智慧用電安全管理系統(tǒng) 用智慧鑄就用電安全管理云平臺

摘 要： 介紹了力安科技基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智慧用電安全管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采集用電設備運行過程中的各種參數(shù)進行分析處理，并及時將各種信息通過無線或短信發(fā)送到用電安全管理云平臺。這將極大地提高用電的安全系數(shù)，對于人們的生活、生產(chǎn)都有很大的現(xiàn)實意義。

0 引言

隨著中國城市化進程的加速，城市人口日益增多，越來越多的高層建筑聳立在城市中，各種用電設備自然*。但電氣安全事故也頻頻發(fā)生，據(jù)不*統(tǒng)計，全國平均每年因電氣安全隱患誘發(fā)的火災事故占總體事故的30%左右，這樣的事故提醒著大家電氣安全不容忽視。過去，用電的安全保障主要靠維保單位的定期維修保養(yǎng)和電工定期檢驗。在用電設備數(shù)量龐大、維護管理人員緊缺的狀況下，如何及時發(fā)現(xiàn)用電安全隱患故障并采取有效的措施加以處理，成為生產(chǎn)單位和監(jiān)管部門必須共同應對的難題。

為此力安科技設計了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智慧用電安全管理系統(tǒng)，采用無線傳感網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術相結合，對影響電氣安全的關鍵參數(shù)進行采集、處理和監(jiān)控，實現(xiàn)用電設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控和故障報警。

1 系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

本系統(tǒng)基于LFT201-D組合式監(jiān)控探測器、LFT201-D/T測溫式監(jiān)控探測器、LBH201限流式電氣防火保護器及LRT401無線測溫探測器、語音及報警模塊、無線通信模塊等智能終端，根據(jù)用戶單位及應用場所的不同，組成不同的配置方案，系統(tǒng)總體工作圖如圖1所示。

本智慧用電安全管理系統(tǒng)設計了三種方案模型。通過把智慧用電安全智能終端固定在被監(jiān)控用電設備上，當用電設備工作時，智能終端進行信號采集，并傳入智慧用電安全管理系統(tǒng)進行處理，得出此時用電設備運行狀態(tài)。每一配電箱均設有電流、溫度傳感器模塊，用以檢測設備當前運行狀態(tài)。當設備參數(shù)到達某預警值時，該層的智能傳感器處于應急感應狀態(tài)，傳感器即把當前設備信息傳送給云平臺，經(jīng)過云平臺處理動態(tài)顯示當前設備預警狀態(tài)。用戶通過pc客戶端或手機app，如果設備處于預jing狀態(tài)，智慧用電安全管理系統(tǒng)將會保持實時預警?？蛻艨梢酝ㄟ^app/pc客戶端選擇，可以控制查看前往目標隱患設備，并通過語音報警模塊播報到達監(jiān)控中心和提醒值班人員注意事項。當設備狀態(tài)參數(shù)與正常運行參數(shù)不符時，系統(tǒng)將發(fā)出報警信號，呼叫檢修人員以便迅速做出反應，并播放預置語音。最后，通過無線通信模塊，把設備此時運行狀態(tài)發(fā)送到PC端的云端服務器上，并實時發(fā)送短信給相關負責人員，從而實現(xiàn)實時監(jiān)控用電設備運行狀態(tài)，為用電設備的保養(yǎng)、檢驗和監(jiān)管提供數(shù)據(jù)支撐，同時為迅速可靠地實施隱患故障清除提供保障。

2 硬件部分設計

2.1 智慧用電安全傳感器檢測模塊

智慧用電安全控探測器屬*綜合式監(jiān)控裝置，可實現(xiàn)三相電流、三相電壓、1路漏電電流及4路溫度的綜合采集及預處理。本系列探測器可通過有線方式與監(jiān)控主機的通訊及信息交互，也可經(jīng)云網(wǎng)關或DTU經(jīng)移動互聯(lián)網(wǎng)直接實現(xiàn)與安易云的信息交互。

主要適用于樓層配電箱或配電室低壓柜線路電流、電壓、電能及漏電電流、線纜接頭溫度的監(jiān)測。

主要參數(shù)：

● 工作電源： :AC220V ±20% 50Hz（引自不間斷電源）；

● 漏電報警閾值20—1000mA連續(xù)可調，監(jiān)測精度0.5級；

● 溫度報警閾值55-125℃連續(xù)可調，監(jiān)測精度0.5級；

● 電氣量監(jiān)測精度：電壓、電流0.2級，功率0.5級，電度1級

● 額定輸入：電流CT輸出0.333V，頻率50Hz

● 1路RS485通信接口

● 自身功耗小于0.3W;

