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故障电弧及电器设备监测安全用电管理系统建设技术方案
发布时间:2019-02-26   点击次数:195次

  安科瑞 王长幸

  江苏安科瑞电器制造有限公司 江苏江阴 214405

  1、概述

  1.1 项目概述

  为全面提高养老机构电气安全防范能力,贯彻落实《国务yuan安全生产委员会关于开展电气火灾综合治理工作的通知》(安委〔2017〕4号)、上海市安委会《关于印发上海市开展电气火灾综合治理工作实施方案的通知》(沪安委办〔2017〕20号)的要求,在全市养老机构开展安装故障电弧探测器及平台实时监测工作。

  通过对养老机构内的老年人居住用房以及在同一建筑内或者贴邻建筑物内的阅览室、棋牌室、书画室、健身室、餐厅、多功能厅、医疗保健用房、办公用房等用房安装故障电弧探测器。以全面提高养老机构电气安全防范能力为目标,有重点、有步骤地治理电气线路使用管理等方面存在的隐患问题。至2020年末,通过三年综合治理工作,实现全市养老机构电气使用维护安全水平明显提升,养老机构消防环境有较大提高,全市安全管理水平有较大改善,全市养老机构电气火灾事故零发生。

  安全用电管理云平台通过物联网技术对电气引发火灾的主要因素(故障并联电弧、故障串联电弧)进行不间断的数据跟踪与统计分析。建立区级养老机构的安全用电监控服务平台(安全用电管理实施安装故障电弧探测器项目的养老机构同时要建立现场电气火灾监控系统),平台应能对采集的电气安全数据多wei度、全角度分析及处理,对全区养老机构的电气安全评估、隐患分析和优化、用电行为分析、安全策略配置提供分析报告。并通过互联网技术整合线下服务机构,向相关单位提供线下电气火灾隐患综合治理服务,终实现大幅降低养老机构的电气火灾发生概率,有效防止电气火灾的发生。

  1.2 参考标准

  本平台遵循以下标准开发:

  GB14287.4-2014 《电气火灾监控系统 第4部分:故障电弧探测器》

  (DG/TJ08-2048-2008) 《民用建筑电气防火设计规程》

  GB50016-2014 《建筑设计防火规范》

  GB50116-2013 《火灾自动报警系统设计规范》

  JGJ_16-2008 《民用建筑电气设计规范》

  GB14287.2 《剩余电流式电气火灾监控探测器》

  GB14287.3 《测温式电气火灾监控探测器》

  GB14048.1 《低压开关设备和控制设备总则》

  GB14287-2014 《电气火灾监控系统》

  GB13955-2005 《剩余电流动作保护装置安装和运行》

  GB50054-2011 《低压配电设计规范》

  2、系统架构

  2.1 系统结构

  安全用电管理云平台采用分层分布式结构进行设计,即现场设备层、网络通讯层和站控管理层,详细拓扑结构如下:

  现场电气火灾主机可通过2G/3G/4G移动网络(移动、联通2G网络)和安全用电监管服务系统平台通讯,云平台可自行架设服务器,需要具备固定IP地址的宽带接入,或者租用阿里云服务器(本地不需要固定IP宽带)。

  现场安装的设备采集用电回路并联电弧、串联电弧,通过RS485方式上传到本地电气火灾主机,当检测到线路中存在引起火灾的故障电弧时,故障电弧模块现场的声光报警,并将报警信息传输给上端电气火灾主机。电气火灾主机报警信号上传至安全用电监管平台后通过安全用电监管服务系统平台或手jiAPP推送报警信号,并发送短信通知安全责任人,派运维员处理现场隐患。

  2.2 故障电弧隐患治理模式

  依托线上“隐患预警平台”对电气线路运行数据采集,通过大数据分析技术识别电气隐患类型,由线下服务团队提供隐患治理综合服务,终消除电气隐患;“隐患管理平台”为监管部门提供隐患监管、隐患治理、信息管理分析报告,实现区域养老机构电气火灾事故零发生。

  系统应用包括基于实时监测的故障电弧监测预警系统、基于监测数据的隐患分析及监管系统以及根据监测数据的线下服务体系建设等功能。

  通过项目设计、安装施工、管理、调试、运行等步骤,实现建筑单位电气线路的实时监测,实现相关监测数据的采集、上传、监控、报警等功能。以养老机构的房间为基本单元,即每个房间安装一套故障电弧探测器。将采集并联电弧、串联电弧参数通过RS485方式上传至电气火灾主机,主机通过无线方式上传平台服务器。

