電氣火災(zāi)在火災(zāi)事件中所占的比例呈逐年上升的趨勢，在電氣火災(zāi)的防控工作中，遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)揮著重要的作用，能夠從源頭上抑制電氣火災(zāi)的產(chǎn)生，保證人身和財產(chǎn)的安全，而在智能監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用上，也需要對設(shè)備、技術(shù)手段進行不斷的更新。
1 電氣火災(zāi)智能監(jiān)控系統(tǒng)工作原理與特征
1.1 系統(tǒng)工作原理
在電氣設(shè)備運行的過程中，諸如電流載荷過大、溫度驟升、功率過高等原因都會引發(fā)故障的發(fā)生. 當(dāng)出現(xiàn)此類故障而導(dǎo)致電弧、漏電等探測器以及剩余電流傳感器等設(shè)備所檢測到的閾值超出了原本預(yù)設(shè)的范圍值時，終端探測裝置利用電磁場感應(yīng)原理以及溫度效應(yīng)的變化，自動從現(xiàn)場采集該區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)參數(shù)以及狀態(tài)信息，再將所收集到的信息、數(shù)據(jù)傳送到電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器之中，經(jīng)過放大、A/D 轉(zhuǎn)換、CUP 對變化幅值進行分析和判斷， 檢測出異常的閾值，與報警預(yù)設(shè)值進行對比，一旦有超出預(yù)定值的情況，及時發(fā)出報警信號。與此同時，將數(shù)據(jù)、報警信息、狀態(tài)信息等傳送到電氣火災(zāi)監(jiān)控器做更深入的分析. 當(dāng)從所采集到的信息中判斷存在火災(zāi)隱患時，會將這一信息傳送至監(jiān)控主機， 通過報警器、指示燈等設(shè)備發(fā)揮其警示作用 。
1.2 系統(tǒng)特征
電氣火災(zāi)智能監(jiān)控系統(tǒng)具有以下特征 :(1) 為了能夠使用戶更加方便地將電氣的運行控制在安全范圍以內(nèi)，智能監(jiān)控系統(tǒng)通過對電氣終端進行實時監(jiān)控，以數(shù)字化的形式將現(xiàn)場相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)加以呈現(xiàn) ;(2) 通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行智能遠程監(jiān)控，能夠有效降低人力巡查的成本. 系統(tǒng)在檢測出存在火災(zāi)隱患時，將通過無線互聯(lián)的方式將具體信息數(shù)據(jù)傳輸至用戶終端，提升管理效率的同時避免重大火災(zāi)的發(fā)生 ;(3) 用戶可根據(jù)大數(shù)據(jù)智能平臺提供的可視化圖表，對安全指標進行全面的監(jiān)控，并在發(fā)現(xiàn)異常的情況下提供報警通知等服務(wù) ;(4) 智能監(jiān)控系統(tǒng)實行實名認證，對非認證用戶的訪問有嚴格的限制，能夠確保用戶信息安全，同時緩存相關(guān)數(shù)據(jù)，避免因網(wǎng)絡(luò)因素、設(shè)備故障等原因造成數(shù)據(jù)的丟失，確保系統(tǒng)的安全性與可靠性。
2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計分析
2.1 剩余電流式電氣監(jiān)控設(shè)備
第一，密集母線回路位置，關(guān)于線路較長的電力輸送，由于密集母線槽并不是標準件，所以其絕緣材料和組裝形式不能為整體質(zhì)量奠定保證和基礎(chǔ)。所以在密集母線回路實際使用過程中， 經(jīng)常會不斷出現(xiàn)接頭位置絕緣不足現(xiàn)象，進而會導(dǎo)致整個地鐵之中出現(xiàn)一系列嚴重問題，那么則可以使用剩余電流檢測設(shè)備對其絕緣基本狀態(tài)進行實時監(jiān)測和動態(tài)分析，能夠?qū)φ麄€地鐵起到有效預(yù)防火災(zāi)的效果。
第二，剩余電流檢測設(shè)備的具體使用，可以對電纜剩余電流進行最有效的監(jiān)控，在整個過程中不需要安裝進線回路以及母聯(lián)回路等，單獨一個剩余電流檢測就能夠起到很好的火災(zāi)防火作用。
第三，對區(qū)間隧道水泵供電回路進行合理檢測工作中，需要對剩余電流檢測進行增設(shè)基本工作，由于水泵電纜長時間處在通電情況下，并且自身存在安裝環(huán)境不好以及溫度高等各種問題， 因此使得絕緣設(shè)備會在長期運行之中降低自身的絕緣能力，絕緣受損情況出現(xiàn)的比較多，所以在此位置上需要添加多余電流設(shè)備進行工作，進而能夠起到最好的電氣火災(zāi)監(jiān)控作用。
2.2 電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器
借助這些基本設(shè)備對收集到的真實信息進行最有效的判斷和分析，能夠?qū)χ車鷶?shù)據(jù)進行整合，并實現(xiàn)集中監(jiān)控工作。數(shù)據(jù)集中監(jiān)控設(shè)計一般是因為監(jiān)控主機和其他不同監(jiān)控單元形成的主要內(nèi)容，一般適用于小型系統(tǒng)監(jiān)控工作的實現(xiàn)。監(jiān)控主機數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理功能，并且需要整合設(shè)備具有非常強大的數(shù)據(jù)分析和處理功能，可以對各項數(shù)據(jù)具有良好的數(shù)據(jù)處理功能，因此能夠看出其也可以使用在大型系統(tǒng)處理工作之中。借助不同監(jiān)控單元對檢測器進行合理檢測和連接工作，并且能夠?qū)Φ罔F進行全面集中的管理，對整個地鐵正確運行具有一定價值和作用。
