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履安实业构建全方位一体化智慧电气火灾监测预警系统解决方案

银行营业场所用电设备多,线路复杂,存在较多的电气隐患,特别是老旧网点及大楼,存在较大的安全隐患。而电气火灾具有隐秘性、不定时性及迅猛性。这些现状及电气火灾的这些特性,给银行营业场所的电气火灾防控带来巨大的挑战。履安实业构建全方位一体化智慧电气火灾监测预警系统解决方案。
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背景介绍 

      根据国家公安部消防局的统计,自 2011 年至 2020 年,我国共发生电气火灾 85 万余起,占全国火灾总量及伤亡的 30%以上。通过近 10 年的重特大火灾统计发现(10 人以上死亡,损失 5000 万以上),电气火灾占70%以上。从电气火灾的分类看,因短路、过负荷、接触不良等线路问题引发的占总数的 68.9%,因故障、使用不当等设备问题引发的占总数的 26.2%,其他电气原因引发的占 4.9%。

  2020 年 4 月 1 日,国务院安全生产委员会印发《国务院安全生产委员会关于开展电气火灾综合治理工作的通知》;2017 年 7 月 21 日,公安部、中央综治办、民政部、住房和城乡建设部、国家安全生产监督管理局、国家能源局六部联合印发《高层建筑消防安全综合治理工作方案》;银监会联合公安部印发《银行金融机构安全评估标准》,里面包含:没有建立消防制度的(消防预案、消防演练)、没有配备消防器材的、没有开展日常消防安全检查、巡查和消防安全教育培训工作的、对火灾隐患不能及时发现货发现后未及时消除的等20 项关于“消防安全”的要求,进行评分,一旦发现未达标,责令限期整改。

  银行营业场所用电设备多,线路复杂,存在较多的电气隐患,特别是老旧网点及大楼,存在较大的安全隐患。而电气火灾具有隐秘性、不定时性及迅猛性。这些现状及电气火灾的这些特性,给银行营业场所的电气火灾防控带来巨大的挑战。履安实业构建全方位一体化智慧电气火灾监测预警系统解决方案,广泛应用于平安银行、中国农业银行、北京银行:

 核心技术

  一、智慧电气火灾综合管理平台

  智慧安全用电监测预警系统平台采用云架构模式,在管理职能上方便各地分行对辖属网点的管理,同时也便于总行对各地分行及全行网点进行集中数字化管理。后期也适应全行业务发展需要,将系统直接升级到银行私有云上运行,可大幅提升系统的服务能力及服务范围,支持移动APP应用及闭环管理,同时为全行实现扁平化、数字化、智能化管理打下一个良好基础。

  1、数据看板

  监控中心管理人员和值守人员可通过数据看板中的地图,查看全国各服务器的通讯状态,确保全行联网的稳定运行。数据看板下方的状态统计显示已建设机构总数,设备总数,在线设备总数和系统已发生的报警总数,左侧为各个子系统(安全用电、电气火灾、智慧消防、动环监测)的状态统计,右侧为系统整体的报警分析。

  GIS地图

  区域图

  平面图

  浅色模式

  2、报警通知

  报警通知

  数据看板作为24小时值守页面,系统在收到报警后,弹出报警弹窗和报警滚动弹幕,并语音播报,报警状态灯闪烁,多种报警提示方式,确保监控值守人员能够第一时间注意到报警的发生,并及时复核处理。报警处理页面如下图所示,支持处理时查看实时数据和该回路的报警数据,多重复核,报警处理状态选择,处理记录,处理前和处理后图片记录。

  报警处理页面

  3、报警统计

  管理人员可通过报警统计页面,查看想起的报警情况,报警分布统计,报警等级统计,报警类型统计,报警占比统计和报警趋势。

  4、设备状态

  管理人员可通过设备状态页面,查看每个机构下面部署的每台设备主机的运行状态,报警状态,安装位置和IP等详细信息。

  5、实时监控

  管理人员可通过实时监控页面,查看智慧安全用电主机下,每个用电回路的实时温度、电流、电压、漏电、功率,有功功率、无功功率、功率因数等用电数据,也可查看智慧空开的通断状态,输入密码后可进行远程通断。

  6、历史数据记录

  管理人员可通过历史数据记录页面,查看每个用电回路的温度、电流、电压、漏电、功率的24小时运行记录,了解每个回路每天的运行状态。

  7、电量统计

  管理人员可通过电量统计页面,查看每个机构的用电情况,本月和今年用电量统计,每月用电量占比统计,机构的能耗排名统计,机构的回路能耗排名,电量的趋势同比和查看每个回路的每小时的电量详情。