  系统具备远程实时监测,异常数据报警,历史信息查询及统计,动态数据变化实时显示,电气线路安全隐患排查分析,及隐患分析处理等功能;同时系统支持移动终端登陆功能(APP)、第三方远程服务托管、远程程序升级、设备远程维护等服务。

  3、设备选型及介绍

  3.1 现场设备选型

  根据现场监测功能需要,以养老机构的房间为基本单元,即每个房间安装一套故障电弧探测器。

  3.2 故障电弧探测器AAFD-32L

  3.2.1.监测单相回路的故障电弧;

  3.2.2.通过对电气线路的实时监测能及时、准确的发现电气线路中的故障和异常状态,可帮助用户迅速查明电气故障发生的区域,以便及时消除电气火灾隐患;

  3.2.3.具有声光报警功能;

  3.2.4.本探测器尺寸小巧、安装方便,采用标准35mm导轨安装;

  3.2.5.具有故障电弧模拟发生功能,可以通过模拟故障电弧对本机进行性能测试;

  3.2.6.具有通用485总线接口,采用标准Modbus协议进行数据交换,信号兼容性强。

  3.3 电气火灾监控设备Acrel-6000/B

  Acrel-6000/B电气火灾监控系统是用于接收故障电弧和剩余电流式电气火灾监控探测器等现场设备信号,以实现对被保护电气线路的报警、监视、控制、管理的运行于计算机的工业级硬件/软件系统。系统对分散在养老机构的房间内的探测器进行遥测、遥调、遥信,方便实现监控与管理。

  Acrel-6000/B电气火灾监控系统由Acrel-6000系列监控设备、AAFD故障电弧系列监控探测器和配套附件组成。系统各设备之间均采用总线(阻燃双绞屏蔽线)进行连接,施工布线简单方便。

  3.4 无线通讯模块ZLAN8303-7

  ZLAN8303-7采用嵌入式设计,内嵌TCP/IP协议栈,同时采用了功能强大的微处理芯片,配合内置看门狗,性能可靠稳定。

  ZLAN8303-7可作为 TCP Client 连接到一个固定 IP(或者域名)的服务器,并发送自己采集的数据。服务器上的软件通过轮询的方式可以索要数据。

  本项目安全用电监管平台通过ZLAN8303-7无线模块实时采集现场电气火灾主机数据。从而达到监管平台、养老机构控制中心、现场安装模块统一报警。

  3.5 流量收费标准参考

  收费标准参考:

  4、平台配置

  安全用电服务平台需要配置三台服务器用于日常运维,其中:

  数据库服务器用于采集安装在现场故障电hua探测器的并联电弧、串联电弧等信号并实时存储,用于曲线、柱状图等显示;

  应用服务器用于数据展示和分析,并处理各种报警信号,发出报警信息;

  WEB服务器用于WEB端数据访问以及数据加密。

  服务器配置如下:

  5、系统功能

  1)安全用电监管服务系统包含安全用电管理云平台、电脑终端显示系统、手jiAPP、故障电弧探测器等。

  2)安全用电监管服务系统平台能展示并/串联电弧等电气安全参数的实时监测数据及变化曲线、历史数据与变化曲线、实时报警数据等,能实时显示现场服务次数、排除隐患数、未排除隐患数、报警未处理数、常规巡检及产品维护等数据,监管数据能保存十年以上。

  3)手jiAPP软件同时具有IOS版本和安卓版本,能通过手jiAPP对每条报警记录进行呼叫,便于紧急情况下能尽快通知用电单位。

  4)能对各个单位及设备的电气安全运行情况进行自动统计和分析评估,并随时展示电气安全运行分析报告。

  5)监控探测终端产品满足国家法律法规和有关技术标准GB14287.4-2014《电气火灾监控系统 第4部分:故障电弧探测器》的要求,并通过国家消防产品质量监测检验中心提供的检测报告。

  6)ARCM漏电探测器和Acrel-6000Cloud安全用电监管系统平台购买中国人保提供的保险,累计赔偿金额1000万,单次事故赔偿500万(产品质量责任险、电气火灾险、第三者责任险等)。

  7)Acrel-6000Cloud安全用电监管系统平台具有国家计算机著作权。(详见附件)

  5.1 综合界面

  安全用电管理平台提供综合监控界面,针对并联电弧、串联电弧等信息综合显示,且对这些信息进行统一分析,便于维护人员直观的了解现有的系统安全状况。系统可按不同角色和账户登录。

