智慧用电安全管理系统 用智慧铸就用电安全管理云平台

摘 要： 介绍了力安科技基于物联网技术的智慧用电安全管理系统。该系统(tong)采(cai)集(ji)用(yong)电设备运行过(guo)程中的(de)各(ge)种(zhong)参数进行分析处理(li)(li)，并及时将(jiang)各(ge)种(zhong)信(xin)息通(tong)过(guo)无(wu)线(xian)或短信(xin)发送到用(yong)电安(an)全管(guan)理(li)(li)云(yun)平台。这(zhei)将(jiang)极大地提高用(yong)电的(de)安(an)全系数，对于人们(men)的(de)生活、生产(chan)都有很大的(de)现实意义(yi)。

0 引言

随(sui)着中国城市化进程的(de)加(jia)速，城市人(ren)口(kou)日益增多(duo)，越来越多(duo)的(de)高(gao)层建筑耸立在城市中，各种用(yong)电(dian)(dian)设备自然*。但(dan)电(dian)(dian)气(qi)(qi)安(an)全(quan)事故也频(pin)(pin)频(pin)(pin)发生，据不*统计，全(quan)国平均每年因电(dian)(dian)气(qi)(qi)安(an)全(quan)隐(yin)患诱发的(de)火(huo)灾事故占总体事故的(de)30%左右，这样的(de)事故提(ti)醒着大家(jia)电(dian)(dian)气(qi)(qi)安(an)全(quan)不容忽(hu)视。过去(qu)，用(yong)电(dian)(dian)的(de)安(an)全(quan)保(bao)障(zhang)主要靠(kao)维(wei)(wei)保(bao)单(dan)位的(de)定期维(wei)(wei)修保(bao)养和(he)电(dian)(dian)工定期检(jian)验。在用(yong)电(dian)(dian)设备数量庞大、维(wei)(wei)护管理人(ren)员紧缺的(de)状况下，如(ru)何(he)及时发现用(yong)电(dian)(dian)安(an)全(quan)隐(yin)患故障(zhang)并采取有效的(de)措施加(jia)以处理，成为(wei)生产单(dan)位和(he)监管部门必须共同应对的(de)难(nan)题。

为此力安科技设计了一种基于物联网技术的智慧用电安全管理系统，采用(yong)无线(xian)传(chuan)感网(wang)与物联网(wang)、大数(shu)据(ju)等技术(shu)相结合，对(dui)影(ying)响电气安全(quan)的关键参数(shu)进(jin)行采集、处理和监控，实现用(yong)电设备运行状态的实时监控和故障报警。

1 系统的设计与实现

本系统(tong)基于LFT201-D组合式(shi)监(jian)控(kong)探测器、LFT201-D/T测温(wen)(wen)式(shi)监(jian)控(kong)探测器、LBH201限流式(shi)电气防火(huo)保护器及LRT401无线测温(wen)(wen)探测器、语音及报(bao)警模块、无线通信模块等智能(neng)终端(duan)，根据用(yong)户单位及应用(yong)场所的不同(tong)(tong)，组成不同(tong)(tong)的配置方案，系统(tong)总体(ti)工(gong)作图如图1所示。

