基于文保的智慧用电管理系统 监控系统

1、文物建筑用电背景   基于文保的智慧用电管理系统

近在当地时间2019年4月15日下午6点50分左右，法国巴黎圣母院发生火灾，整座建筑损毁严重着火位置位于圣母院顶部塔楼。巴黎消防部门初步认为，这起大火很可能由意外造成。法国司法部门已就火灾原因展开调查，圣母院顶楼的电线短路可能是引发火灾的原因。

2、文物建筑现状及存在问题  基于文保的智慧用电管理系统

文化保护建筑价值无法估量，一旦发生火灾事故就会造成无法弥补的损失。我国文物保护建筑以木质结构为主，这就导致其耐火等级相对较低，另外受建筑艺术形式的局限，建筑之间的间距比较小，形成了古建筑群，一旦起火，如果开始不能把控，比邻的建筑就会被很快殃及。

文物保护建筑着火原因主要集中在三方面：一、电气线路或设备隐患；二、人员活动造成；三、自然因素，比如雷击等；不过现在的文物保护建筑在避雷上做得已经比较完善，所以雷击造成火灾的现在已经不多了。

文物保护建筑现场配电柜系统大多老旧，而且没有智能化监测系统，无法满足各馈线回路剩余漏电、线缆温度、电压、电流、电能等电力参数查看。

存在问题：

根据现场经验分析，预文物保护建筑用电问题如下：

▶ 配电柜未安装用电监测电力仪表导致维护人员对各馈线回路电力参数（剩余漏电、温度、电压、电流等）信息不了解，无法确定整个建筑内电力系统是否正常运行。

▶ 现有的维护值班人员都为人工抄表，有以下几点弊端：1、人工抄表工作量大且容易产生错、漏等问题；2、工作人员人身得不到保障，在工作过程中发现漏电、打火花等问题时如人员逃离不及时或者处理不当会直接危及到生命。3、可能无法及时发现隐藏的电气隐患。

▶ 文物保护建筑内隐患高缺少所内运行信息，如不及时发现和处理，会导致故障范围扩大，影响整个建筑内用电情况。如：线缆温度检测、剩余漏电检测、电压监测、电流检测等。

▶ 设备老化导致供电不正常，严重影响人员工作。例如：线缆老化，刀闸辅助接点不能准确到位，接线端子接触不良等。这些问题有的是设备本身质量和工艺方面的原因，有的则是施工、维护配电柜内设备不到位引起的，特别是在很多设备还不能通过在线监测装置获取运行数据的情况下，易造成供电故障。

▶ 现场没有统一监测平台，管理层无法及时准确的了解系统运行状态，无法及时掌握建筑内配电状况，不能及时的对站建筑内配电问题进行分析与指导，经常导致底层长期盲目浪费而无法自查，上层无法管理指导。

因此，对文物保护建筑内供电情况和用电的实时监视就显得十分，同时建立和完善企业一体化的计量、监控、分析和管理的系统，能及时、、迅速、准确的获取建筑内各详细数据，监控电力系统的运行动态，及时发现故障隐患，定期分析各类数据报表、对整个系统的性、能源利用率能及时掌握，制定科学、合理的电力系统运维流程。

3、安科瑞用电解决方案建议

本项目建议方案为3部分：1、设备层；2、网络层；3、平台层；具体说明如下：

3.1、设备层

配电柜内加装安科瑞ARCM300T-Z-4G系列用电监测电力仪表（带通讯），仪表实时采集馈线回路电力参数（剩余漏电、温度、电压、电流、电能等）。

ARCM300T系列功能如下：

测量：实时监测一路剩余电流、四路温度、电流、电压、功率、电能等电参量，遥信输入、遥信输出、谐波分析、GPRS无线通讯

遥信：4路开关量输入

遥控：1路继电器输出

通讯：RS485/MODBUS-RTU

显示：液晶

3.2、网络层

网络层也为采集部分，在每个配电柜内安装采集剩余漏电、温度、电压、电流等电力参数的监测模块，通过4G网络把相关数据上传至用电平台。

3.3、平台层

前面所有的设备加装以及采集器的安装都是为了平台统一采集文物保护建筑配电柜内数据，用电平台将建筑配电柜内电表运行状态、剩余漏电、温度、电压、电流等数据统一汇总至云平台，进行统一监管。当站内配电柜有异常状态发生时，*时间接收到云平台报警信息（通过平台报警、短信、APP、自动语音呼叫等），并安排相关人员去现场查看问题并分析原因。

