张娟
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】本文基于变电站消防管控的实际情况，采用“感、传、知、用”物联网技术，应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，使变电站消防各环节万物互联、人机交互，建设具有状态多面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧消防管控系统。该系统实现了消防设施多面感知、实时监测、火灾异常告警及诊断、灾情处置智能决策、消防运维全过程管控等功能，提高了变电站消防监督与管理水平，增强消防灭火救援能力。
【关键词】智慧消防；多面感知；智能诊断；全过程管控
0 引言
近年来，加强变电站消防安全管理是电网企业的重要工作之一，预防火灾、消除火灾的安全隐患尤为重要。国网公司、省公司等对于消防管理的要求逐年提高，关于消防的技术、管理措施不断升级。从目前电力系统消防管理总体情况来看，存在以下几个问题：缺少适用消防专业的物联网智能感知终端、缺少消防物联网智能诊断决策系统、缺少“设备主人”消防管控的有效技术手段。
目前，大数据、物联网技术的应用水平不断提升，如何将智慧与变电站消防有机的融合应用，智慧消防应运而生，更好地将信息技术应用于消防领域，进而实现灭火救援和火灾防控智能化，为变电站防火监督管理和灭火救援提供数据支撑，提高消防监督与管理水平。因此，本文提出基于物联网技术的智慧消防管控系统的研究，并在变电站实施应用。
1 需求分析
1.1 业务需求
监管中心：实时接收用户端联网传输装置发送的报警信息、报警点周围图像信息，通过现场数据多面感知、视频图像等信息的分析来确定真实火警、疑似火警、严重故障、一般故障。
运检中心：安装在变电站内的用于监控火灾自动报警系统及其联动系统运行状态信息的设备，物联传输终端采集到的各种信息传送到消防物联网管控中心。
1.2 功能需求
系统应实时接收、显示联网单位的火灾自动报警系统及其联动系统各个监控点报警信息，并通过语音通信和数据通信对火警信息进行判别确认，真实火警及起火部位及时向消防指挥系统传送，提高火灾报警的及时性和可靠性。
落实消防设备主人制，严格日常管理，随时掌握本单位变电站消防设施运行情况，建立消防档案，实现消防异常告警诊断，制作灭火预案，隐患登记整改等消防安全管理工作，提高单位自身的消防安全管理水平。
2 智慧消防管控系统
2.1 整体框架
基于变电站消防管控的相关需求，结合变电站消防实际状况，提出建设具有状态多面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧消防管控系统的整体框架如图1。
图1 智慧消防管控系统整体框架
在智慧消防整体架构的基础上，通过云、管、边、场、端五元素，实现1张物联网、2个核心数据库、N种智慧服务（1+2+N）的智慧理念。
2.2 主要功能
2.2.1多面感知实时监测
采用物联网技术，研发具有前端感知的智能消防栓、智能灭火器、智能消防报警系统、智能消防水箱、泛在液位传感器等智能化设备，如图2。
图2 消防设备多面感知
通过配置以上智能终端对整套消防系统进行实时有效监控，实现站内消防系统运行数据的智能化采集和高效监管定位，如图3，利用数据分析和可视化技术，后台直观展示不同类型消防设施运行状态及数据，实现在线监控消防设备，推动机器代人，提高消防安全智能化
水平。
图3 消防设备实时监控
2.2.2火灾异常告警及诊断
当系统监控到火灾异常告警时，联动工业视频、智能机器人等智能化设备进行火灾告警观察，实时掌握火灾告警情况。系统自动定位火灾告警地点、数量，分析火灾报警是否存在误报，并判断分析火灾告警情况重要程度，利用视频监控进行伙食观察、判断，利用系统诊
断分析模型，给出火灾异常分析报告，可在系统后台直接显示及发送至手机APP，如图4。运行人员可依据上传视频判断火灾情况，结合系统诊断报告，做出相应处理方案，实现火灾异常告警及诊断处置的及时、有效、准确。