本智慧用电安全管理系统设(she)(she)(she)(she)(she)计了三种方(fang)案模型。通(tong)过(guo)把(ba)智(zhi)慧用(yong)(yong)(yong)电安(an)(an)全(quan)智(zhi)能终端(duan)固定(ding)在被(bei)监(jian)控用(yong)(yong)(yong)电设(she)(she)(she)(she)(she)备(bei)(bei)(bei)上，当(dang)用(yong)(yong)(yong)电设(she)(she)(she)(she)(she)备(bei)(bei)(bei)工(gong)作时(shi)(shi)，智(zhi)能终端(duan)进行(xing)信(xin)号(hao)采集(ji)，并传(chuan)入智(zhi)慧用(yong)(yong)(yong)电安(an)(an)全(quan)管理(li)系(xi)(xi)统(tong)进行(xing)处理(li)，得出此时(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)电设(she)(she)(she)(she)(she)备(bei)(bei)(bei)运行(xing)状(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)态。每一配电箱(xiang)均设(she)(she)(she)(she)(she)有电流、温度传(chuan)感器(qi)(qi)模块，用(yong)(yong)(yong)以(yi)(yi)检测设(she)(she)(she)(she)(she)备(bei)(bei)(bei)当(dang)前(qian)运行(xing)状(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)态。当(dang)设(she)(she)(she)(she)(she)备(bei)(bei)(bei)参数(shu)(shu)到(dao)达(da)某(mou)预(yu)(yu)警(jing)值时(shi)(shi)，该层的智(zhi)能传(chuan)感器(qi)(qi)处于(yu)应(ying)急感应(ying)状(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)态，传(chuan)感器(qi)(qi)即把(ba)当(dang)前(qian)设(she)(she)(she)(she)(she)备(bei)(bei)(bei)信(xin)息传(chuan)送给云平台，经过(guo)云平台处理(li)动态显(xian)示当(dang)前(qian)设(she)(she)(she)(she)(she)备(bei)(bei)(bei)预(yu)(yu)警(jing)状(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)态。用(yong)(yong)(yong)户(hu)(hu)(hu)通(tong)过(guo)pc客户(hu)(hu)(hu)端(duan)或手机app，如果设(she)(she)(she)(she)(she)备(bei)(bei)(bei)处于(yu)预(yu)(yu)jing状(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)态，智(zhi)慧用(yong)(yong)(yong)电安(an)(an)全(quan)管理(li)系(xi)(xi)统(tong)将(jiang)会保(bao)持(chi)实时(shi)(shi)预(yu)(yu)警(jing)。客户(hu)(hu)(hu)可以(yi)(yi)通(tong)过(guo)app/pc客户(hu)(hu)(hu)端(duan)选(xuan)择，可以(yi)(yi)控制查(cha)看前(qian)往目(mu)标隐(yin)患设(she)(she)(she)(she)(she)备(bei)(bei)(bei)，并通(tong)过(guo)语(yu)音报(bao)(bao)警(jing)模块播报(bao)(bao)到(dao)达(da)监(jian)控中心(xin)和(he)提醒值班人员(yuan)注意事项。当(dang)设(she)(she)(she)(she)(she)备(bei)(bei)(bei)状(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)态参数(shu)(shu)与(yu)正常运行(xing)参数(shu)(shu)不符时(shi)(shi)，系(xi)(xi)统(tong)将(jiang)发(fa)出报(bao)(bao)警(jing)信(xin)号(hao)，呼(hu)叫检修人员(yuan)以(yi)(yi)便迅(xun)速做出反应(ying)，并播放预(yu)(yu)置语(yu)音。最(zui)后，通(tong)过(guo)无线通(tong)信(xin)模块，把(ba)设(she)(she)(she)(she)(she)备(bei)(bei)(bei)此时(shi)(shi)运行(xing)状(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)态发(fa)送到(dao)PC端(duan)的云端(duan)服务(wu)器(qi)(qi)上，并实时(shi)(shi)发(fa)送短(duan)信(xin)给相(xiang)关负责(ze)人员(yuan)，从而(er)实现实时(shi)(shi)监(jian)控用(yong)(yong)(yong)电设(she)(she)(she)(she)(she)备(bei)(bei)(bei)运行(xing)状(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)态，为用(yong)(yong)(yong)电设(she)(she)(she)(she)(she)备(bei)(bei)(bei)的保(bao)养、检验和(he)监(jian)管提供(gong)数(shu)(shu)据(ju)支(zhi)撑，同时(shi)(shi)为迅(xun)速可靠(kao)地实施(shi)隐(yin)患故障清除提供(gong)保(bao)障。

2 硬件部分设计

2.1 智慧用电安全传感器检测模块

智(zhi)慧用电(dian)(dian)(dian)安全(quan)控探测器属*综(zong)合式(shi)监控装置，可实(shi)现三相电(dian)(dian)(dian)流、三相电(dian)(dian)(dian)压、1路(lu)漏(lou)电(dian)(dian)(dian)电(dian)(dian)(dian)流及4路(lu)温(wen)度(du)的(de)综(zong)合采集及预处(chu)理。本系列探测器可通(tong)过(guo)有线方式(shi)与监控主机的(de)通(tong)讯(xun)及信(xin)息交互(hu)(hu)，也(ye)可经云网关或DTU经移(yi)动互(hu)(hu)联网直接实(shi)现与安易云的(de)信(xin)息交互(hu)(hu)。

主要适用(yong)于楼(lou)层(ceng)配(pei)电(dian)箱(xiang)或(huo)配(pei)电(dian)室低压柜线路电(dian)流、电(dian)压、电(dian)能及漏(lou)电(dian)电(dian)流、线缆(lan)接(jie)头温度的监(jian)测。