2.3 電氣火災(zāi)監(jiān)控平臺
2.3.1 服務(wù)端
服務(wù)端由微服務(wù)架構(gòu)組件和微服務(wù)應(yīng)用模塊組成。微服務(wù)架構(gòu)組件由 SpringCloud 提供，主要有 API 網(wǎng)關(guān)、服務(wù)發(fā)現(xiàn)以及負載均衡 ( 圖中未畫出 )、服務(wù)容錯保護等，構(gòu)成微服務(wù)架構(gòu)應(yīng)用模塊開發(fā)實現(xiàn)的基礎(chǔ)。各模塊使用 SpringBoot 框架實現(xiàn)。
MQTT、CoAP 以及 HTTP 服務(wù)實現(xiàn)與探測器的通信功能。若探測器使用 HTTP 協(xié)議則需要先經(jīng)過 API 網(wǎng)關(guān)，再由 HTTP 服務(wù)模塊進行處理。設(shè)備服務(wù)提供探測器最新上報數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)信息查詢等服務(wù); 信息通知服務(wù)主要負責(zé)異步給用戶發(fā)送報警信息通知等服務(wù) ; 用戶服務(wù)提供用戶登錄和探測器管理服務(wù)。
2.3.2 數(shù)據(jù)庫
使用單一的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，受限于硬盤讀寫速度和數(shù)據(jù)庫本身的性能，易造成效率低下，難以滿足高并發(fā)訪問的需求。例如當(dāng)用戶查看設(shè)備的最新信息時，如果每次都直接從 MySQL 數(shù)據(jù)庫中獲取，MySQL 的搜索引擎需要先根據(jù)設(shè)備 ID 從硬盤讀取該設(shè)備所有的數(shù)據(jù)信息，然后根據(jù)時間字段降序或者升序排序，取出第一條或者最后一條才能得到最終需要的數(shù)據(jù)。這種方式在用戶訪問量大及設(shè)備多的情況下，將對數(shù)據(jù)庫造成巨大壓力，同時服務(wù)器的響應(yīng)時間延長也會影響用戶體驗。相似的問題也會出現(xiàn)在用戶查詢設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)時。為此，平臺使用非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫Redis 作為補充，以減輕關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的壓力，提高平臺的處理速度和并發(fā)能力。此外，在分布式系統(tǒng)中的用戶單點登錄、本平臺中存儲隨機密碼的短時間定時存儲業(yè)務(wù)中，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫也具有更好的適應(yīng)性。
2.3.3 客戶端
(1) 瀏覽器客戶端
前端頁面部分，使用 AJAX 技術(shù) ，通過在后臺與服務(wù)端進行少量數(shù)據(jù)交換，在不重新加載整個網(wǎng)頁的情況下，實時更新設(shè)備上報信息。數(shù)據(jù)可視化使用 Datatables 表格插件和 Hightcharts 圖表庫。
(2) 移動端 APP
為實現(xiàn)用戶隨時隨地查詢電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的相關(guān)信息狀態(tài)的需求，開發(fā)了基于 Android 的移動端 APP。采用經(jīng)典的 MVC 開發(fā)架構(gòu)，分為業(yè)務(wù)層、視圖層和操作層。業(yè)務(wù)層處理各類應(yīng)用業(yè)務(wù)，完成網(wǎng)絡(luò)請求、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理功能; 視圖層分為可視視圖和隱藏視圖，主要完成手機端與用戶的交互和應(yīng)用界面的更新替換; 操作層用來分離業(yè)務(wù)層和視圖層的聯(lián)系，降低程序的耦合，使應(yīng)用更加健壯，同時為后期維護做準備具體，具體實現(xiàn)功能與瀏覽器端類似。
2.4 智能傳感分析
隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)科技的發(fā)展，現(xiàn)場探測器具備智能傳感功能將是智能監(jiān)測領(lǐng)域的一大發(fā)展趨勢. 要想充分實現(xiàn)設(shè)備智能化這一研發(fā)定位，實現(xiàn)智能監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的服務(wù)方向，需要通過智能模塊與常規(guī)傳感器進行有效集成的方式，監(jiān)測現(xiàn)場參數(shù)的智能感知，結(jié)合溫度探測、剩余電流探測器等，研發(fā)出綜合性較強的智能探測器. 依托于 RTOS 軟件平臺、ARM 嵌入式硬件平臺，將傳感器的參數(shù)進行采集與發(fā)送. 同時，建立專業(yè)的知識經(jīng)驗庫，結(jié)合實時的報警信息來判斷故障的類型、程度、發(fā)生原因、具體方位等，并制定出有效的解決策略. 智能分析技術(shù)可以提供智能故障診斷、故障趨勢分析預(yù)測等功能，通過曲線走向來了解、掌握故障前后設(shè)備的狀態(tài)變化，并結(jié)合數(shù)據(jù)進行故障的原因分析。
總之，在地鐵之中要高度重視電氣火災(zāi)監(jiān)控機制的實施，對周圍可能出現(xiàn)的一切事物等進行詳細分析，制定相對應(yīng)機制，針對整個電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計、自身存在的特點、以及應(yīng)用進行深入分析，使其可以在地鐵之中充分發(fā)揮自身的價值和作用，推動整個地鐵事業(yè)的發(fā)展。