智慧用電產品在金融業的應用與分析

acrellium

安科瑞 劉邁

　　【摘要】： 基于人工智能、物聯網、云計算、大數據等新ICT技術的智慧用電安全管理服務平臺，通過云計算、人工智能對營業網點、辦公大樓、紫湖銀行等區域的電氣檢測數據進行分析、預警和控制，實現電氣火災的在線綜合治理。
　　【關鍵詞】：金融業；智能微型斷路器；智慧用電在線監控裝置；故障電弧探測器
　　0.前言
　　2017年4月26日,國務院安全生產委員會印發《國務院安全生產委員會關于開展電氣火災綜合治理工作的通知》（安委〔2017〕4號），強調用三年時間綜合治理電氣火災工作，提高社會單位發現和處置消防電氣安全隱患能力，全方面推進電氣安全管理制度化、規范化，鞏固綜合治理成效，強化考核，確保成效，全方面提升地方各級政府、各有關部門及社會單位電氣防火管理水平。
　　2017年7月21日，公安部、國家綜治辦、民政部、住房和城鄉建設部、國家安全生產監督管理局、國家能源局六部聯合印發《高層建筑消防安全綜合治理工作方案》(公消〔2017〕218號)，要求結合老舊高層住宅改造工程，推動安裝電氣火災監測裝置，利用智慧用電安全管理系統，加強數據搜索、分析和應用，實行智能檢測、動態監測，確保用電安全。
　　2016年11月14日，中國銀行業監督管理委員會印發《中國銀監會辦公廳關于切實加強消防安全管理工作的通知》(銀監辦發〔2016〕159號)，要求建立消防安全自查、火災隱患自除、消防責任自負以及自我管理、自我評估、自我提升的工作機制，確保本單位消防安全。
　　1.銀行用電存在的安全隱患
　　隨著科技創新力度加大，信息技術已經成為提升銀行核心競爭力的重要手段。在此趨勢下，金融業采用的電子設備種類越來越多，對電子設備的使用強度大大增強，但電氣系統設計、建設、運營、使用的過程中往往忽視安全用電和規范用電，主要表現在以下幾個方面：
　　①基礎管理落后：目前銀行營業場所（營業網點、自助銀行及辦公大樓等）的用電系統還處于無網絡化、無智能化的單機分散獨立運行的狀態，主要還是采取傳統的保護措施，以空開、保險絲、漏保、定時器等方式為主流，無法實現對前端強電系統進行遠程實時監測和管理。
　　②設計應用不統一：規劃設計與實際應用不統一，導致線路數鋪設不規范，部分地線缺失等隱患導致設備與人身安全無法得到保障。
　　③運維管理不規范：運營過程中缺乏現代化技術手段監管，難以防止不合理應用現象的產生。保護與負載不匹配、負載隨意添加和不規范的分路引線、常年失修、鼠患、電器使用不規范，均是引起火災的重大。
　　④設備管理難度大：設備使用中主要有安裝隨意、擺放無序、布線雜亂、接線零亂等現象；同時，非24小時設備24小時開機運行，24小時運行設備絕緣老化等問題均存在火災安全隱患。
　　⑤電能損耗浪費、存較大安全隱患：銀行營業場所的70%的用電屬于營業性用電，比如照明、電腦、空調、飲水機、LED屏等設備，下班后需拉閘斷電；但在實際執行中仍會存在不執行的現象，造成大量的能源浪費，存在較大的安全消防隱患。
