基于智慧用電的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

基于智慧用電的電氣隱患排查與反饋體系框架

2011—2016年，我國共發(fā)生電氣火災(zāi)52.4萬起，造成3261人死亡、2063人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失92億余元，均占全國火災(zāi)總量及傷亡損失的30%以上；其中，重、特大電氣火災(zāi)17起，占重、特大火災(zāi)總數(shù)的70%。電氣防火已成為我國當(dāng)前火災(zāi)預(yù)防工作中的一項(xiàng)艱巨和重要的工作。

為減少電氣火災(zāi)隱患，提高電氣產(chǎn)品的安全性十分重要。違章用火用電、電氣線路老化、人為違反消防安全管理制度和消防安全措施不落實(shí)等，都可能產(chǎn)生安全隱患。伴隨電力的廣泛應(yīng)用，電氣設(shè)備在各行各業(yè)的普及，電氣設(shè)備的安裝不恰當(dāng)，使用不合理，維修不及時(shí)，這會(huì)造成電能浪費(fèi)，甚至?xí)l(fā)電氣火災(zāi)事故，危及人身安全，帶來重大損失。隨著科技進(jìn)步，各國都在積極研究并不斷推出先進(jìn)的電氣安全技術(shù)，完善和修訂電氣安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程。但是對(duì)于電氣火災(zāi)隱患的排查與反饋，只停留在“處方式”排查的階段。電氣安全檢測工作還有許多的不足和漏洞，因此，建立電氣安全隱患排查及反饋框架尤為重要。

1、電氣火災(zāi)發(fā)展趨勢

據(jù)公安部消防局統(tǒng)計(jì)， 2011—2016年全國接報(bào)火災(zāi)總數(shù)目為159.5萬起，因火災(zāi)死亡總?cè)藬?shù)為8 437人。其中，電氣安全隱患和違規(guī)電氣操作引起的火災(zāi)數(shù)目居高不下。具體數(shù)據(jù)如表1所示

從起火原因的調(diào)查結(jié)果看， 2013年內(nèi)電氣火災(zāi)比例*高，違反電氣安裝使用規(guī)定等引發(fā)的火災(zāi)共11.6萬起，死亡745人，受傷538人，分別占總數(shù)的29.7%， 35.3%和32.9%；2014年因違反電氣安裝使用規(guī)定引發(fā)的火災(zāi)占總數(shù)的 27.4%，因生活用火不慎引發(fā)的占18.1%；到2015年，電氣仍是引發(fā)火災(zāi)的*主要原因，有10.5萬起火災(zāi)是由于違反電氣安裝使用規(guī)定引發(fā)的，占總數(shù)的30.2%，尤其是較大火災(zāi)中有55.9%是由于電氣原因引發(fā)， 2起重大火災(zāi)和1起特別重大火災(zāi)是電氣原因引發(fā)； 2016年全年，從較大火災(zāi)的起火原因看，電氣29起。如圖1所示，電氣火災(zāi)總數(shù)在2013年形成“小高峰”的原因有：一些城鄉(xiāng)結(jié)合部、小城鎮(zhèn)等區(qū)域消防基礎(chǔ)設(shè)施“欠賬”較多、單位消防管理滯后、火災(zāi)隱患集中，消防安全問題日益凸顯，火災(zāi)明顯多發(fā)。其次，城鄉(xiāng)結(jié)合部大火較多，例如北京市朝陽區(qū)小武基村京中發(fā)汽配城火災(zāi)、吉林寶源豐禽業(yè)有限公司火災(zāi)爆炸事故等都發(fā)生在城鄉(xiāng)結(jié)合部。這一方面是農(nóng)村消防工作相對(duì)薄弱，很多火災(zāi)并未被及時(shí)統(tǒng)計(jì)；另一方面則是由于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的電氣化率還比較低。隨著現(xiàn)代化電氣產(chǎn)品的推進(jìn)，電氣火災(zāi)的上升空間和防治電氣火災(zāi)的壓力較大。

2、我國電氣隱患排查現(xiàn)狀

我國結(jié)合《國家電氣設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范》 GB19517—2009、《電氣裝置安裝規(guī)程》 GB50169—2006、《建筑電氣防火檢測技術(shù)規(guī)范》 SZDB/Z 139—2015和《用電安全導(dǎo)則》GBT13869—2017，電氣設(shè)備安全隱患排查項(xiàng)目有：電氣系統(tǒng)的帶電設(shè)備紅外診斷、接地電阻檢測、剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置檢測、絕緣電阻檢測、變配電系統(tǒng)建筑接線端子的安裝情況、室內(nèi)低壓配電線路情況和動(dòng)力及照明配電箱、吊頂內(nèi)線 路敷設(shè)、電氣設(shè)備接地和等電位聯(lián)結(jié)。每個(gè)項(xiàng)目分級(jí)A， B，C 3個(gè)等級(jí)，火災(zāi)隱患危險(xiǎn)性依次減弱[3]。且電氣設(shè)備應(yīng)符合《GB4706》電器安全標(biāo)準(zhǔn)測試要求，測試項(xiàng)目有：耐壓、絕緣、接地、泄漏、低壓啟動(dòng)、功率。

