摘要：為了對電氣火災事故進行預測和預警，同時為了對電氣火災事故的應急救援提供

支持，將智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)應用于電氣火災中。該系統(tǒng)利用物聯(lián)網、移動互聯(lián)網、云平臺、大數(shù)據(jù)技術，實現(xiàn)對電氣線路電流、漏電、溫度、諧波等參數(shù)進行實時在線監(jiān)控并圖形化顯示，電氣參數(shù)一旦超出閾值將會在手機端、監(jiān)控屏、電腦等終端進行報警。智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出電氣火災警報后，還可以通過該系統(tǒng)查看企業(yè)的基本信息、周邊環(huán)境信息、應急信息等，提高應急救援的速度與效率。該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)電氣火災的預警，為電氣火災事故應急救援提供支持。

關鍵詞：電氣火災；監(jiān)控；早期預警

近年來，我國電氣火災事故發(fā)生頻繁，造成的損失十分嚴重。2011—2015年，我國發(fā)生火災約 140．81萬起，從火災的起因來看，由于線路漏電、短路、超負荷、電氣故障等原因引起的火災約為 41．5萬起，在全年火災數(shù)量中的占比約為30％，且逐年增加。究其原因，電氣線路設計、安裝不規(guī)范、使用和維保不及時是導致事故的重要原因。同時，在電氣火災的應急救援中也存在著火災發(fā)生位置較為隱蔽、火災發(fā)展迅速、應急救援難度大的問題。對于電氣事故的預防監(jiān)控，國內有不少學者已經進行了相關的分析和研究，對線路電氣參數(shù)進行監(jiān)測，通過移動網絡實時將數(shù)據(jù)上傳到服務器，自動對超出范圍的異常情況進行預警，起到預防事故的作用。筆者構建的智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)能夠利用物聯(lián)網、移動互聯(lián)網、云平臺、大數(shù)據(jù)技術對電氣線路電流、剩余電流、溫度、諧波等參數(shù)進行監(jiān)控，實現(xiàn)電氣火災的預警，為電氣火災的應急救援提供支持。

1智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)研究 

1．1 電氣火災事故原因分析

電氣火災是指用電設備、電氣線路、接地電弧、雷擊、靜電等電的熱效應導致電器設備內部、電氣線路、周邊可燃物起火引發(fā)的火災。引起電氣火災 的原因多種多樣，通過對電氣火災事故案例進行分析可知，引起電氣火災的原因如圖1所示。

圖1電氣火災發(fā)生原因

(1)電氣線路導體發(fā)生短路。線路導體之間發(fā)生直接接觸，短路產生的電流很大，若線路中的保護裝置發(fā)生故障，未及時動作切斷電源，將會導致火災的發(fā)生。

(2)電氣線路電弧連接短路。線路故障電弧或丁作電弧由于電氣阻抗存在，短路電流不大，不 能及時啟動線路保護裝置切斷電源，使得電弧引發(fā)的高溫一直烘烤線路的外護層或附近可燃物而引起火災。

(3)線路負荷過載。線路過載火災是指通過 電氣線路的電流超過其安全載流量，導致線路產生 高溫，引起本體或周圍可燃物燃燒造成的火災。過 載不僅能夠直接引起火災，而且還會引起線路短路、接觸不良、漏電等多種電氣線路故障，間接地引起火災。

(4)線路連接接觸不良。當線路連接接觸不良時，會造成接觸電阻過大，接觸處在電流的作用下 會產生高溫，而接觸電阻會隨溫度升高逐漸增大，溫度循環(huán)上升，最終達到電氣線路或周圍可燃物質的燃點，引發(fā)火災。

(5)漏電電流。漏電火災是在電氣系統(tǒng)發(fā)生 漏電故障的情況下，漏電電流從漏電點到接地點流 人大地途中，在電阻較高的部位發(fā)生熱作用引燃周圍可燃物而造成的火災。隨著線路、設備的使用，不同的物理或化學因素都會引起絕緣層的老化導致線路絕緣性能降低，致使電流由內向外泄漏到建筑物、附屬設施或工作物等接地物體上，從而產生高溫、漏電電弧或電火花引起線路或者周圍易可燃物燃燒造成火災。

