浅谈电气火灾监控系统与物联网的研究与应用

摘 要：电气火灾监控系统是进行早期火灾预防的关键，也是建筑消防非常重要的组成部分。随着信息和通信科技飞速发展，如今可以通过相关技术条件实现从任何时间、任何地点连接到任何人，甚至实现任何物体之间的有效连接，而万物的连接就形成了我们平常所说的“物联网”。本文旨在通过对电气火灾监控系统与物联网技术的综合应用进行探讨研究，并对搭建完善系统的电气火灾监控物联网应用系统提出合理建议，以期对相关从业人员提供理论借鉴。 
关键词：电气火灾监控系统 ；物联网

0引言

       电气火灾监控系统在对电气火灾的预警和防控过程中作用十分显著，可以有效避免电气火灾的发生。但是目前我国大部分电气火灾监控预警系统采用的是有线组网的方式，这种方式需要在每个配电区域都安装电气火灾监控系统，这不仅布线难度大，而且每个区域都需要专人看管，因此就产生了人力资源的浪费。在历史数据的展示上也不能形成图形化显示，这就给用户了解监控系统的历史数据造成了困难。随着物联网技术的快速发展，在电气火灾监控系统中就产生了新的趋势和方向，下面我们进行系统探讨。

1物联网的体系构架和组成要素 

       1990年英国的 KevinAshton 提出了物联网概念，到如今物联网技术已经深入到各个行业各个领域的发展过程中，借助物联网技术我们可以对传统的电气火灾监控系统进行完善升级，从而更好地防控火灾的发生，为社会进步、人民生命财产安全做出更多的保障。 
       物联网主要由信息采集、信息传递和信息处理三大要素组成。其中信息采集指的是将传感器或 RFID 等信息采集设备置入特定的采集地点，对所要关注的物体或者相关的系统进行信息采集和状态监控，这是其开端过程。信息传递指的是通过无处不在的无线网络，对采集到的系统信息进行合理安全有效的传递，这是其中间环节。*后信息处理指的是借助相关的云计算处理方式，来进行*终的信息数据辅助决策过程。通过以上三个要素和过程就决定了物联网的三层构架体系，也就是感知层、网络层和应用层。感知层完成信息采集，网络层实现信息传递，应用层进行数据处理。

2 物联网在电气火灾监控系统中的延伸应用 

       监控设备、监控探测器和故障探测装置共同连接成整个电气火灾监测系统，在网络布线运行的基础上实现火灾监控报警系统的有序运转。电气火灾监控系统作为一个三层架构体系，只需要做一下简单延伸就可以与物联网系统连接起来，从而构成物联网监控下的电气火灾监控预警系统。 
       根据对比可以得知，火灾监测监控器和电弧故障检测系统相当于整个物联网体系的感知阶段。它们的作用是作为前端的监测手段对潜在的火灾信息进行采集预警。 
       物联网的传输层也就是信息传递过程，可以通过将有线短距离信息传递方式（RS485、RS232\CAN）转为无线移动通道传递方式（GPRS、SMS、CDMA）的形式来实现。这种不限空间和距离的传输方式对于火灾监控时效性和准确性具有很大的推动作用。*后是物联网的应用层，这一阶段主要是通过搭建一个综合式的监控开发平台来实现的，在这个系统中技术人员通过账号密码登录的手段实现了个体用户火灾监控信息的记录和有效提取。此外监控平台还可以通过信息的采集和传递过程，及时将报警信息发送到相关单位和个人，实现了火灾预警的准确性和及时性。

3以物联网为基础的电气火灾监控系统的基本组成和工作原理 

       根据以上分析，我们可以得知一个以物联网为基础的完整的电气火灾监控系统要由前端探测设备、无线收发设备和数据传输通道、监控中心平台以及监控客户端组成。
3.1 前端探测设备 
       前端探测设备是以对整体电气线路的监控为手段实现的信息收集和相关对比检验，其中包括但不限于剩余电流监控、实时电流负荷预警以及各样设施温度的监控等。这一过程还可以直接联系警报系统，在相应的故障发生且被检测到时就会发出声光报警信号以提示技术人员排除故障。这一系统环节还可以实现对电弧现象的合理跟踪，必要时实现消防联动，大程度上降低火灾发生的概率。外接收发器系统还可以实现各项指令的执行监督。 
3.2 无线远距离收发器及移动数据传输 
       在实现了实时完整的信息采集过程之后，就要依赖无线收发器实现各种采样数据和信息通过移动网络数据通道发送到监控中心平台和各项移动通信设备上。同时也可以将控制中心平台发来的各项指令传输给前端探测设备。 
3.3 监控中心平台 
       信息传递要有接收基地，监控中心平台就是主要的信息接收装置，其中数据库服务器可以对各种用户单位信息、探测器数量、前端探测设备的地址码、监控实时状态等在内的信息进行系统接收处理。可以实现监控历史信息的及时反馈和呈现。 
       平台应用软件可以提供人机交互界面，用于显示监控和报警相关信息，很大程度上方便工作人员对信息进行编辑和查询。还可以实现对火灾报警地点的直接定位，并弹出该单位的相关电气信息。 
3.4 监控客户端 
       监控客户端也就是客户的使用平台，它可以实现相关火灾监控信息的及时获取和历史信息的完善处理。具体操作是用户可以在相关的客户端通过账号密码的形式登录个人平台，在监控个人平台就可以全面及时获取一定地理范围内的火灾检测器所储信息，地址码及位置报警详情都会直接显示在移动客户端平台上。操作方便的人机交互系统有效完善了用户的火灾监控体验，对于实现火灾监控的有效性提供了有利条件。