  8、智能烟感

  管理人员可通过智能烟感实时监控页面,查看每个智能烟感的运行状态,报警状态和运行记录,报警记录,支持对智能烟感进行远程消音和复位。

  9、消防水位

  管理人员可通过智能消防水位实时监控页面,查看消防水池的实时水位数据,水位的历史数据记录和趋势,报警记录。

  10、消防水压

  管理人员可通过智能消防水压实时监控页面,查看消防水管的实时水压数据,水压的历史数据记录和趋势,报警记录。

  二、算法

  采用AR参数模型对低压电弧故障进行检测,并给出回路识别参考矢量,采用小波熵分析电弧故障,指出若小波熵值大于0.002则可判定发生故障电弧,基于小波变换模极大值建立电弧故障神经网络模型,以实现电弧故障检测与分类。

  通过K-Means聚类将数据类别进行聚合,即K-Means负载分类和BP神经网络组合的串联故障电弧识别,通过采样电路获得电流波形,接着做快速傅里叶变换得到电流波形的频谱。接着选取频谱低频分量进行K-Means算法对其进行负载分类。分类后的负载波形分别做小波变换得到细节特征值,将小波细节特征值和时域特征值输入负载类型对应的BP神经网络进行故障检测,这样可以有效提高BP网络对故障电弧识别的成功率,以及有效避免出现负载难以训练至收敛的情况。

  注:输入参数的提取可以从一下三个方面:

  (1)负载正常工作时的电流特性

  (2)开发插拔产生的正常电弧电流特性现实中我们在拨、插插头的瞬间也会产生电弧,它们的持续时间短,在瞬间就熄灭了,不连续也不影响线路中设备的正常工作,几乎不会因此产生火灾而威胁环境的安全

  (3)故障电弧(接触不良)的电流特性。主要是由于线路绝缘层老化、绝缘损坏或者短路等原因而产生的电弧。这种电弧持续时间长,电弧燃烧时放出大量的热量,对周围环境存在极大的火灾安全隐患,是需要预防制止的电弧,也称为故障电弧。

 技术架构

方案亮点

  如上图所示,履安实业智慧安全用电及电气火灾综合监测预警系统的架构主要分为五个层面:

  1、感知层---数据采集:

  前端感知设备,对漏电,电流,温度,烟雾,火灾报警和消防报警信号进行采集感知,上传数据至汇聚层管理设备。

  2、汇聚层---数据汇总:

  通讯主机和数据采集器,用传和消防主机对前端感知的数据进行汇总分析处理,再通过网络上传至平台服务器。

  3、数据层---数据处理:

  通过平台服务器的算力进行数据分析,实现数据分类化,规范化,标准化管理,并提供清晰明确的分析结果,使银行智慧消防综合管理提供决策依据。

  4、应用层---系统管理:

  系统管理人员可通过平台的数据看板和运行记录页面查看系统整体运行情况。当发生报警时,系统立即弹出报警通知弹窗并语音播报。

  一、安全用电系统建设

  1、营业网

  (1)分时分区用电管理

  根据营业网点用电性质及“多回路,小电流”的设计原则,网点用电回路分为24小时回路、8小时工作回路、24小时UPS回路、8小时UPS回路和定时回路5大类。

  下图2为具体用电回路划分图

  ① 对于网点24小时用电回路,宜采用细分回路监测模式,精准发现隐患,精准排除,把隐患消除在萌芽状态,防患于未然。

  ② 对于网点8小时照明及空调回路,宜采用分类监管模式,执行下班断电管理要求,实现节能管理的同时降低网点非营业时间电气消防风险。

  ③ 对于网点8小时插座回路,宜采用回路监测模式,既确保系统不影响营业时间生产用电回路,又确保隐患能及时发现,及时预警排除,确保网点生产用电安全。

  ④ 对于网点定时回路,宜采用定时回路监管模式,不仅能实现定时控制,还能实现对其远程监测及管理。

  (2)用电线路实时监测

  预警

  对用电线路电流、剩余电流、温度、电弧等进行实时监测并进行数据分析;对被保护线路的过压、过载、过流、过温、欠压、打火、缺相、设备不在线等情况进行预警;

  (3)市电断电报警

  实时监测营业网点市电输入状态,一旦发生市电输入断电,系统自动报警,监控中心通过视频监控对报警进行辅助性判断,提升现场出警的准确率与及时性,减少相关案件的发生。

  (4)分层分级监测管理

  前端网点设置本地分控触摸屏,用于执行上、下班模式以及接收、查看预警信息等,实现网点安全用电本地管理职责。监控中心设置管理服务器,对各网点进行集中监管。同时通过移动预警端建设,比如手机短信或APP预警通知等方式,实现不同报警级别不同层级管理职责。

