智慧用电安全隐患监管服务系统解决方案

1.项目背景

智慧城市是以互联网、物联网、电信网、广电网、无线宽带网等网络组合为基础通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对包括民生、环保、公共安全、实现城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应；实现城市智慧式管理和运行，促进城市的和谐、可持续成长。

智慧城市是由交通、能源、商业、通信、水、电资源等子系统构成的普遍联系、相互促进、彼此影响的整体。随着技术的进步与发展，借助新一代的物联网、云计算、决策分析优化等信息技术，可以将城市中的社会基础设施建设涉及到的全部内容连接起来，使得城市更加智慧化，同时使得城市不同管理部门和系统之间实现信息共享和协同作业，更合理的利用资源、做出最好的城市发展和管理决策、及时预测和应对突发事件和灾害。

智慧用电为智慧城市的布局提供了重要的安全基础，同时也是建设智慧城市的关键。随着城市建设的迅速发展，近年来我国电气火灾多发，造成重大人员伤亡和财产损失。据统计（图1），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，占全国火灾总量及伤亡损失的30%以上；其中重特大电气火灾17起，占重特大火灾总数的70%。这些事故暴露出建设工程电气设计、施工，电器产品及其线路使用、维护管理等方面存在突出问题。

图1 全国电气火灾统计

《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。全面排查整治电器产品生产质量、建设工程电气设计施工、电器产品及其线路使用管理等方面存在的用电安全隐患和问题；同时国务院安委会办公室成立由教育、公安、工业和信息化、民政、住房城乡建设、交通运输、商务、文化、卫生计生、工商、质检、安全监管、电力等相关部门参加的电气火灾综合治理协调小组，了解掌握并定期通报各地区进展情况，组织开展督查检查，研究协调综合治理有关工作，鼓励社会单位应用电气火灾监控相关技术，提升对电器产品及其线路运行状态的监测、预警和处置能力。并且电气火灾综合治理工作纳入2017至2019年度国务院对省级政府消防工作考核内容、纳入国务院安全生产考核和国务院安委会安全生产巡查以及安全生产综合督查检查内容；力争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。

为强化“科技兴安”战略，建设“智慧安监”，有效预防电气火灾事故，坚决遏制重特大火灾事故的发生，进一步提升用电单位安全管理和电气设备本质安全水平。在此背景下山东和远智能科技股份有限公司针对我国用电安全事故频发，基于公司十几年专注于“用电管理”经验，结合大数据分析，研发设计了一套城市用电安全隐患预警和预防管理系统---智慧用电安全隐患监管云平台。

2.项目简介

智慧用电安全隐患监管云平台是采用物联网技术，借助大数据分析与挖掘，解决智慧城市用电安全问题。

图2 智慧用电安全隐患监管云平台架构图

智慧用电安全隐患监管云平台的设计采用三层架构，感知层是通过配置电流互感器、剩余电流互感器、温度传感器、智慧用电安全传感终端（涵盖了电气火灾监控探测器功能）等采集设备；实时监测用电全部数据并通过物联网通讯层布置的智能网关上传到监管云平台；经过大数据比对分析（以日、周、月、年同时期用电情况），对引发电气火灾的主要因素( 线缆温度、电压、电流、漏电流、电弧危害）进行不间断的数据跟踪与统计预测，实时发现电气线路和用电设备存在的安全隐患（如线缆温度异常、过载、过压、欠压及漏电、电弧光等），及时向安全管理人员发送预警信息，进行隐患排查，达到消除潜在的电气火灾危险，实现“防患于未燃”的目的，真正地做到智慧用电安全，促进智慧城市建设与和谐发展。

2.1智慧用电安全传感终端

针对此架构，我公司自主设计JFDTD系列与HYWE系列探测终端。

JFDTD系列探测终端是根据国家相关标准专门针对电气火灾事故频发而独立研发的智慧用电安全传感终端探测器，并已取得3C认证证书，获得国家消防产品强制认证；同时该系列终端正在进行CMC认证。双重认证既增加产品竞争力，更是增加智慧用电安全可靠性。

2.2物联网智能网关

智能网关IOT-G11是集数据采集、存储、协议转换、数据转发、网关为一体的交互产品，实现传感终端与云端服务器间的双向数据透明传输，支持自定义注册包，支持Socket连接，支持透传云接入。

目前该网关采用的是成熟的GPRS技术，自主设计模块体积极小且安装方便。同时我公司针对近年网联网新技术进行了研发工作，自主设计的LoRa模块现在已经进入转产阶段；NB-IOT模块于今年9月上旬进行了测试实验；后续该项目的实施将逐渐采用这两种低功耗广域网新兴技术（LPWAN）实现传感网络数据传输。

2.3智慧用电安全隐患监管云平台

智慧用电安全隐患监管云平台搭建在阿里云IaaS层服务器（公司与阿里签订服务器租赁合同，响应政府“企业上云”号召，属于“企业上云内容”的“研发设计上云”），平台以云计算和大数据的理念来设计，可以分类管理所有传感终端上传的数据，对测点信息进行实时在线监测和统计分析，精确分析与及时发现智慧用电安全隐患。

2.4创新性

采用智慧用电安全隐患监管云平台来实现智慧城市用电解决方案，相比于传统电气火灾解决方案，创新性如下：

（1）突破性创新：一是智慧用电安全传感终端已经取得了3C认证，现增加了取得CMC认证，产品双重认证提高了市场核心竞争力与安全可靠性。二是云平台设计是基于我公司提出的“四电合一”设计理念，是以搭建在云端服务器的监管平台将电能质量参数、电能能耗计量、电气安全运行参数、电气设备监测四个模块进行超低成本集成，经过大数据分析与挖掘，发现与排查城市用电安全隐患，云平台的计算机软件著作权已取得。三是该云平台可以链接政府职能部门、各行业主管部门以及其它智慧城市综合应用系统，形成了预测预警、隐患治理、社会化服务和政府信息收集四方联动的管理新机制，丰富完善了智慧城市建设与管理机制。