(6)諧波電流。諧波是指在穩(wěn)態(tài)情況下，周期性的非正弦電氣量中頻率為基波整數(shù)倍的電氣分量。當前變頻設備產生的諧波電流對供電系統(tǒng)、負載及其他鄰近電氣設備、線路產生干擾，可以導致電源電壓的波形失真、能量損耗增加，過載發(fā)熱起火。

1．2電氣火災應急救援中存在的問題

(1)電氣火災發(fā)生位置比較隱蔽，不容易被發(fā)現(xiàn)，當人們發(fā)現(xiàn)火災時通常已進入燃燒階段，甚至火勢已經開始擴散。此時的應急救援行動不僅難度增大，還會擴大事故的損失與危害。

(2)應急救援中存在有對企業(yè)情況不了解的現(xiàn)象，包括企業(yè)廠房結構信息、儲存物料的信息等。這些現(xiàn)象不利于應急救援行動，甚至危及救援人員的生命與健康。

(3)很多企業(yè)的管理人員對應急救援的認識不足，缺乏對于電氣設備狀態(tài)的有效監(jiān)控，導致不能及時發(fā)現(xiàn)事故隱患而造成嚴重后果。

1．3智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)分析

電氣參數(shù)中電流、漏電、溫度、諧波情況有異常，將可能引發(fā)電氣火災。利用電氣參數(shù)監(jiān)測設備及互聯(lián)網、移動網、物聯(lián)網、云平臺等技術，構建智慧用電安全物聯(lián)系統(tǒng)，實現(xiàn)實時線路電氣安全監(jiān)控對火災的預防有著積極意義。

1．3．1智慧用電終端

智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)終端利用現(xiàn)有電氣參數(shù)監(jiān)測技術，實現(xiàn)對電氣線路三相電流值、剩余電流值和溫度的監(jiān)測。能夠實現(xiàn)對電氣線路狀態(tài)的監(jiān)測，實時傳輸電氣線路狀態(tài)參數(shù)，電氣參數(shù)出現(xiàn)異常及時發(fā)出警報。

智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)硬件由以下部分組成：

(1)電流互感器，用于采集三相電流的電流值。

(2)剩余電流互感器，用于采集剩余電流值。

(3)溫度傳感器，用于采集電氣線路和環(huán)境的溫度。

(4)AD轉換器，將采集到的模擬電流量轉化為數(shù)字電流量并輸出至CPu。

(5)CPu是智慧用電終端的核心，用于控制檢測裝置對三相電流、泄漏電流等數(shù)據(jù)的采樣，數(shù)據(jù)處理，報警輸出，與云服務器通信，液晶監(jiān)控屏顯示等，并實現(xiàn)了安裝方式的可移動化。

1．3．2云服務平臺

利用移動網、互聯(lián)網構建云服務器平臺。針對監(jiān)控系統(tǒng)采集到的電氣參數(shù)通過監(jiān)控設備主機進行信號的轉換和邏輯換算，可將各參數(shù)通過移動網絡技術上傳到云服務器上，建立電氣監(jiān)控云服務平臺。云服務平臺能夠將反映電氣狀態(tài)的實時數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控顯示屏與手機端。可以通過觀看生產現(xiàn)場的監(jiān)控顯示屏，查看企業(yè)電氣線路的運行狀態(tài)，還可以通過手機端遠程查看企業(yè)電氣線路的狀態(tài)，做到對企業(yè)電氣狀態(tài)的實時監(jiān)控，隨時掌握企業(yè)的電氣安全情況。