4、技术标准

本方案遵循的标准有：

GB14287.2 《剩余电流式电气火灾监控探测器》

GB14287.3 《测温式电气火灾监控探测器》

GB14048.1 《低压开关设备和控制设备总则》

GB14287-2014 《电气火灾监控系统》

GB13955-2005 《剩余电流动作保护装置安装和运行》

GB50016-2014 《建筑设计防火规范》

GB50116-2013 《火灾自动报警系统设计规范》

GB50054-2011 《低压配电设计规范》

GB/T 2887-2011 《计算机场地通用规范》

GB/T 5623-2008 产品电耗定额制定和管理导则

GB/T 156-2007 标准电压

GB/T 23331-2009 能源管理体系要求

GB/T 15316-2009 节能检测技术通则

GB/T 17166 企业能源审计技术通则

GB/T 15587-2008 工业企业能源管理导则  

DL/T 645-1997 多功能电能表通信规约

DL/T 645-2007 多功能电能表通信规约

CJ/T 188-2004 户用计量仪表数据传输技术条件

GB/T 19582-2008 基于Modbus协议的工业自动化网络规范

5、平台实现效果

5.1、拓扑结构

AcrelCloud-6000用电平台采用分层分布式结构进行设计，详细拓扑结构如下：

现场可通过GPRS移动网络(移动、联通2G/4G/ NB-IoT网络)和用电监管服务系统平台通讯，云平台可自行架设服务器，需要具备固定IP地址的宽带接入，或者租用阿里云服务器（本地不需要固定IP宽带）。

现场安装的设备采集用电回路剩余漏电电流、线缆温度、电流/电压/功率/电能，通过无线方式上传到用电监管服务系统平台，当现场发生线缆漏电电流，温度超出标准值或者设定值以及功率超*，通过用电监管服务系统平台或者手jiAPP推送报警信号，并发送短信通知责任人，派运维员处理现场隐患。

5.2、平台功能

★实时监控

24小时监视各探测点的剩余电流、温度、电压、电流、谐波、功率、电能及其他设备状态等信息；

★历史记录

所有告警信息及远程控制均被记录入日志，并可供用户方便查询；

★数据分析

针对采集的数据进行各种模型分析和报告，为客户隐患，提供能耗分析功能；

★报警提醒

当平台收到报警或故障信息时，平台将以短信、电话或APP推送等方式通知管理人员，提醒关注故障状况，并采取相应的措施隐患；

★权限管理

平台通过对用户类型实施分级管理以实现更高的信息，拥有相应授权的用户可以对授权范围内的项目、设备、探测器等监测数据和运行情况进行查看、配置修改，从而提高系统整体性；

★远程控制

具备权限的管理人员可以远程设定探测器的各种参数值，或者对监控设备进行分闸、复位、消音、自检和远程设置参数等操作，方便管理，同时提高工作效率。

5.2.1.平台首页

平台首页显示快速工作台、本月隐患和故障统计以及项目信息地图导航， 快速工作台显示当前需要处理的任务及报警消息，提高处理速度；地图导航支持在电子地图上显示监控项目的分布情况，并在项目图标上显示客户和联xi人信息，点击图标可进入项目详细信息。

5.2.2.实时监控

实时监控可以查看项目名称下的设备信息和探测器信息，探测器详细信息包括项目名称、所属设备、剩余电流、温度、三相电压电流、DI、DO等实时状态信息。同时具备权限的管理人员还可以对监控单元进行远程复位、分合闸等操作。

5.2.3.隐患管理

隐患管理包括隐患巡查、隐患处理、隐患记录、隐患提醒、工单处理和隐患批量处理等功能。

5.2.4.数据汇总

数据汇总菜单栏主要对平台监测到的所有隐患和遥控记录进行汇总展示，隐患记录可以选择曲线或者表格形式。

5.2.5.手jiAPP

6、结论

用电平台能帮助文物保护建筑建立和完善一体化的计量、监测、分析和管理系统，及时、准确、快速、获取建筑内配电相关数据，监控电力系统的运行态势、及时发现故障隐患、保证供电、稳定。  

详尽的隐患统计、对比分析数据报表、图表，及时掌握建筑内用电分布情况，对比同机关部门能效水平，帮助相关单位制定科学、合理的措施。

为管理者提供直观、的供配电能源报表和用电分析报告服务，更加方便管理者对文物保护建筑的日常的管理及未来规划 。