現(xiàn)行的“處方式”電氣安全隱患排查分為配電裝置系統(tǒng)、用電設(shè)備系統(tǒng)、配電線路系統(tǒng)和接地系統(tǒng)四大部分，仍側(cè)重于電氣在安裝、使用、維護(hù)3個(gè)方面的安全檢測工作。得出建筑整體在不同階段的電氣火災(zāi)危險(xiǎn)性以及作出整改方案，并反饋給用戶。一般針對(duì)排查項(xiàng)目對(duì)建筑的電氣安全性進(jìn)行初步的評(píng)價(jià)，并根據(jù)具體情況作出整改方案，提供給委托方。

但從排查時(shí)的表格數(shù)量來看，一個(gè)建筑面積在10 000 m2的教學(xué)建筑，按照80%的抽測率進(jìn)行安全隱患的排查并記錄，*終記錄的表格繁多。其次，使用不同的標(biāo)記作為隱患的分類（單項(xiàng)檢測內(nèi)容中“√”表示適用或檢測項(xiàng)目正常；單項(xiàng)檢測內(nèi)容中“×”表示不適用或檢測項(xiàng)目存在隱患；單項(xiàng)檢測內(nèi)容中“--”表示不適用或無此檢測項(xiàng)目）。重復(fù)內(nèi)容的記錄會(huì)掩蓋隱患的記錄標(biāo)記，在后期查看統(tǒng)計(jì)隱患數(shù)量時(shí)，也帶來一定的工作量。

3 電氣監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

3.1 智慧安全用電監(jiān)控系統(tǒng)

智慧安全用電監(jiān)控系統(tǒng)是通過聲光報(bào)警、手機(jī)APP、短信報(bào)警、電話通知等提醒方式提醒用戶用電系統(tǒng)的安全狀態(tài)。通過對(duì)數(shù)據(jù)的積累及深度挖掘，從“描述出報(bào)警”到“確診出原因”，建立起有效的預(yù)警機(jī)制，防患于未然。并提供故障原因分析報(bào)告，供管理層決策、優(yōu)化管理流程及制定維修計(jì)劃。實(shí)現(xiàn)從供電側(cè)到用電側(cè)全生命周期的管理，全面保障用電安全。針對(duì)電氣火災(zāi)的嚴(yán)峻形勢，基于對(duì)電氣安全事故成因的深入研究。一方面主要采取對(duì)電氣產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，物流銷售，售后使用的嚴(yán)格要求，電器產(chǎn)品經(jīng)過QS質(zhì)量安全認(rèn)證才可以使用。另一方面，運(yùn)用“智慧用電” 的方式，及時(shí)處理終端的電氣大數(shù)據(jù)，電氣火災(zāi)隱患管理平臺(tái)和電氣火災(zāi)治理綜合一體化服務(wù)。通過智能傳感終端采集、上傳電氣線路實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)；預(yù)警平臺(tái)發(fā)現(xiàn)電氣火災(zāi)隱患，并將隱患信息推送給用戶；管理平臺(tái)監(jiān)管隱患信息，并向政府監(jiān)管部門提供電氣火災(zāi)隱患風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告；開展線下專業(yè)治理綜合服務(wù)，排查治理隱患。*終形成電氣火災(zāi)隱患從發(fā)現(xiàn)、監(jiān)管到治理的有效閉環(huán)，如圖2所示。

3.2電氣安全與能效管理系統(tǒng)

譚世立等[6]總結(jié)了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀，分析存在的主要問題及成因。在此基礎(chǔ)上，基于“深度挖掘、充分 暴露、在線監(jiān)測和引導(dǎo)節(jié)電”的理念，提出LZ電氣安全與能效管理系統(tǒng)（見圖3）。

LZ電氣安全系統(tǒng)以云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和智能化的泛終端為背景，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等智能化技術(shù)為基礎(chǔ)，以富有創(chuàng)新性的一系列專有技術(shù)為核心，面向樓宇、倉庫、廠房、站點(diǎn)等建筑群內(nèi)的低電壓配電網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)實(shí)時(shí)化、網(wǎng)絡(luò)化、集中化和精細(xì)化的電氣火災(zāi)智能管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)、維護(hù)人員、管理部門和用電者之間的有機(jī)結(jié)合，形成實(shí)時(shí)監(jiān)測、督導(dǎo)、預(yù)警和綜合評(píng)價(jià)的電氣安全與能效管理新模式。