图4 火灾异常告警及诊断
2.2.3灾情处置智能决策方案
本系统利用变电站3D建模技术，将变电站透视化、层级化、当发生火警时，系统及时启动火灾应急预案，将调动着火附近区域内所有工业视频以及变电站内智能机器人进行火势观察，通知变电站运维人员采取措施、依据实际情况和要求进行判断是否停电，并且联动消防部门，将变电站所在位置、火势情况等相关信息及时有效进行通知，给出更佳灭火方案和更佳逃生预案，如图5。实现火警以快速度，多方位的信息化智能方案控制消灭火灾，确保变电站安全。
图5 灾情处置智能决策方案
2.2.4消防运维全过程管控
改变传统的纸质作业模式，使消防作业透明化、系统化。系统提供消防设施故障一键报修，实现运维与维保工作无缝对接，在线完成从火灾报警系统故障的自动上报、日常工作中的人工故障上报，到故障的指派、分发、协同处理，直至故障的确认和解决，上传故障维修
单据。设施运行数据真实有效，故障预警及时处理，设施完好率一目了然，在线生成维保报告，在线完成全过程闭环，使消防安全管理工作更加快捷高效。对两项工作实现全过程管控，同时实现设备消缺、维保率及关键环节实现了有效监管，实现关键环节的见证，保证了设
备完好率。
3 成效与应用
3.1 实施成效
该系统实施应用以来效果显著，主要有如下几点。
3.1.1智能化管控
改变传统的作业模式，增加了巡检频率，实现了消防设备的实时监控、智能诊断、全过程管控，并提供更佳决策方案，有效保障了变电站安全性，提高变电站消防火灾监管和管理水平。
3.1.2机器代人
变革消防巡检方式，节省了人力物力。消防巡检时间由3 h缩短至5 min。按每小时人力费、车辆调度费600元来算，嘉兴地区200个变电站1年可节省150万元。
3.1.3泛在物联网应用
从初步试用LoRa以及后期 NB-IoT、以及泛在物联网智能运维终端的适应，探索了通讯技术在消防物联网的实施应用。
3.2 应用情况
（1）智慧消防管控系统目前已在烟雨变、汇龙变推广使用。实现变电站内智慧消防，具有代表性，推广范围广，易复制。基于该系统申请核心知识产权，已经形成专利链和专利池。
（2）本项目通用性、可拓展性广，现场采集数据均可接入智能辅控平台，统一管理，实现数据共享。
4 安科瑞智慧消防平台介绍
4.1平台结构
4.2平台主要功能介绍
4.2.1首页
用户登录成功之后进入首页，如图所示。主要展示的内容有：项目概况、设备状态、设备分类、设备报警信息、报警分类、报警统计、设备台账信息等。其中百度地图可以选配成BIM建筑模型，任何传感器报警时可以在BIM模型中预警显示。
4.2.2消防子系统
智慧消防管理云平台包含了智慧用电子系统、防排烟子系统、消防水子系统、消防设备电源子系统、防火门子系统、消防设备管理子系统和视频监控子系统等。智慧用电子系统可以接入电气火灾、孤航电弧、电气火灾主机、灭弧式保护器探测器和无线测温探测器等。点击智慧用电子系统进入智慧用电监控页面，点击菜单显示整个项目的基础信息和该项目下的所有探测器的信息，点击末级节点显示具体探测器的监控页面。
消防水子系统可以接入消防栓、消防水压、水位传感器等，用于实时的监控消防水管网的压力、液位、是否漏水，以及开盖等事件，当消防水压不够，管网漏水时，系统也能实时地发出警报，能让相关人员及时维修维护，保障消防安全。
防排烟子系统通过高灵敏的无线烟感报警装置，实现对烟雾、有害气体、及气体灭火信息等数据采集，实时秒级检测烟雾，一且发现监测数剧超过风险阈值，APP、短信报警、电话报警统统上阵，通过设备的标签、地理位置定位，快速通知业主、物业消防单位是哪个位置的火灾隐情。
消防设备电源子系统实时监控消防系统各个部件（如消防报警主机、楼层显示器、水泵、喷淋泵、电梯等）的电源工作状态，确保消防设备供电正常，并对各个部件电源产生的过压、欠压、过流、短路、断路等故障报警提示。可长期记录电压电流运行参数，自动对消防电源一段时间的运行状态进行分析，对可能产出问题的隐患进行警示。
