消防物联网智慧用电安全管理服务系统

近年来，我国电气火灾高发造成重大人员伤亡和财产损失。1、据统计，2011年至2016年，我国共发生电气火灾52.4万起，造成3261人死亡，2063人受伤，直接经济损失92亿余元。电气原因引起的火灾占火灾总数的30%以上，重特大火灾中电气原因造成的损失比例为70%以上。

2、《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》安委【2017】4号中明确指出：在全国范围内组织开展为期三年的电气火灾综合治理工作。目标实现电器产品质量明显提升，建设工程电气设计、施工质量明显提升，社会单位电气使用维护安全水平明显提升，全国电气火灾事故显著减少。

3、智慧式用电安全隐患管理服务系统，作为新一代全面实践“预防为主”的消防物联网电气火灾预警管理工具，加强了风险在线监测及隐患预警防控能力，推动了现代信息技术与安全生产服务的深度融合。

一、电气火灾的成因

通过对大量电气事故的分析，引起供电设备故障的直接原因主要是各种高低压开关柜内部触头，变压器、母排、电缆的接头等，因制作质量不良压接不紧，长期运行造成材质老化、接触电阻增大，在负荷增加时出现接头过热、甚至烧穿。接头的质量好坏，只能在运行中发现，而且运行时间越长越容易发生过热烧穿事故。因此电力设备的监控，必须对这些容易发热 的触头、接头进行跟踪监测。

现在供电系统，依靠人工巡检的方式，来排查发热故障点，但是，在恶劣的天气条件下，在封闭性比较强的配电箱柜中，很难实现温度的检测。随着负荷的增大，安全运行的需要，保障电力供应的安全可靠是安全运行的必要条件。

1、漏电火灾

所谓漏电，就是线路的某一个地方因为某种原因（自然原因或人为原因，如风吹雨打、潮湿、高温、碰压、划破、磨擦、腐蚀等）使电线的绝缘或支架材料的绝缘能力下降，导致电线与电线之间（通过损坏的绝缘、支架等）、导线与大地之间（电线通过水泥墙壁的钢筋、马口铁皮等）有一部分电流通过，这种现象就是漏电。

当漏电发生时，漏泄的电流在流入大地途中，如遇电阻较大的部位时，会产生局部高温，致使附近的可燃物着火，从而引起火灾。此外，在漏电点产生的漏电火花，同样也会引起火灾。

2、短路火灾

电气线路中的裸导线或绝缘导线的绝缘体破损后，火线与零线，或火线与地线（包括接地从属于大地）在某一点碰在一起，引起电流突然大量增加的现象就叫短路，俗称碰线、混线或连电。

由于短路时电阻突然减少，电流突然增大，其瞬间的发热量也很大，大大超过了线路正常工作时的发热量，并在短路点易产生强烈的火花和电弧，不仅能使绝缘层迅速燃烧，而且能使金属熔化，引起附近的易燃可燃物燃烧，造成火灾。

3、过负荷火灾

所谓过负荷是指当导线中通过电流量超过了安全载流量时，导线的温度不断升高，这种现象就叫导线过负荷。

当导线过负荷时，加快了导线绝缘层老化变质。当严重过负荷时，导线的温度会不断升高，甚至会引起导线的绝缘发生燃烧，并能引燃导线附近的可燃物，从而造成火灾。

4、接触电阻过大火灾

*：凡是导线与导线、导线与开关、熔断器、仪表、电气设备等连接的地方都有接头，在接头的接触面上形成的电阻称为接触电阻。当有电流通过接头时会发热，这是正常现象。如果接头处理良好，接触电阻不大，则接头点的发热就很少，可以保持正常温度。如果接头中有杂质，连接不牢靠或其他原因使接头接触不良，造成接触部位的局部电阻过大，当电流通过接头时，就会在此处产生大量的热，形成高温，这种现象就是接触电阻过大。

在有较大电流通过的电气线路上，如果在某处出现接触电阻过大这种现象时，就会在接触电阻过大的局部范围内产生极大的热量，使金属变色甚至熔化，引起导线的绝缘层发生燃烧，并引燃烧附近的可燃物或导线上积落的粉尘、纤维等，从而造成火灾。