1．3．3大數(shù)據(jù)分析

結合線路使用情況，通過大數(shù)據(jù)分析，自動識別電氣安全隱患，構建隱患識別系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)企業(yè)電氣線路、設備負載明細確定線路最大電流、線路允許的溫度，以此為依據(jù)設置相關的報警值，當電氣參數(shù)超過閾值時立即報警。系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)分析智能識別電氣線路諧波含有率情況，當出現(xiàn)異常時進行自動報警。系統(tǒng)還能夠通過分析企業(yè)的報警歷史記錄以及企業(yè)每天的電氣運行情況，找到企業(yè)電氣系統(tǒng)中存在的問題包括負載過大、電氣線路老化嚴重、接地故障等。

1．3．4電氣事故預警

系統(tǒng)將智慧用電終端實時采集的電氣參數(shù)與預設的報警值比較，一旦發(fā)現(xiàn)企業(yè)的電氣參數(shù)超過閾值，立即發(fā)出警報。事故報警分3個層次：一是現(xiàn)場監(jiān)控設備報警；二是監(jiān)控顯示屏報警；三是手機短信報警。

(1)現(xiàn)場報警?，F(xiàn)場監(jiān)控設備報警，當系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常參數(shù)時，安裝在現(xiàn)場的智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)終端自帶的聲光報警器立即發(fā)出聲響且警示燈亮起，提醒在現(xiàn)場的相關人員對現(xiàn)場情況進行排查。

(2)監(jiān)控顯示屏報警。系統(tǒng)會將報警信號發(fā)送到監(jiān)控顯示屏上，滿足24h圖形監(jiān)控報警，同時在監(jiān)控顯示屏上能夠看到報警區(qū)域的位置、報警區(qū)域周圍的環(huán)境情況、現(xiàn)場存放物料、現(xiàn)場負責人等信息。這些信息能使人們及時了解事故現(xiàn)場的情況，及時消除隱患或指導應急救援。

(3)手機短信報警。事故發(fā)生時系統(tǒng)還會發(fā)送報警短信給相關電氣安全責任人，以保證在企業(yè)現(xiàn)場無人的情況下也能及時通知人們迅速排查隱患，確保電氣系統(tǒng)安全。

2基于用電安全監(jiān)控技術的事故救援系統(tǒng) 

通過智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)，企業(yè)管理人員可以實時在線遠程查看生產現(xiàn)場電氣設備參數(shù)動態(tài)和歷史信息，一旦發(fā)生電氣火災事故，可通過系統(tǒng)查看事先制定的救援預案，并可以顯示出事故現(xiàn)場環(huán)境信息、周邊應急救援設施及最佳救援路徑。

2．1智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)

智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)由智慧用電終端、云服務器、監(jiān)控顯示屏與手機端組成。智慧用電終端中有電流傳感器、溫度傳感器與剩余電流傳感器，可以實時檢測電氣線路的三相電流、線路溫度、環(huán)境溫度與剩余電流，并將數(shù)據(jù)通過云服務器實時傳輸?shù)奖O(jiān)控顯示屏與手機端中，以便人們能夠隨時查看企業(yè)電氣情況。當發(fā)生電氣事故時，傳感器感知到異常數(shù)據(jù)，智慧用電終端的聲光報警器立刻發(fā)出警報，同時云服務器在監(jiān)控顯示屏上發(fā)出警報，并通過手機端對人員發(fā)出警報。

2．2企業(yè)基本信息庫

企業(yè)安全生產信息庫中收集企業(yè)的靜態(tài)安全生產信息與動態(tài)安全生產信息。企業(yè)靜態(tài)安全生產信息包括企業(yè)基本信息、人員信息、安全評估、管理體系等信息；企業(yè)動態(tài)安全生產信息包括企業(yè)電氣安全情況信息、企業(yè)重大危險源信息、企業(yè)周邊環(huán)境信息等。企業(yè)安全生產信息庫的建立不僅有利于企業(yè)的安全管理，提高企業(yè)安全管理水平，還有助于在事故的應急救援時幫助救援人員了解企業(yè)信息，根據(jù)企業(yè)信息制定合理高效的救援方案，避免救援人員受到不必要的傷害，保障應急救援的順利進行。

2．3事故應急救援系統(tǒng)