防火门子系统通过与门禁报警、视频识别的关联，实时监控消防通道、安全出口、生命通道防火门的开闭及消防通道堆放物情况，实现紧急情况下的开闭控制等功能。确保防火门常闭、不上锁状态及保障火警救援是消防生命通道的畅通等，保障安全的生活、工作环境。
应急照明与疏散指示子系统可实现对各个应急灯具的实时监控和控制，当发生火灾时，可准确的给出安全的疏散路径指示，智能打开消防应急指示灯的指示方向及应急照明灯，帮助建筑内的人群选择逃生疏散路线，指引安全逃生方向。
视频监控子系统数据部门收到感应端各子系统报警信息后，可调出报警位置关联的监控摄像头图像，查看报警现场视频辅助进行火情确认。实现火灾报警子系统、消防水子系统、电气火灾子系统、防排烟子系统、消防设备电源子系统、防火门子系统和视频监控子系统的有机结合，实现了报警点和监控点的联动。
消防设备管理子系统能够将每个建筑、项目节点的所有消防设备和资产纳入管理，对一些消防栓、灭火器、喷淋和消防大队地址等着重标注，日常的巡检和维护都需要纳入计划，在紧急情况下，会联动GIS调度子系统进行调度。
4.2.3隐患管理
隐患管理功能包括了隐患查询、隐患派发、隐患处理和隐患分析四个模块。可以查看登录用户下的所有项目的隐患信息，并进行派发和处理操作，且对所有隐患进行统计分析。
4.2.4能耗分析
能耗分析功能包括了能耗概况、能耗同比、能耗环比、能耗报表和能耗预测等五个模块。可以查看登录用户下的所有项目的能耗统计、同环比和报表，且按日、周、月等维度进行能耗预测分析。
4.2.5手机APP
APP支持Android、iOS操作系统，方便用户查看电气火灾、防排烟、消防水、消防设备电源、防火门、消防设备管理、视频监控、火灾报警等子系统的实时监控数据、报警信息、能耗统计等。
4.3推荐配置
4.3.1平台服务器：建议按照我方推荐配置购买，或者客户自己租用阿里云资源。
推荐硬件配置清单：（如申请阿里云可忽略）
4.3.2系统现场推荐硬件配置清单：
注：以下配置为针对1个回路选型，其中剩余电流互感器应根据现场回路电流大
4.4产品介绍
电气火灾监控探测器
ARCM300T-Z-2G/4G/NB可选配2G上传、4G上传、NB-IOT网络上传，单表流量说明：
上传间隔一分钟，小于30M/月；
上传间隔二分钟，小于15M/月；
上传间隔五分钟，小于10M/月
5 结语
本文研发了智慧消防管控系统，利用物联网技术多面感知，实现了站内消防系统数据的实时采集和高效监控。异常告警时，系统智能诊断，自动判别，当发生火灾，启动火灾应急预案，直观展示火灾位置附近的消防设置数量、位置，联动消防部门，及时消除火灾隐患。系统使消防作业透明化、系统化，消防设备主人实时跟踪消防维保动态，在线完成消防管理上全过程的闭环，实现消防关键环节的见证。该系统具有状态多面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征，提高了变电站消防监督与管理水平，增强消防灭火救援能力。本系统可进一步研发深化，建立应用建筑等相关消防应用环境下的数据深度学习分析模型，涵盖事件判定、火灾风险、规则设置、数据统计、智能决策与修正火警机制，提升系统消防功能特性。
参考文献
[1].冯晓磊,董雷,董志勇,等.基于NB-IoT的智慧消防平台设计[J].信息与电脑(理论版),2020,32(02):93-94.
[2].吕超，颜国华，周刚，盛鹏飞.基于物联网技术的智慧消防管控系统的研究与应用.
[3].安科瑞AcrelCloud-6800智慧消防管理云平台2020版.
[4].安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.
作者简介：张娟，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要从事智慧消防平台的设计与应用。手机：18701997519（同微信）QQ：2880635303邮箱：2880635303@qq.com