实验证明，当绝缘受损的线路上面产生的漏电流达到300-500mA时，破损处将和邻近的接地导体产生火花放电现象。这时释放出来的电火花可以轻易的引燃周围的可燃物和易燃物，从而造成火灾事故。即使周围没有易燃、可燃物存在，泄漏电流产生的火花放电同样可以加速绝缘的受损面积，使得受损点周围的绝缘层迅速碳化，变为易燃物体，再被火花点燃起火。

因此，监控配电系统中的泄漏电流情况和温度非正常升高情况及电压电流变化情况在防范电气火灾的发生上起着非常重要的作用。

二、解决方法：

目前为了防止电气事故，一般均采用的是人工巡检法，电工定时到各配电室进行巡检，用原始的嗅觉和触觉，来感知配电柜（箱）内有无异味、大的电缆有无温度异常，配备有测温枪的单位，会定期测量电缆接点和母排的温度。对于漏电流、接头温度异常和电缆桥架内或者电缆夹层内的异常问题，仅靠人体感官是无法察觉的。因此，只有采用能实时监控温度的设备，与原有的断路器结合，对供电系统形成更全面的保护，才能科学、有效、方便的防范电气火灾，保障人身和财产安全。


根据现场调研情况，由于城区历史悠久，且场所作为人员密集且建筑、供电设备设计不规范、一般无专业电工管理，按当下的消防安全的要求来说，存在严重的消防安全隐患，亟需整改。主要问题是：

1、对电气线路设备情况不熟悉，往往私拉乱接造成线路和设备过载、老化、接触不良和三相电流不平衡等，还有的临时线路环境复杂，受外力损坏，而漏电打火成灾。

2、电气设备使用管理不当。电气设备使用管理不当引起火灾在整个电气火灾中占相当大的比例，如电脑、空调等设备长时期处于工作带电状态，通风条件差，容易发热漏电打火。电热器、大功率照明灯距可燃物较近都有可能造成电气火灾。

3、违章检修。由于娱乐场所人员复杂，素质也参差不齐，对电气设备管理使用不当，一旦出现故障，仓促维修，尤其是保险装置熔断，不找原因，先通电维持经营，久而久之，装置处氧化受损，电阻增大，电线发热老化。

三、实施方案

智慧式用电安全隐患监管服务系统通过对“楼层配电箱”电气设备的智能化升级--加装智能监测终端，通过无线通信模块把数据实时上传到后台进行监控，实现对电气设备的剩余电流、温度、电流、电压等状态数据采集和上传，形成用户自己的管理终端应用，完成用户供电系统*的综合安全监控，还可以通过操作按键实现多种电参量的检查、自检和复位等功能操作。

安全负责人安装手机APP软件，实时管理维护区域电气安全情况，消防监控部门可通过监管平台时时查看电气安全运行状态。

依据《电气火灾监控系统设计、施工及验收规范》的要求，本系统综合实现各单位总用电回路的剩余电流、线缆接点温度、电压、电流、能耗统计等数据的实时采集与上传，通过PC端、手机APP等监控终端可以实时掌控用电安全情况，真正实现电气火灾故障隐患前期预警的一体化实时监测。所有数据经云平台综合诊断分析，及时发现用户的用电线路是否存在漏电、过载、短路、过压、接触不良及温升异常等故障隐患，全面掌握用电回路状态及运行趋势，有效避免电气火灾事故的发生，为用户实现电气火灾的智慧化监控管理，提供整体解决方案及全新服务模式。

本方案基于智慧式用电安全隐患监管服务系统，综合采用物联传感、移动互联、云计算及大数据等现代信息技术，依托系列化的智能监测终端、无线数传设备及云平台，构建而成的新一代物联网数据服务平台系统。基于本系统方案，*实现电气火灾防控由被动转主动、事后变事前、人防转技防，防患于未然，有效避免电气火灾等安全事故的发生，在提升电气火灾防控水平、保障安全用电方面发挥重要作用。