　　2.建設原則
　　2.1合法合規
　　電氣火災危害大，系統建設要求高，建設應符合消防相關法律法規，產品應滿足國家相關標準規范要求，并取得消防產品合格評定中心出具的認證證書。
　　2.2循序漸進
　　各銀行可根據實際情況，先對老舊、安全隱患比較大的辦公樓、網點、金庫等區域進行改造，再逐步規模化應用、分批改造，在實施中不斷完善，解決各種問題。
　　2.3只監不“控"
　　建設方案總體上應采用“只監不控"的方式。較大化實現細分線路監測預警，讓隱患無處可藏，做到防患于未“燃",對各受保護線路、設備的運行數據只進行實時監測、預警。嚴禁監測設備侵入主用電回路，減少增加新的隱患點。
　　2.4安全可靠
　　所有設備及施工均應由符合資質要求的公司和人員實施。監測系統應具有信息系統安全等級保護認證，以確保系統及設備安全穩定可靠，施工人員應規范操作,杜絕發生安全事故。
　　2.5綠色節能
　　平臺可對各回路總有功電量、總無功電量功率、功率因數諧波等用電數據進行實時監測，為各部門制定能效管理制度提供決策數據。
　　3.平臺組成
　　智慧用電安全管理服務平臺能夠對電壓、電流、溫度、電弧等進行實時監測并進行數據分析，對被保護線路的過壓、過載、過流、過溫、欠壓、電弧、缺相、設備不在線等情況進行預警，平臺在發現電氣火災預警時，預警信息可以多種方式及時通知相關單位處理，確保用電線路系統安全。平臺具有獨立完整功能，通過系統平臺及前端系統設備實現對電氣火災風險的檢測預警及管理,平臺預留與其他應用系統、設備交互對接接口,確保平臺擴展性及融入性。
　　各銀行可根據全行安全管理實際需要,智慧用電安全管理服務平臺應監測營業網點、辦公大樓、自助銀行等機構的電氣設備，利用設備自由分組、遠程配置用電計劃等功能，實現強電和弱電的遠程智能化管理和精細化管理。監控中心匯總轄內電氣安全數據并及時反饋問題機構進行處置。營業網點、辦公樓、自助銀行等被管理機構現場可設置分控臺，實現現場管理。平臺總體拓撲圖如圖1所示。
　　(1)用電檢測預警設備應符合下列規定:
　　①用電檢測預警設備應采用有線或者無線通訊方式與主機連接，通過銀行傳輸網絡上傳監控中心，并確保網絡安全;
　　②應選擇符合相關法律法規認證要求的系統產品，且產品的技術性能應滿足設置場所環境溫度、濕度及防護等級的實際需求;
　　③電氣線路應采用阻燃耐火電線電纜，配電線路采用金屬管、可彎曲金屬電氣導管或者B1級以上剛性塑料管保護。
　　(2)配電系統集中管理的辦公樓、宿舍，電氣火災監測系統的設置還應符合下列規定:
　　①用電檢測預警設備應采用有線或者無線通訊方式與主機連接，通過傳輸網絡上傳監控中心，并確保網絡安全;
　　②剩余電流檢測設備應設置在主配電箱的出線端，設置要求應符合GB 50116-999《火災自動報警系統設計規范》的規定;
　　③應設置用電設備檢測預警，確保在營業、生產期間能監測到某個回路斷電，并發出預警信息;
　　④每個單獨設置的照明配電回路應設置故障電弧探測器;
　　⑤用電檢測設備宜安裝在配電箱內或者配電間內。