該系統(tǒng)致力于改變現(xiàn)有孤島管理模式，為管理人員和維護(hù)人員提供直達(dá)電氣系統(tǒng)的信息通道，通過深度挖掘隱患、徹底暴露隱患，達(dá)到有效消除隱患的目的。

3.3 目前電氣監(jiān)控局限性

以上電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可以非常精 確，且能夠全天候監(jiān)測電氣線路中的漏電和溫度情況以及參數(shù)的變化。當(dāng)線路發(fā)生了異常的情況時(shí)，迅速發(fā)出報(bào)警信號(hào)并且準(zhǔn)確的定位故障發(fā)生的地點(diǎn)，然后通知電氣專業(yè)人員來及時(shí)排除并檢查電氣中的火災(zāi)隱患，將電氣火災(zāi)消滅在萌芽的狀態(tài)。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)雖然比傳統(tǒng)的技術(shù)手段更為有效，但是目前依然存在許多的不足，還有很大的改進(jìn)空間。

（1）功能單一。偏重于狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警保護(hù)，缺乏故障診斷、故障分析、趨勢預(yù)測等智能分析功能。

（2）監(jiān)測面窄。缺乏電纜的溫度分布式和線式，以及高壓設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測，只偏重于低壓的設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測，卻忽視了工業(yè)領(lǐng)域的預(yù)防。

（3）網(wǎng)絡(luò)化水平低。無法實(shí)現(xiàn)信息的對(duì)外共享發(fā)布，并且不能組建遠(yuǎn)程的監(jiān)測及管理系統(tǒng)。

（4）智能化未實(shí)現(xiàn)。未全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化及智能化，同時(shí)系統(tǒng)缺乏智能分析功能。

（5）可視化不足。缺少圖形化及其他更為直觀的監(jiān)測報(bào)警手段。

4 電氣隱患排查與反饋體系

結(jié)合現(xiàn)有的電氣安全隱患排查手段和電氣安全監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展與進(jìn)步，建立“檢測—評(píng)價(jià)—反饋”三位一體的智慧電氣安全體系，實(shí)現(xiàn)“智慧化”電氣隱患排查，可以針對(duì)不同的檢測對(duì)象，制定不同的排查檢測表。檢測內(nèi)容不變，檢測權(quán)重相應(yīng)改變。主要有以下幾個(gè)方面。

（1）由“處方式”轉(zhuǎn)“智慧化”。電氣隱患排查數(shù)據(jù)記錄過于冗雜，可以采用只記錄安全隱患的方法，縮短工作量的同時(shí)，提高檢測效率。

（2）由“單一化”轉(zhuǎn)“智慧化” 。除了人工進(jìn)行必要的隱患排查檢測以外，利用“物聯(lián)網(wǎng)”分區(qū)管理，利用LZ系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)控，保證電氣設(shè)備的安全工作和定期維修保養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)“智慧化”電氣檢測監(jiān)控反饋機(jī)制一體化和電氣故障診斷、故障分析、趨勢預(yù)測等智能分析功能。

（3）由“被動(dòng)接受”轉(zhuǎn)“主動(dòng)反饋”。部分檢測出的安全隱患是致命性的，而往往做不到快捷反饋。這時(shí)需要記錄安全隱患的具體位置和檢測時(shí)間，可以在檢測高危的項(xiàng)目欄中添加反饋標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)信息的對(duì)外共享發(fā)布。

（4）完善電氣安全隱患排查與反饋機(jī)制，做到“檢測—評(píng)價(jià)—反饋”三位一體，如圖4所示。“智慧化”電氣隱患排查與反饋機(jī)制—檢測到位，將數(shù)據(jù)輸送至火災(zāi)隱患預(yù)警平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)早發(fā)現(xiàn)、早反饋、早知曉、早處理的初步反饋機(jī)制；結(jié)合智慧用電的思想，隱患統(tǒng)一實(shí)行管理，分析結(jié)果，為進(jìn)一步評(píng)價(jià)危險(xiǎn)性奠定基礎(chǔ)；實(shí)現(xiàn)所有的隱患數(shù)據(jù)可以第一時(shí)間通過網(wǎng)絡(luò)云端數(shù)據(jù)查找，客戶方可以在終端數(shù)據(jù)庫中獲得電氣安全隱患的詳細(xì)數(shù)據(jù)；LZ電氣安全監(jiān)控系統(tǒng)可以保證后期對(duì)于隱患電氣的即時(shí)安全數(shù)據(jù)的采集、量化、反饋。

通過對(duì)“處方式”的電氣安全隱患排查表的研究與運(yùn)用，采用對(duì)號(hào)入座、新思路及智慧化表格制作方式將電氣安全隱患記錄和處理過程變得更易操作、處理過程更有條理，效率更高。 LZ電氣安全與能效管理系統(tǒng)的使用使隱患及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)做出反饋，從而很大程度上化繁為簡，解決了電氣隱患難以察覺的難題。

作者：劉洪永、馬 堯