● 標準式導軌式安裝；

● 使用環(huán)境：溫度-20℃-+70℃ 相對濕度≤95%，不結露

● 外接漏電電流互感器及電流互感器：*開口式，屬配套產(chǎn)品。

2.2 電氣溫度探測器模塊

ADF302系列低壓電氣溫度探測器*采用嵌入式軟硬設計，實現(xiàn)96路溫度信號的采集與處理。外接溫度傳感器ADT301采用智能數(shù)字傳感器。

適用于低壓柜線路接點溫度及柜體溫度的監(jiān)測。

主要參數(shù)

● 工作電源： DC24V ±20%（極性自適應）；

● 溫度報警閾值55-125?C連續(xù)可調，監(jiān)測精度0.5級 ;

● 可外接96路溫度傳感器實現(xiàn)溫度探測；

● RS485通信接口，有效通信距離最大1200m;

● 自身功耗小于0.3W;

● 抗干擾能力：符合GB/T17626 Ⅳ級的標準規(guī)定

● 使用環(huán)境：溫度：-20℃～+60℃；

● 安裝方式：導軌式安裝；

● 外觀尺寸：90*80*62mm;

2.3 無線通信模塊

智能終端傳感器模塊將收集到的設備運行時各種實時信息通過串口傳輸給云平臺機，云平臺對信息進行匯總。然后通過相應的算法將匯總好的信息進行清洗、分析、統(tǒng)計處理，可以得到設備的各種電氣安全參數(shù)，實時顯示在pc客戶端和app上?？梢詫崟r把運行狀態(tài)及時發(fā)送給相關負責人，極大提高了工作效率。

2.4 語音及報警模塊

智慧用電安全管理系統(tǒng)收到匯總信息后，在收到終端設備傳來的觸發(fā)信號后，對應語音將會被播放。在用電設備出現(xiàn)故障前，用戶可以及時的被告知，從而及時消除用電安全隱患。語音及報警模塊原理圖如圖。

3 軟件部分設計

該系統(tǒng)要求設計完善的軟件程序，完成包含各種電氣安全異常檢測、預警響應、顯示、數(shù)據(jù)處理和中斷處理等在內的功能，整個軟件流程圖如圖5所示。

具體功能設計思路如下：

1、實時監(jiān)控：客戶可通過手機APP和PC客戶端實時監(jiān)控電氣設備安全狀態(tài)參數(shù)，實現(xiàn)電氣設備的透明化監(jiān)測管理，隨時隨地掌控電氣設備的健康狀況及能效情況；

2、故障報警：當系統(tǒng)診斷出電氣安全異常時，精確定位，及時以界面消息、短信、郵件、電話等方式通知用戶；

3、大數(shù)據(jù)分析：基于大數(shù)據(jù)的分析處理，多維度預測電氣安全狀態(tài)趨勢，為用戶進行電氣安全評估、隱患分析、系統(tǒng)優(yōu)化、能效管理及整體用能情況提供數(shù)據(jù)支撐；

4、服務托管：基于本系統(tǒng)支持第三方代維服務托管。

軟件設計中，對用電設備運行中的各種狀態(tài)進行異常檢測，如電流情況、溫度、故障電弧檢測等，如果存在異常情況，立即進行報警，并實時顯示在后臺服務器界面上，同時發(fā)送短信給相關人員，提醒工作人員進行維修。

4 后臺監(jiān)控服務器實現(xiàn)

該系統(tǒng)的后臺服務器設計使用JAVA語言，基于TCP/IP協(xié)議，提供面向連接的服務，實現(xiàn)可靠的通信。在網(wǎng)絡通信的雙方，均有各自的套接字，并且該套接字與特定的IP地址和端口號相關聯(lián)。通常，套接字主要有兩種類型，分別是流式套接字（SOCK_STREAM）和數(shù)據(jù)報套接字（SOCK_DGRAM）。其中，流式套接字專門用于使用TCP協(xié)議通信的應用程序，而數(shù)據(jù)報套接字則是專門用于使用UDP協(xié)議通信的應用程序。使用流式套接字時，需要配置兩端的端口號和IP地址使其*，這樣智能終端就可以和PC端實現(xiàn)點對點通信，實時地把設備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)顯示在后臺服務器上。后臺監(jiān)控服務器如圖所示。

5 結束語

本文設計了基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智慧用電安全管理系統(tǒng)，采用安易云作為整個系統(tǒng)的核心，通過串口收到用電設備運行的各種實時參數(shù)，并將運行狀態(tài)信息發(fā)送給后臺服務器及相關人員，以便及時做出反應。

河南力安測控科技有限公司（GDLION）是國內主要的智慧用電安全管理系統(tǒng)及智慧消防系統(tǒng)供應商之一，提供一站式智慧用電、智慧消防解決方案。自2010年成立以來，力安科技已成為中國消防行業(yè)的主要品牌，廣受消費者認可。