（2）功能创新如下：

（I）7*24小时全天候监控，摆脱了人力工作的局限性、低效性。

（II）APP+短信实时推送：当出现报警信息时，及时通过短信方式通知相关人员；消除了传统电气火灾只能现场查看以及隐患不能及时发现的弊端。

（III）人性化显示：界面设置图形化，更加直观展示电气运行情况；实现用电“可视化”。

（IV）系统远程升级维护：通过云平台可以更加方便地进行远程的升级维护，节省人力、物力和时间成本。

图3 创新性

3.项目市场前景

2017年4月国务院安全生产委员会发布《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，在商场市场，宾馆饭店；酒吧网吧，娱乐场所；危险化学品生产、储存、使用企业；劳动密集型企业，涉尘、涉氨、喷涂行业；来料加工企业；医院、学校、幼儿园等领域；养老机构及救助福利机构；大、中型规模的建筑领域等场所全面推广应用智慧用电安全隐患监管系统（云平台）。

图4 市场应用前景

2017年初至今，政府相关部门陆续下发文件进行推广的领域有：教育、医疗、铁路、煤矿、福利院、文物馆等，预计我国每年智慧安全用电的市场需求粗估为300万套，并且逐年增加。仅全国教育系统（幼儿园、中小学、高等院校）的潜在市场规模保守估计约百亿元以上；同时随着地方各级安监委、消防支队等部门对国安委文件的全面落实，全国范围内将大力推广应用智慧用电安全隐患监管云平台，市场需求将呈现爆炸式增长的趋势。

4.项目产业化

作为智慧城市建设的一个重要组成部分，智慧用电安全隐患监管云平台的推广与应用具有着巨大战略意义，并逐渐形成智慧用电产业化的趋势。

通过与设备供应商、大数据服务商、安全运营服务商、应用经销商、相关电子器件供应商等社会大中小企事业单位展开深度合作，细化与优化解决方案，促进智慧用电相关产业链和谐发展与生态平衡。

积极加强与政府合作，有效激活智慧用电产业资源，依托“政府主导、企业推进、行业并举”模式，实现生态圈内的共赢互补，以智慧用电产业化为利剑来深化智慧城市建设。

5.项目应用典型案例

公司智慧用电安全隐患监管云平台目前已在潍坊市、莱州市、杭州市、嘉兴、温州市、衢州市等地区进行了试点应用，并且取得了较好的应用效果。济南地区试点工程为上海世博会山东馆、汉峪金融商务中心、济南军区总医院、绿地普利中心（济南第一高楼）、山东大众传媒大厦等，通过对试点场所的用电情况及安全运行进行了实时监控和保护，实现了智慧用电的科学和信息化管理。

本案例以温州市试点工程为例，介绍智慧用电安全隐患监管云平台的具体应用效果。

5.1客户需求

温州市蕴奥建筑工程有限公司经营业务范围较广，尤其安装用电工程业务所涉行业较为广泛、服务对象位置较分散。客户提出希望能够使用一个统一的系统或者平台进行所有企业的集中用电管理的需求。

5.2 客户难点

（1）由于业务经营范围较广泛，用电安装厂区分布较分散、无法实现集中监管。

（2）每个厂区的用电负荷不一，对于参数的设置经常需要专业人员到现场进行设置，人工、培训、时间成本较高。

（3）寻找有效手段实现对于工厂厂内重要电气设备的实时运行状态的监管，及时排查设备故障。

（4）要求在实现企业用电能耗监管的同时，增加用电安全的监管。

5.3 项目应用概述

对温州市蕴奥建筑工程有限公司展开用电安装业务的温州卓康鞋业、木草鞋业、星越鞋业等42家公司进行智慧用电安全传感终端、配套系列传感器以及智能网关的布置。温州市蕴奥建筑工程有限责任公司通过账号登陆智慧用电安全隐患监管云平台实现对其经营所有公司的集中用电监管。

5.4项目应用效果

图5-8为云平台界面的部分功能界面展示。

图5 项目分布

图6参数历史

图7体检报告

图8 设备数据

该项目应用效果：

（1）满足了客户需求，实现了多家公司用电的集中监管。

（2）云平台支持远程在线升级与参数（负荷）设置，节省了人力等一系列运维成本。

（3）对重点运行设备进行管理，解决电气设备信息孤岛效应；真正做到电气设备信息化监管。

（4）该云平台是基于我公司提出的“四电合一”设计理念，满足客户提出的“用电能耗监管、电气安全监测”的需求。

（5）该云平台应用在企业工厂制造生产过程中，也是响应国家提出“智能制造2025”的号召，通过接入工厂其它综合管理系统，实现对工厂的智能化升级、改造与建设。

5.5项目应用工矿企业展望

目前公司自主设计的智慧用电安全隐患监管云平台应用在工矿企业中，除实现工厂电气安全运行监测、电能能耗管理、电气设备信息化管理、电能质量参数监测功能外；在工厂中的应用将会逐渐包含电力需求侧系统功能，增加预测、节能响应、设备故障诊断等一系列功能；逐渐推动工厂制造迈进“云+”趋势。对于该云平台在其他行业的应用以及发展趋势在本案例中不做赘述。