主要参数：

● 工作电源(yuan)： :AC220V ±20% 50Hz（引自(zi)不间断电源(yuan)）；

● 漏电报警阈值20—1000mA连续可(ke)调，监(jian)测精度0.5级(ji)；

● 温度(du)报警阈值55-125℃连续可(ke)调，监测精(jing)度(du)0.5级；

● 电气(qi)量(liang)监测精度：电压、电流0.2级(ji)，功率0.5级(ji)，电度1级(ji)

● 额定输入：电流CT输出0.333V，频率50Hz

● 1路(lu)RS485通(tong)信接(jie)口

● 自身功耗小于0.3W;

● 标准式导轨式安装(zhuang)；

● 使用环境：温度-20℃-+70℃ 相对湿度≤95%，不结露(lu)

● 外接漏电(dian)电(dian)流互感器及电(dian)流互感器：*开(kai)口式，属配(pei)套产品(pin)。

2.2 电气温度探测器模块

ADF302系列低压电气温度探测(ce)器*采(cai)用嵌(qian)入式软(ruan)硬设计，实现(xian)96路温度信号的采(cai)集与处(chu)理。外(wai)接温度传(chuan)感器ADT301采(cai)用智能数字传(chuan)感器。

适用于低压(ya)柜(ju)线路接点温(wen)度(du)(du)及柜(ju)体温(wen)度(du)(du)的监测。

主要参数

● 工(gong)作电源： DC24V ±20%（极性自(zi)适应）；

● 温(wen)度(du)报警(jing)阈值55-125?C连续可调(diao)，监测精度(du)0.5级 ;

● 可外(wai)接96路温(wen)度(du)传(chuan)感(gan)器(qi)实现温(wen)度(du)探测；

● RS485通信接口，有效通信距离(li)最大(da)1200m;

● 自身功耗小(xiao)于(yu)0.3W;

● 抗干扰能力：符合GB/T17626 Ⅳ级的标准(zhun)规(gui)定

● 使(shi)用环境(jing)：温度：-20℃～+60℃；

● 安装(zhuang)方式：导轨式安装(zhuang)；

● 外观尺寸：90*80*62mm;

2.3 无线通信模块

智能终端(duan)传感器模块将收集到的(de)设备(bei)运行(xing)时(shi)(shi)各种实时(shi)(shi)信息(xi)通(tong)过(guo)串口传输(shu)给云平(ping)台机，云平(ping)台对(dui)信息(xi)进(jin)行(xing)汇(hui)总。然后(hou)通(tong)过(guo)相(xiang)应(ying)的(de)算(suan)法将汇(hui)总好的(de)信息(xi)进(jin)行(xing)清洗(xi)、分析、统计处理，可以(yi)得到设备(bei)的(de)各种电气安全参(can)数，实时(shi)(shi)显(xian)示在(zai)pc客户端(duan)和app上。可以(yi)实时(shi)(shi)把运行(xing)状(zhuang)态及时(shi)(shi)发送给相(xiang)关负责人(ren)，极大提高了工作效率(lv)。

2.4 语音及报警模块

智慧用(yong)电安全管理(li)(li)系统(tong)收到汇总信息后，在收到终(zhong)端设备传来的触发(fa)信号(hao)后，对应语音(yin)将会被(bei)(bei)播放。在用(yong)电设备出现故障前，用(yong)户可(ke)以及(ji)时(shi)的被(bei)(bei)告知，从而及(ji)时(shi)消除(chu)用(yong)电安全隐患(huan)。语音(yin)及(ji)报警模(mo)块原理(li)(li)图(tu)如图(tu)。

3 软件部分设计

该(gai)系统要求设计完(wan)(wan)善的(de)软件(jian)程序(xu)，完(wan)(wan)成包含各种电气(qi)安全异常检测、预警响应、显示、数据处理(li)和中断处理(li)等在内的(de)功能，整个(ge)软件(jian)流程图如(ru)图5所示。

具(ju)体功能(neng)设计(ji)思路(lu)如下：

1、实时(shi)监(jian)(jian)控：客户(hu)可通过手机APP和PC客户(hu)端实时(shi)监(jian)(jian)控电(dian)(dian)气设(she)(she)备安全(quan)状(zhuang)态(tai)参数，实现电(dian)(dian)气设(she)(she)备的(de)透明(ming)化监(jian)(jian)测(ce)管理，随时(shi)随地(di)掌(zhang)控电(dian)(dian)气设(she)(she)备的(de)健(jian)康(kang)状(zhuang)况及能效情(qing)况；