  2、自助银行用电管理

  1)用电管理难点

  在离行式自助银行中,过流保护与负载不匹配、分路引线不规范、长户外灯箱长期雨淋日晒无维护、鼠患等是安全隐患的主要因素。此外,机房空调故障、UPS故障引发火灾的情况偶有发生,市电断电报警无法及时上传,容易掩盖潜在案件风险。

  2)解决方案

  自助银行用电可分为照明、空调、插座、室外灯箱及UPS电源等。具体管理措施如下:

  (1)分类管理

  对照明、空调、插座、UPS回路宜进行分类监测预警管理,实现监测其线路运行状态,及时发现风险事件,及时干预,严控风险。

  对户外广告灯箱等定时回路宜采用定时回路监管模式,不仅能实现定时控制,还能实现对其远程监测及管理。

  (2)用电线路监测预警保护

  对用电线路电流、剩余电流、温度、电弧、过压、欠压、过载、过流、过温、打火、缺相、短路等进行实时监测预警,并实现线路紧急事件自动保护。

  (3)市电断电报警

  对离行自助行市电状态实时监测,一旦发生市电断电,及时发送报警信息,及时在线复核,及时通知出警,严控盗窃等案件的发生,保护银行财产的安全。

  (4)用电量统计分析

  对离行自助行用电量进行统计分析,及时发现异常用电现象,减少窃电事件发生。

  (5)空调及UPS管理扩展

  为加强对离行空调及UPS设备监测管理,系统宜支持对空调及UPS运行状态远程监测管理,减少因空调及UPS故障引起的火灾事故发生。

  3、办公大楼用电管理

  1)用电管理难点

  办公大楼在用电管理方面主要存在以下难点:一是下班后忘记断电,诸如空调、饮水机、热水器、电脑等设备处于无人管理的开机状态。二是违规用电,随意接入大功率用电器,导致有的线路超负荷。三是打印机等设备未完全关闭,设备长时间的待机将耗去大量的电能。四是缺乏技术手段进行常态化的安全用电检查、管理。

  2)解决方案

  针对银行办公大楼用电存在时段性和不确定性因素,需根据楼层用途及用户使用习惯规划,采用人机结合的远程用电监测方式。对银行大楼低层的营业厅,采用前面营业网点的建设方案。对办公楼层,采用定时监测的用电管理方案,早上定时监测开启,晚上定时监测断电,如发现异常开启或断电,系统及时提醒相关安保人员。对于密集用电的楼层,需严控消防电气火灾风险,杜绝任何消防电气火灾事故的发生。

  二、智慧消防系统建设

  智慧消防系统的建设,可从两个方面出发,一是对现有的消防系统的运行状态进行监测预警,确保消防系统的工作正常,使消防系统不再是信息孤岛;二是建设智能巡检功能,提供消防重点部位以及消防设施的检查标准,解决巡检人员“不会查”、“不愿查”的问题。让巡查明确到人,精确到事。巡查结果可再现,方便巡查监督。

  1、消防系统运行状态:

  ①在传统消防主机上加装用户信息传输装置,将消防报警信息联网上传,使相关管理人员能够第一时间接收并处置报警。部分营业场所消防系统老旧,如存在无法联网的情况,则应对消防系统进行重新设计升级改造。

  ②通过消防水系统采集器,对消防水管、水池、消防栓等消防用水的实时水压和水位进行监测,低于安全阈值则报警。

  2、智能巡检:

  按照生产经营场所和自主管理的不同要求,进行日常安全巡查计划的制定,派发、执行、隐患上报,整改申报。通过系统的数据分析研判功能,分析主体责任执行情况,明确法人责任主体职责,改变了安全巡查不到位、检查记录不真实的现状。

  三、动环监测系统建设

  动环监测系统可作为智慧电气火灾管理系统的辅助性模块进行建设,方便复核报警信息,确保对生产经营场所的整体环境安全。动环监测系统建设可根据现场实际情况进行建设,主要可从以下方面进行,但不仅限于此。

  1、温湿度监测

  对于机房、加钞间和内厅等核心场所可采用温湿度监测仪,对机房、加钞间的的温度、湿度进行实时数据监测和报警。

  2、温湿度监测/水浸等:

  对于机房、加钞间和内厅等核心场所或关键部分可采用水浸传感器进行水浸或漏水情况监测报警。

  3、系统联动

  通过智能硬件,可将门禁系统、报警系统等第三方系统的报警接入智慧电气火灾综合管理系统,也可将智慧电气火灾管理系统的报警输出给第三方系统。


方案亮点

  1、智慧电气火灾综合管理平台

  

      2、 安全用电

        3、智慧消防

        4、 动环监测


















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