四、系统结构

本系统是单位的总进线空气开关处及楼层配电箱安装智能电气火灾探测器，对用电线路进行实时监控，智能电气火灾探测器所采集的漏电、温度、电压、电流等数据，通过物联网卡实时上传至云平台，经云端服务器诊断分析后，反馈于监控终端（PC、APP），通过手机APP与PC客户端软件，可随时随地掌控各行用电线路的安全状况，真正做到防范于未然，防消结合、预防为主的目的！

1、智慧用电产品实时监测各类电气参数，对漏电流、三相电流、温度、三相电压、谐波等数据进行实时监控，并对出现的隐患进行及时预警和定位，通过手机APP界面信息、PC电脑信息、电话等多种方式及时推送和通知用户，让用户的管理人员能随时随地实现对电气火灾隐患的监控与管理，并进行隐患排查。

2、云平台通过对电气各类参数进行大数据分析处理，多维度预测电气安全状态趋势，为用户进行电气安全评估、隐患分析、系统优化、能效管理及整体用能情况提供数据支持和系统展示，使用户在达到智慧用电安全、避免电气火灾及事故出现的同时，对用户的电能消耗、负荷变化实时掌控，在做到保障用户电气安全的同时也实现用户的智慧用电。

具体应用如下：完成用户电气安全隐患的日报统计、用电日月年统计分析、隐患排查检修的日志、安全趋势预测、电气温度漏电电流参数的实时曲线和历史曲线查询、定期推送电气安全知识等，真正让智慧安全用电实现用户的“明白用电和安全用电”。

3、监管平台为xxxxxx政府及上级政府监管单位提供大数据平台，完成政府部门管辖区域内智慧电气火灾的安装数量、设施在线率、隐患报警率、隐患排查及时率、区域电气安全综合系数的实时展示，让大数据应用为监管部门提供准确及时的决策及监管依据，为监管提供极大的便利。平台大数据报告将根据监管部门的需要每月或每季度出台一次，并依据大数据对区域内电气安全隐患重点单位进行排名统计，实现重要隐患单位的重点监管，有效降低区域内电气火灾及事故的出现。

消防物联网智慧用电安全管理服务系统是具有远程服务平台的电气火灾监控系统，它对引起电气火灾的主要因素（线缆温度、电压、电流、剩余电流、谐波、）进行实时在线监测和统计分析，可实现对配电柜（箱）、二级箱柜、末端的配电箱等各关键节点的剩余电流、电流和温度的实时检测，采集剩余电流、导线温度和电流的数据变化，手机及时掌握线路存在的用电安全隐患状态，预防并发现电气线路动态运行中出现的安全隐患，并通过系统分析电气设备回路的相关参数，判断故障发生的原因，指导企业开展治理，达到消除潜在的电气火灾安全隐患，实现“防范于未燃”的目的。

优点：

①节约能耗：降低漏电电流，节约能耗；

②节约人员成本：减少了用电安全检查次数，不用再添新电工；

③提高用电安全管理水平，及时发现并排除难以察觉的线路隐患；

④实现明白用电、安全用电、实现移动值班室、掌上监控中心。

1、设备现场安装

在单位配电柜（箱）中加入电气火灾监控探测器、电流传感器、温度传感器以及剩余电流传感器，实时采集电气线路的剩余电流、导线温度和电流参数，并通过无线方式把数据上传到电气火灾综合管理服务平台，安装过程无需断电，方便快捷。

2、PC端实时监控

一旦监测到电气线路的剩余电流、导线温度和电流值的异常，智慧式用电安全管理服务系统会通过电气火灾监控探测器本地报警、平台报警、短信提醒和定期的电器火灾分析报告等多种形式通知客户。客户可以通过电脑登录平台，实时掌握用电安全情况。

3、手机端方便快捷

同时企业单位通过物联网技术，手机上即可24小时管理单位用电情况，当出现电流异常情况，手机端自动收到推送消息，方便快速处理。有效预防了电气火灾的发生，将看不见摸不着的用电隐患装进了智慧的笼子。

用电“看得见”

通过物联网技术，电脑和手机上即可24小时查看电流值、线缆温度、是否漏电，有效预防了电气火灾的发生，将看不见摸不着的用电隐患装进了智慧的笼子。