4安科瑞安全用电云平台功能介绍及选型

4.1 安科瑞安全用电云平台介绍
       Acrelcloud-6000安全用电云管理系统能够对剩余电流、设备温度、故障电弧等电气故障进行实时监控、报警、记录，并且通过云端的远程控制。设备与云端的通讯方向不受限制，能上传数据、透传指令，并时间显示实时状态。通过对上传至云端的数据进行分析，为用户提供火灾隐患的相关数据，能够及早的发现问题并实施排查，避免火灾的发生。另一方面，云平台提供超大容量的信息储存及稳定的服务，提升了服务质量，对用户的长远发展具有战略意义。此外，该系统通过集中监控，使得数据通过每个节点的4G网络传输至云端集中式管理和监控，主控端布置于城市消防大队，从而能够对采集的信息进行统一的监控和管理。

 
具体功能如下：
      （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、手机APP、漏电探测器、漏电互感器、电流互感器等。
      （2）安全用电监管服务系统平台能展示剩余电流、温度、电流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）手机APP软件同时具有IOS版本和安卓版本，能通过手机APP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（GB14287.2《剩余电流式电气火灾监控探测器》和GB14287.3《测温式电气火灾监控探测器》）的要求，并通过国家消防产品质量监测检验中心提供的消防3C认证。
      （6）漏电探测器能同时探测剩余电流、四路温度、三相电流等参数值，并能通过无线以移动通讯网络接入安全用电监管系统平台。
4.2 产品选型
4.2.1漏电火灾监控探测器

4.2.2故障电弧探测器
       安科瑞故障电弧产品型号代码为AAFD，共有两种电流等级，可监测回路故障电弧的发生，并及时预警，提醒用户处理，防止电弧导致的火灾的发生。
       AAFD可配合AF-GSM400使用并接入安全用电平台，该产品不可在同一台AF-GSM400下与ARCM混接。如图：

4.2.3限流式保护器
       安科瑞限流式保护器型号代码为ASCP200-1，有三种电流等级，可监测回路短路过载等故障信息，发生故障时预警和产生灭弧效果，防止电弧导致的火灾的发生。
       ASCP200-1可配合AF-GSM400使用并接入安全用电平台，也能够通过插入SIM卡直接上传到平台。
       以下是ASCP200-1的主要功能：
       短路保护功能。保护器实时监测用电线路电流，当线路发生短路故障时，能在150微秒内实现快速限流保护，并发出声光报警信号。
       过载保护功能。当被保护线路的电流过载且过载持续时间超过动作时间（3…60秒可设）时，保护器启动限流保护，并发出声光报警信号。
       表内超温保护功能。当保护器内部器件工作温度过高时，保护器启动超温限流保护，并发出声光报警信号。
       过、欠压保护功能。当保护器检测到线路电压过压或欠压时，保护器发出声光报警信号，可预先设置是否启动限流保护。
       配电线缆温度监测功能。当被监测线缆温度超过报警设定值时，保护器发出声光报警信号，可预先设置是否启动限流保护。
       漏电流监测功能。当被监测的线路漏电超过报警设定值时，保护器发出声光报警信号，可预先设置是否启动限流保护。
       保护器具有1路RS485接口，1路2G无线通讯，可以将数据发送到后台监控系统，实现远程监控。
4.2.4剩余电流互感器

4.2.5 AF-GSM400-2G/4G无线上传模块
       AF-GSM400-2G/4G/CE模块是一款2G/4G有线无线模块，该无线模块为安全用电云平台专用模块。
       AF-GSM400接入每块仪表所需流量为20M/月，单个模块可以接入30块仪表。默认上传间隔2分钟，如发生报警，会实时上传数据。
4.2.6 温度传感器

       温度传感器为一热敏电阻NTC，它提供0-120°的温度监控基准，可以用来监测线缆或配电箱体的温度，提供温度保护。

5结束语 

       在电气火灾监控系统中运用*新的移动物联网技术，可以实现电气火灾监控系统的升级换代，*大程度上实现了该系统长期、远距离、大范围的火灾监控，对于改善电气运行环境、保证人民生命财产安全具有十分重要的意义。物联网在火灾监控系统的广泛应用是实现安全用电的有力保障，同时也获得了更加远大的市场发展前景。

参考文献
[1]张征峰，郑梁，崔佳冬.基于物联网的电气火灾监控系统设计与实现 [J].智能物联技术，2019，51（03）：49-54.
[2]苏 楠.论电气火灾监控系统与物联网的研究.
[3]安科瑞安全用电管理云平台手册.2020.02版.
 
作者简介：陈芳芳，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要从事安全用电的研发与应用。