應急救援系統(tǒng)由智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)對電氣火災事故發(fā)出的警報開始，通過查看企業(yè)基本信息、重大危險源信息、企業(yè)周邊環(huán)境信息、企業(yè)應急救援力量信息以及應急預案，確定救援方式、救援路徑、救援方案等。

2．3．1事故響應

智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)能夠在事故發(fā)生的初期發(fā)出警報，即使企業(yè)生產現(xiàn)場沒有人員值班，也會發(fā)短信通知電氣管理人員。在事故發(fā)生初期即發(fā)出警報，盡快開展應急救援行動，可阻止事故的擴大。

2．3．2應急支撐

在應急救援之前可以通過智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)查看企業(yè)基本信息、重大危險源周邊環(huán)境、企業(yè)存儲物料信息、企業(yè)電氣情況信息、應急救護力量等信息，確定救援方案，并對事故后果進行模擬分析，預測事故危害范圍，確定疏散范圍和疏散路線。在應急救援的過程中，智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)為事故的應急救援提供輔助決策支持，幫助事故應急救援安全有效地進行，能夠極大地降低事故的損失。

3安全用電管理云平臺

3.1概述
   隨著社會經濟的迅速發(fā)展，建筑電氣火災發(fā)生的頻率也呈上升勢頭，給國家財產和人民的生命安全造成的損失與日俱增，據(jù)統(tǒng)計，電氣隱患是引發(fā)建筑火災的首要因素。
   安科瑞電氣推出的安全用電管理云平臺采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災探測器，對引發(fā)電氣火災的主要因素（導線溫度、電流和剩余電流）進行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時推送給企業(yè)管理人員，指導企業(yè)實現(xiàn)第一時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實現(xiàn)“防患于未然"的目的。

用戶可以利用PC網頁、手機APP、微信小程序、微信公眾號等多種方式實現(xiàn)對平臺的訪問，查詢包括系統(tǒng)信息、實時數(shù)據(jù)、報警記錄等在內的各種信息，使用方便。利用該系統(tǒng)為用戶提供的低成本專業(yè)服務，能有效提升企業(yè)的消防安全管理和電氣設備安全水平，有效防范重大惡性火災財產損失、尤其是重大惡性人員傷亡責任事故的發(fā)生。

3.2應用場所

   本平臺適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家重點消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領域，也適用于市場、門店等小微場所，對分散在建筑內的探測器進行遙測、遙調、遙控、遙信，方便實現(xiàn)監(jiān)控與管理。

3.3系統(tǒng)架構

   本平臺的整體結構如圖所示：

4.系統(tǒng)功能

5.產品選型

6.典型配置方案

6.1 ARCM300系列儀表直連平
（1）配置方案

說明：ARCM300-Z-4G和ARCM300-ZD-4G直接上傳到平臺。
（2）安裝實例

6.2 ARCM300系列儀表接入網關上傳到平臺

（1）配置方案

說明：arcm系列儀表通過485接口連接網關，由網關上傳到平臺，一個網關下面可以接入30塊儀表

（2）安裝實例

6.3故障電弧探測器和滅弧式保護器接入平臺

（1）配置方案

說明：故障電弧探測器和滅弧式保護器通過485接口連接網關，由網關上傳到平臺，一個網關下面可以接入30塊設備。

（2）安裝實例

7結論 

(1)電氣火災的發(fā)生具有一定的隱蔽性，不容易被發(fā)現(xiàn)，一旦發(fā)生就容易造成極大的危害。

(2)智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)通過終端實時監(jiān)控企業(yè)電氣線路的參數(shù)，通過監(jiān)控顯示屏、手機、電腦圖形化顯示，電氣參數(shù)異常超過所設定的閾值時，現(xiàn)場終端、監(jiān)控顯示屏、手機發(fā)出警報，實現(xiàn)了對電氣火災事故的預警與報警。

(3)智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)能夠在電氣火災發(fā)生的早期進行預警，為事故的應急救援爭取寶貴的時間，通過查看企業(yè)基本信息、周圍環(huán)境信息與電氣報警歷史記錄可以判斷火災類型，制定救援方案，選擇合適的救援路線，降低事故造成的損失。