圖1平臺總體拓撲圖

　　4.用電安全方案
　　4.1營業網點用電管理
　　4.1.1用電管理難點。
　　營業網點在用電管理方面主要存在以下難點：一是使用問題。管理粗放，隨意增加負載，用電不規范。二是維護問題。線路私拉亂扯，線型不符合要求等。三是質量問題。電器和接插件功率與標稱不符，未使用阻燃材料等。四是外部強干擾。存在閃電、地震、鼠患、雨淋水浸等外部強干擾。五是管理問題。非營業時間、非在用線路未斷開供電。
　　4.1.2解決方案。
　　（1）用電分路監測。分時分區用電監測管理是根據營業機構用電各回路用途和負荷，采取“多回路、小電流"的設計原則，將網點回路分為24小時回路、8小時工作回路、24小時UPS回路、8小時UPS回路和定時回路5大類。用電分類監測可以實現不同回路不同的監測配置，避免正常斷電引起的預警，實現分時分區用電的個性化配置與監測。五大用電類型監測如圖2所示。

圖2五大用電類型監測

　　（2）用電線路實時監測預警。
　　1過載監測。根據線路和接插件標稱功率，設定每條回路預警和較高負載值，系統根據實時電流監測，判斷是否過載，減少火災隱患。
　　2異常監測。根據不同負載類型和時段，設定每條回路電流異常預警值，當電流異常變化達到設定值，產生預警信息。
　　3溫度監測。根據接插件部位或線路溫度，對過溫現象實時監測，設定預警值，當系統監測溫度達到設定值時，進行預警。
　　4漏電監測。設定漏電電流預警值，當系統監測到漏電電流高于設置值時，進行預警。
　　5用電量統計。對每個監測線路進行用電量統計，并形成圖或表的形式展示，報表可以導出。
　　（3）回路電火花和電弧監測預警。通過實時監測電流變化，根據電流強度和高頻率波動，判斷是否存在快速連續性電火花和電弧現象，再根據設定預警自動觸發，防止插座插排及用電設備出現高強度高頻率打火，避免引發火災，減少火災隱患。
　　（4）配電線路斷電預警。判斷前端用電回路狀態，從而減輕現場復核警情的壓力，通過視頻監控查看前端情況，對預警進行輔助性判斷，減少現場出警復核的次數，降低人員應急處置次數。
　　（5）分層分級監測管理。前端網點觸摸屏幕，用于配置上、下班監測模式、接收、查看預警信息、信息處理和日常業務維護。監測中心管理平臺，可查看各個設備情況與預警日志。
　　4.1.3營業網點用電管理拓撲結構。
　　營業網點用電管理拓撲結構如圖3所示。

圖3營業網點用電管理拓撲結構

　　4.2辦公大樓用電管理
　　4.2.1 用電管理難點
　　辦公大樓在用電管理方面主要存在以下難點:
　　(1)下班后忘記斷電，如空調、飲水機、熱水器、電腦等設備各處于無人管理的開機狀態。
　　(2)違規用電，隨意接入大功率用電器，導致有的線路超負荷。
　　(3)打印機等設備未關閉，設備長時間的待機將耗去大量的電能。
　　(4)缺乏技術手段進行常態化的安全用電檢查、管理。
　　4.2.2 解決方案
　　(1)人機結合管理。針對各辦公大樓用電存在時段性和不確定性因素，采用人機結合的遠程用電監測方式。對辦公大樓低層的營業網點(營業室)，按照前述網點用電管理方式進行規劃和部署。對辦公樓層，采用早上定時監測是否開啟、晚上定時監測是否關閉方式進行用電管理。
　　(2)遠程監測回路。通過網絡實現對大量開關的監測，能夠方便地查詢當前開關狀態、方便集中管理。
　　(3)用電線路實時監測預警。實現過載監測、異常監測、溫度監測、剩余電流監測和用電量統計功能。
　　(4)回路電火花和電弧監測預警斷電。通過實時監測電流變化，根據電流強度和高頻率波動,判斷是否存在快速連續性電火花和電弧現象,再根據設定預警自動觸發，防止插座插排及用電設備出現高強度高頻率電弧，避免引發火災,減少火災隱患。
　　(5)配電線路斷電預警。判斷前端用電回路狀態，從而減輕現場復核警情的壓力，通過視頻監控查看前端情況，對預警進行輔助性判斷，減少現場出警復核的次數，降低人員應急處置次數。
　　4.2.3辦公大樓用電管理拓撲結構
　　辦公大樓用電管理拓撲結構如圖4所示。