  5.2 系统采用B/S结构方式设计和建设,配合移动客户端,使用方便

  系统完全按照web技术设计,任何用户和任何管理部门的相关人员在任何地点都可以通过Internet访问系统网页查看和操作相应权限的内容信息,用户也可通过在智能手ji上安装APP客户端(应同时具有IOS版本和安卓版本)实现系统登陆访问。

■手jiAPP

  点击快速工作台区域的两个“查看”按钮可以分别跳转到隐患巡查界面或隐患处理界面,其中隐患和任务的具体解释如下:

  隐患:指产生了隐患之后还未下发工单,需要指派相关人员去处理;

  任务:是指下发给当前登录人的工单,需要去完成,形成隐患处理的闭环。

  5.3 基于监测数据的隐患分析及监管系统

  系统通过对用电线路的各种关键电气特征数据,比如并联电弧、串联电弧等等,通过多wei度建模分析,更的反映用电线路的状态,不仅发现隐患而且能够识别隐患类型;不仅能够识别隐患类型,还能洞悉隐患发生的规律,预测隐患发展的趋势。系统应根据责任主体与管理主体的区别,分别提供不同的软件平台给不同的用户,在责任主体的软件平台侧重于实际隐患的实时提醒,主动控制。在管理主体的软件平台侧重区域安全状态评估,隐患处置跟踪,分别为监管部门、属地街道、养老机构等提供线上服务。

  隐患统计以曲线图的方式展示,显示与历史上各月的隐患统计的对比;下面的本月统计则分别显示了当月的故障总数和报警总数。所有这些统计指的都是和当前登录用户关联的所有项目的隐患总和(包括故障和报警)。

  ■地图查询

  根据与当前登录用户关联的所有项目的地理位置动态展示地图范围,支持放大和缩小查询。

  5.4 数据展示方式

  系统对采集的原始数据和应用数据进行分类存储和管理,对数据的完整性、正确性进行检查和分析,提供数据异常事件记录和告警功能,保证原始数据的wei一性和真实性,提供完备的数据备份和恢复机制。

  项目列表中显示与当前登录用户关联的所有养老机构,点击不同的养老机构之后左侧显示对应项目的信息。可根据项目名称筛选项目,支持模糊查询,不用输入完整的项目名称。不想使用项目列表功能的话,可以点击右上角的收放按钮将项目列表收起。

  (一)地图查询

  地图查询项目信息

  (二)设备监控

  可以按监控设备识别号、省、市、区县筛选,显示设备图片、设备识别号、设备详情、报警记录

  1、点击“设备详情”后在弹出界面显示项目识别号、监控设备号、省、市、区县、详细地址

  2、点击“报警记录”后在弹出界面显示设备相关报警记录,包括报警时间、报警描述、处理进度。

  (三)探测器监控

  可以按监控设备识别号、探测器ID、探测器型号、区域筛选,显示设备图片、设备识别号、探测器实时状态

  1、点击“设备详情”后在弹出界面显示项目识别号、监控设备号、探测器ID、区域、位置、实时信息、历史信息

  2、点击“报警记录”后在弹出界面显示设备相关报警记录,包括报警时间、报警描述、处理进度

  (四)事件查看

  可以按时间、监控设备识别号、探测器ID、探测器型号、区域筛选,显示事件记录

  (五)探测器控制

  可以对监控单元的分闸、合闸、复位进行遥控操作,并远程设置过压、欠压、过流等参数

  (六)探测器参数设置

  1、客户端可以对某个监控设备下的某个探测器发送参数设置命令

  2、手ji端或者PC端可以对指定的监控主机发送参数设置命令,远程设置监控设备下的某个探测器的并联电弧、串联电弧等参数值。

  5.5 数据采集

  系统可实时监控并联电弧、串联电弧等数据,同时也可以查看历史数据;系统对报警的数据进行即时报警,并通过短信、移动APP客户端等方式通知相关人员。

  “实时监控”页面包括左侧的树状导航栏和中间的项目信息显示区,如上图所示,显示区除了显示项目所属客户、地址、建筑面积、消防设施、安全责任人、设备数量、探测器数量等信息,还以更醒目的方式显示了未处理报警和未处理故障信息,下属设备和探测器,其中探测器可以继续单击打开查看详细信息。

  ■探测器详细信息

  探测器详细信息包括探测器基本信息、开关操作、数据监控、实时数据、参数设置、历史信息和报警信息,如下图所示:

  5.6 基于大数据的故障电弧隐患管理平台

  为监管部门建设大数据的电气火灾隐患管理平台,平台提供设备覆盖情况、隐患分布情况、隐患类型占比情况、隐患治理情况等信息,并生成月报、季报、年报。有助于相关人员及时掌握电气火灾隐患的发展趋势和风险等级,把握工作重点,消除隐患,防范电气火灾的发生。同时通过大数据分析,向职能部门提供用电回路状态。

  隐患管理包括隐患巡查、隐患处理、和隐患记录,点击菜单栏的“隐患管理”,直接进入“隐患巡查”界面:

  ■隐患巡查

  隐患巡查的目的是为了隐患产生之后下发工单,所以页面中只显示未下发工单的隐患记录,包括隐患类型、创建时间、项目名称、设备ID、位置、故障原因等记录,点击右侧的“派发”按钮,可以派发工作任务,如下图:

■隐患处理

  点击“隐患管理”下的隐患处理,进入如图页面:

  隐患处理即工单处理,表示工单需要当前登录用户确认,形成隐患处理的闭环,页面中只显示发给当前登录用户且未处理的工单记录。

  ■隐患记录

  点击“隐患管理”下的隐患记录,进入如图页面:

  隐患记录显示所有的隐患记录,可以按照隐患类型(报警、故障)、状态(未派发、已派发未处理、已派发已处理)分类显示,支持按照创建时间、项目名称、所在区域等条件来对隐患记录信息进行针对性的查询操作。

  在对于系统产生的隐患记录,相关人员能够对相应记录对应的设备进行操作。

  功能说明:

  1.能提对相关的报警信息进行批量处理

  2.不同权限人员所查看的信息不同,从权限上保障信息的安全性

  (一)隐患查询

  可以按报警时间、区域、状态、监控设备识别号、探测器ID、探测器型号筛选,显示报警

  记录

  (二)下发工单

  点击“派发”后在弹出界面选择执行人员和整改期限,在生成工单的同时,后台向执行人员

  发送工单信息

  (三)工单处理

  点击“详情”查看工单相关信息,对工单上的信息进行相关的处理与操作,同时还能够处理之前未被处理的工单

  (四)工单历史记录查询

  可以按报警时间、区域、状态、监控设备识别号、探测器ID、探测器型号筛选,显示工单记录。

  5.7 数据汇总

功能说明:

  5.7.1.对系统所收集的所有监测记录进行汇总处理,包括汇总信息表格的生成,汇总信息曲线图的展示,控制日志的展示模块等。

  5.7.2.通过云端储存的大量数据进行数据分析,形成多种图形及报表。

  5.7.3.探测器与电气火灾监控设备使用MODBUS-RTU协议,电气火灾设备与云服务器使用Socket。

  5.8 基于数据交互的安全用电分析报告

  安全用电管理平台可对每个回路出具分析报告,具体分析内容如下:

  5.8.1.总体概况

  项目名称:故障电弧

  日期范围:2018-11-1至 2018-11-7

  总体概况:故障电弧在2018-11-1至2018-11-7期间,所检测的1台设备中,目前1台在线,0台报警,0台故障,0台通讯中断。

  注:设备颜色是红色表示当前该设备正处于报警状态。

  5.8.2.设备体检报告

  点击设备体检功能,可以方便的进行隐患管理,包括隐患巡查、隐患处理、隐患记录、隐患提醒、工单处理和隐患批量处理等功能。如下图所示,100分,非常健康。

5.8.3.设备回路特征分析

  安全用电管理平台针对采集的数据进行各种模型分析,为客户消除安全隐患;

5.8.4.报警原因分析及未来24小时曲线预测

  平台能对特定的报警原因进行分析,漏电产生的具体原因为哪些,可协助线下人员更好的维保。

  平台在报警原因产生后还能对每个回路的未来24小时曲线预测,让管理人员可预防性的进行管理并处理漏电产生原因。

  5.9 系统设置

功能说明:

  提供操作权限查询与用户信息查询界面。

  5.10 项目基础信息维护

功能说明:

  5.10.1.系统对所记录的项目信息进行汇总展示。

  5.10.2.能够对具体的项目信息进行查询,修改和更新项目信息。

  5.11 监测及隐患处理模型

功能说明:

  设备上传隐患信息到云端,云端接收到隐患信息之后触发消息提醒,用户接收到提醒之后进行工单下发、工单处理。

  作者简介:王长幸(1985-),女,江苏安科瑞电器制造有限公司 ,汉族,本科,工程师,主要研究方向为智能建筑供配电监控系统

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