2、故障报警：当(dang)系统诊断出(chu)电气(qi)安全(quan)异常时(shi)，精(jing)确(que)定位，及时(shi)以界(jie)面(mian)消(xiao)息、短信、邮件、电话(hua)等方式(shi)通知用户；

3、大(da)数(shu)据分析：基于大(da)数(shu)据的分析处理，多(duo)维度预测(ce)电气(qi)安(an)全状态趋势，为用户进行(xing)电气(qi)安(an)全评(ping)估、隐(yin)患分析、系统优化、能效管理及整体(ti)用能情况提供数(shu)据支撑；

4、服(fu)务托管：基于本系统支持第(di)三方代维服(fu)务托管。

软件(jian)设计中，对(dui)用(yong)电(dian)设备运行(xing)中的各种状态(tai)进行(xing)异(yi)常(chang)检测，如(ru)电(dian)流情(qing)况(kuang)、温度、故障(zhang)电(dian)弧(hu)检测等，如(ru)果存在(zai)(zai)异(yi)常(chang)情(qing)况(kuang)，立即进行(xing)报警，并(bing)实时(shi)显示(shi)在(zai)(zai)后台服务器界面上，同时(shi)发送短信给相关(guan)人员，提(ti)醒工作人员进行(xing)维修。

4 后(hou)台监控服务器实现

该系统的(de)后(hou)台(tai)服务(wu)器设(she)计使(shi)用(yong)(yong)(yong)JAVA语言，基于TCP/IP协(xie)(xie)议(yi)，提供面向(xiang)连接(jie)的(de)服务(wu)，实现可(ke)靠的(de)通(tong)信。在网(wang)络通(tong)信的(de)双方，均(jun)有各自的(de)套(tao)接(jie)字(zi)(zi)(zi)，并且该套(tao)接(jie)字(zi)(zi)(zi)与特定的(de)IP地址和(he)端(duan)口(kou)号相关联。通(tong)常，套(tao)接(jie)字(zi)(zi)(zi)主要有两种类型，分别是流(liu)式(shi)套(tao)接(jie)字(zi)(zi)(zi)（SOCK_STREAM）和(he)数据(ju)报(bao)套(tao)接(jie)字(zi)(zi)(zi)（SOCK_DGRAM）。其(qi)中，流(liu)式(shi)套(tao)接(jie)字(zi)(zi)(zi)专门用(yong)(yong)(yong)于使(shi)用(yong)(yong)(yong)TCP协(xie)(xie)议(yi)通(tong)信的(de)应用(yong)(yong)(yong)程序，而数据(ju)报(bao)套(tao)接(jie)字(zi)(zi)(zi)则是专门用(yong)(yong)(yong)于使(shi)用(yong)(yong)(yong)UDP协(xie)(xie)议(yi)通(tong)信的(de)应用(yong)(yong)(yong)程序。使(shi)用(yong)(yong)(yong)流(liu)式(shi)套(tao)接(jie)字(zi)(zi)(zi)时，需要配置两端(duan)的(de)端(duan)口(kou)号和(he)IP地址使(shi)其(qi)*，这样智(zhi)能终端(duan)就可(ke)以和(he)PC端(duan)实现点(dian)对点(dian)通(tong)信，实时地把设(she)备运行状态数据(ju)显示(shi)在后(hou)台(tai)服务(wu)器上(shang)。后(hou)台(tai)监控服务(wu)器如图所示(shi)。

5 结束语

本文设计了基于物联网技术的智慧用电安全管理系统，采用(yong)安易云作为整(zheng)个系统的核心，通过串口收到用(yong)电设备运(yun)行的各种实时(shi)参数(shu)，并将(jiang)运(yun)行状态信息(xi)发送给后台服务器及(ji)相(xiang)关人员，以便(bian)及(ji)时(shi)做(zuo)出反应(ying)。

河南力安测控科技有限公司（GDLION）是国内主要的智慧用电安全管理系统及智慧消防系统供(gong)应商之一，提供(gong)一站式智慧(hui)用电、智慧(hui)消(xiao)防(fang)解决方案。自2010年成(cheng)立(li)以来，力安科技(ji)已成(cheng)为中国消(xiao)防(fang)行业的主要(yao)品牌，广(guang)受消(xiao)费者认可。