圖4辦公大樓用電管理拓撲結構

　　4.3自助銀行用電管理
　　4.3.1用電管理難點
　　在離行式自助銀行中，過流保護與負載不匹配\隨意添加負載、分路引線不規范、長期過載、鼠患等是安全隱患的主要因素。此外,機房空調故障、UPS故障引發火災的情況偶有發生，市電斷電預警信息無法及時上傳，容易掩蓋潛在案件風險。
　　4.3.2解決方案
　　(1)用電分路監測。自助銀行用電可分為照明、空調、室外燈箱、ATM用電及UPS電源。管理措施如下:一是定時回路監測，包括自助大廳照明，室外燈箱用電等;二是24h監測回路，包括ATM用電、空調、UPS電源等;三是工作聯動回路監測，主要是機房（加鈔間）照明。
　　(2)智能用電監測。包括過載監測、異常監測、溫度監測、剩余電流監測、用電量統計功能。
　　(3)智能空調運行監控。空調根據環境溫度變化進行起停工作，著重監控該線路狀態。
　　(4)市電斷電監測。對市電線路狀態進行實時監測，一旦發生市電斷電，及時發送預警信息。
　　4.3.3 自助銀行用電管理拓撲結構
　　自助銀行用電管理拓撲結構如圖5所示。

圖5自助銀行用電管理拓撲結構

　　5.安科瑞智慧用電產品
　　5.1概述
　　安科瑞智慧用電產品包含了智慧用電在線監測裝置、故障電弧探測器、智能微型斷路器、防火限流式保護器、智能安全配電裝置和中線安防保護器等多個產品，可以實時監測電氣安全數據，為用戶提供不間斷的數據跟蹤、統計分析和安全監管。設備可以上傳到智慧用電管理平臺，將電力物聯網技術與云平臺的大數據分析功能相結合，實現用電信息的可視化管理，可幫助用戶實現安全用電，節約用電，可靠用電。平臺支持web,app，微信小程序等多種訪問方式，方便用戶隨時隨地感知用電情況。
　　5.2應用場合
　　九小場所
　　三合一場所（生產、住宿、倉儲一體場所）
　　商場、超市等購物場所
　　養老院、福利院、孤兒院等社會福利機構
　　圖書館、博物館、科技館、文化館等文化活動中心
　　車站、軌道交通等交通樞紐
　　易燃易爆倉庫、木材加工、紡織、噴涂、制藥等企業
　　酒吧，網吧等娛樂場所
　　幼兒園、小學、大學等學校場所
　　運營商及鐵塔基站
　　文物建筑、古建筑
　　銀行辦公樓、營業網點、金庫、自助銀行等。
　　5.3系統結構

　　5.4系統功能

　　實時監測

　　可查看設備的狀態、實時數據、歷史數據，巡檢記錄和報警信息。
　　報警推送

　　可提供短信、郵件、APP推送、語音外呼、語音播報、微信小程序推送、微信公眾號推送、釘釘推送通知等多種方式進行異常通知。
　　隱患管理

　　隱患查詢→隱患派發→隱患處理，通過隱患的完整流程，形成閉環，跟蹤每一個隱患的工單狀態。
　　遠程控制

　　管理人員可以遠程設定探測器的各種參數值，或者對監控設備進行分閘、合閘、復位、消音、自檢和遠程設置等操作，方便管理，同時提高工作效率。
　　用戶報告

　　針對項目一個周期內的用電數據進行匯總，生成安全用電分析報告。
　　5.5配置方案

　　6.結語

　　基于人工智能、物聯網、云計算、大數據等新ICT技術的智慧用電安全管理服務平臺，可以加速金融業電氣火災安全管理的數字化轉型，通過云計算、人工智能對電氣監測數據進行分析,給出安全運營指導，為決策者提供真實準確的決策依據。實現電氣火災在線綜合治理.管理人員和維護人員可以實時查詢各個監測點相關數據:一方面管理人員可以直接準確地掌握電氣安全信息，避免電氣安全隱患被深埋;另一方面維護人員能夠隨時掌握各個配電箱的電氣參數，可提高維護效率，給相關人員的巡檢工作帶來較大的便利,實現金融業用電管理從“粗放傳統低效"向“精細、智能、高能"轉變。