都會直接顯示在移動客戶端平臺上。操作方便的人機交互系統(tǒng)有效完善了用戶的火災監(jiān)控體驗，對于實現(xiàn)火災監(jiān)控的有效性提供了有利條件。
4安科瑞安全用電云平臺功能介紹及選型
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(tǒng)能夠對剩余電流、設備溫度、故障電弧等電氣故障進行實時監(jiān)控、報警、記錄，并且通過云端的遠程控制。設備與云端的通訊方向不受限制，能上傳數(shù)據(jù)、透傳指令，并時間顯示實時狀態(tài)。通過對上傳至云端的數(shù)據(jù)進行分析，為用戶提供火災隱患的相關數(shù)據(jù)，能夠及早的發(fā)現(xiàn)問題并實施排查，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(wěn)定的服務，提升了服務質(zhì)量，對用戶的長遠發(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)通過每個節(jié)點的4G網(wǎng)絡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，從而能夠對采集的信息進行統(tǒng)一的監(jiān)控和管理。
具體功能如下：
（1）安全用電監(jiān)管服務系統(tǒng)包含安全用電管理云平臺、電腦終端顯示系統(tǒng)、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(jiān)管服務系統(tǒng)平臺能展示剩余電流、溫度、電流等電氣安全參數(shù)的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線、歷史數(shù)據(jù)與變化曲線、實時報警數(shù)據(jù)等，能實時顯示現(xiàn)場服務次數(shù)、排除隱患數(shù)、未排除隱患數(shù)、報警未處理數(shù)、常規(guī)巡檢及產(chǎn)品維護等數(shù)據(jù)，監(jiān)管數(shù)據(jù)能保存十年以上。
（3）手機APP軟件同時具有IOS版本和安卓版本，能通過手機APP對每條報警記錄進行呼叫，便于緊急情況下能盡快通知用電單位。
（4）能對各個單位及設備的電氣安全運行情況進行自動統(tǒng)計和分析評估，并隨時展示電氣安全運行分析報告。
（5）監(jiān)控探測終端產(chǎn)品滿足法律法規(guī)和有關技術標準（GB14287.2《剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器》和GB14287.3《測溫式電氣火災監(jiān)控探測器》）的要求，并通過消防產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測檢驗中心提供的消防3C認證。
（6）漏電探測器能同時探測剩余電流、四路溫度、三相電流等參數(shù)值，并能通過無線以移動通訊網(wǎng)絡接入安全用電監(jiān)管系統(tǒng)平臺。
4.2 產(chǎn)品選型
4.2.1漏電火災監(jiān)控探測器
4.2.2故障電弧探測器
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(jiān)測回路故障電弧的發(fā)生，并及時預警，提醒用戶處理，防止電弧導致的火災的發(fā)生。
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(jiān)測回路短路過載等故障信息，發(fā)生故障時預警和產(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。保護器實時監(jiān)測用電線路電流，當線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。
過載保護功能。當被保護線路的電流過載且過載持續(xù)時間超過動作時間（3…60秒可設）時，保護器啟動限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。
表內(nèi)超溫保護功能。當保護器內(nèi)部器件工作溫度過高時，保護器啟動超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。
過、欠壓保護功能。當保護器檢測到線路電壓過壓或欠壓時，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設置是否啟動限流保護。
配電線纜溫度監(jiān)測功能。當被監(jiān)測線纜溫度超過報警設定值時，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設置是否啟動限流保護。
漏電流監(jiān)測功能。當被監(jiān)測的線路漏電超過報警設定值時，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設置是否啟動限流保護。
保護器具有1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。
4.2.4剩余電流互感器
4.2.5 AF-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模塊。
AF-GSM400接入每塊儀表所需流量為20M/月，單個模塊可以接入30塊儀表。默認上傳間隔2分鐘，如發(fā)生報警，會實時上傳數(shù)據(jù)。
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(jiān)控基準，可以用來監(jiān)測線纜或配電箱體的溫度，提供溫度保護。
5結束語
在電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)中運用最新的移動物聯(lián)網(wǎng)技術，可以實現(xiàn)電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的升級換代，zui大程度上實現(xiàn)了該系統(tǒng)長期、遠距離、大范圍的火災監(jiān)控，對于改善電氣運行環(huán)境、保證人民生命財產(chǎn)安全具有十分重要的意義。物聯(lián)網(wǎng)在火災監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應用是實現(xiàn)安全用電的有力保障，同時也獲得了更加遠大的市場發(fā)展前景。
參考文獻
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[3]安科瑞安全用電管理云平臺手冊.2020.02版.
作者簡介：淮亞利，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事安全用電的研發(fā)與應用。
