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： 介紹了金特萊科技基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧用電安全管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采集用電設(shè)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(shè)備自然不可或缺。但電氣安全事故也頻頻發(fā)生，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國平均每年因電氣安全隱患誘發(fā)的火災(zāi)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(shè)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(yīng)對的難題。
為此金特萊科技設(shè)計了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(shù)相結(jié)合，對影響電氣安全的關(guān)鍵參數(shù)進行采集、處理和監(jiān)控，實現(xiàn)用電設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控和故障報警。
1 系統(tǒng)的設(shè)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(yīng)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(shè)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(shè)備上，當(dāng)用電設(shè)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(shè)備運行狀態(tài)。每一配電箱均設(shè)有電流、溫度傳感器模塊，用以檢測設(shè)備當(dāng)前運行狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備參數(shù)到達某預(yù)警值時，該層的智能傳感器處于應(yīng)急感應(yīng)狀態(tài)，傳感器即把當(dāng)前設(shè)備信息傳送給云平臺，經(jīng)過云平臺處理動態(tài)顯示當(dāng)前設(shè)備預(yù)警狀態(tài)。用戶通過pc客戶端或手機app，如果設(shè)備處于預(yù)警狀態(tài)，智慧用電安全管理系統(tǒng)將會保持實時預(yù)警。用戶可以通過app/pc客戶端選擇，可以控制查看前往指定目標(biāo)隱患設(shè)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(dāng)設(shè)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(yīng)，并播放預(yù)置語音。最后，通過無線通信模塊，把設(shè)備此時運行狀態(tài)發(fā)送到PC端的云端服務(wù)器上，并實時發(fā)送短信給相關(guān)負(fù)責(zé)人員，從而實現(xiàn)實時監(jiān)控用電設(shè)備運行狀態(tài)，為用電設(shè)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(shè)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完全綜合式監(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(yù)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(guān)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(diào)，監(jiān)測精度0.5級；
● 溫度報警閾值55-125℃連續(xù)可調(diào)，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(biāo)準(zhǔn)式導(dǎo)軌式安裝；
● 使用環(huán)境：溫度-20℃-+70℃ 相對濕度≤95%，不結(jié)露
● 外接漏電電流互感器及電流互感器：完全開口式，屬配套專供產(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完全采用嵌入式軟硬設(shè)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(yīng)）；
● 溫度報警閾值55-125?C連續(xù)可調(diào)，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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定
● 使用環(huán)境：溫度：-20℃～+60℃；
● 安裝方式：導(dǎo)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(shè)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(yīng)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(shè)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(guān)負(fù)責(zé)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(shè)備傳來的觸發(fā)信號后，對應(yīng)語音將會被播放。在用電設(shè)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(shè)計
該系統(tǒng)要求設(shè)計完善的軟件程序，完成包含各種電氣安全異常檢測、預(yù)警響應(yīng)、顯示、數(shù)據(jù)處理和中斷處理等在內(nèi)的功能，整個軟件流程圖如圖5所示。
具體功能設(shè)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(shè)備安全狀態(tài)參數(shù)，實現(xiàn)電氣設(shè)備的透明化監(jiān)測管理，隨時隨地掌控電氣設(shè)備的健康狀況及能效情況；
2、故障報警：當(dāng)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(yù)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(wù)托管：基于本系統(tǒng)支持第三方代維服務(wù)托管。
軟件設(shè)計中，對用電設(shè)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(wù)器界面上，同時發(fā)送短信給相關(guān)人員，提醒工作人員進行維修。
4 后臺監(jiān)控服務(wù)器實現(xiàn)
該系統(tǒng)的后臺服務(wù)器設(shè)計使用JAVA語言，基于TCP/IP協(xié)議，提供面向連接的服務(wù)，實現(xiàn)可靠的通信。在網(wǎng)絡(luò)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(guān)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(yīng)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(yīng)用程序。使用流式套接字時，需要配置兩端的端口號和IP地址使其一致，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(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)顯示在后臺服務(wù)器上。后臺監(jiān)控服務(wù)器如圖所示。
5 結(jié)束語
本文設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(shè)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(wù)器及相關(guān)人員，以便及時做出反應(yīng)。
河南金特萊測控科技有限公司（GDLION）是國內(nèi)主要的智慧用電安全管理系統(tǒng)及智慧消防系統(tǒng)供應(yīng)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，金特萊科技已成為中國消防行業(yè)的主要品牌，廣受消費者認(rèn)可。