基于智慧用电的电气火灾监控系统
基于智慧用电的电气隐患排查与反馈体系框架
2011—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，均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%。电气防火已成为我国当前火灾预防工作中的一项艰巨和重要的工作。
为减少电气火灾隐患，提高电气产品的安全性十分重要。违章用火用电、电气线路老化、人为违反消防安全管理制度和消防安全措施不落实等，都可能产生安全隐患。伴随电力的广泛应用，电气设备在各行各业的普及，电气设备的安装不恰当，使用不合理，维修不及时，这会造成电能浪费，甚至会引发电气火灾事故，危及人身安全，带来重大损失。随着科技进步，各国都在积极研究并不断推出先进的电气安全技术，完善和修订电气安全技术标准和规程。但是对于电气火灾隐患的排查与反馈，只停留在“处方式”排查的阶段。电气安全检测工作还有许多的不足和漏洞，因此，建立电气安全隐患排查及反馈框架尤为重要。
1、电气火灾发展趋势
据公安部消防局统计， 2011—2016年全国接报火灾总数目为159.5万起，因火灾死亡总人数为8 437人。其中，电气安全隐患和违规电气操作引起的火灾数目居高不下。具体数据如表1所示
从起火原因的调查结果看， 2013年内电气火灾比例*高，违反电气安装使用规定等引发的火灾共11.6万起，死亡745人，受伤538人，分别占总数的29.7%， 35.3%和32.9%；2014年因违反电气安装使用规定引发的火灾占总数的 27.4%，因生活用火不慎引发的占18.1%；到2015年，电气仍是引发火灾的*主要原因，有10.5万起火灾是由于违反电气安装使用规定引发的，占总数的30.2%，尤其是较大火灾中有55.9%是由于电气原因引发， 2起重大火灾和1起特别重大火灾是电气原因引发； 2016年全年，从较大火灾的起火原因看，电气29起。如图1所示，电气火灾总数在2013年形成“小高峰”的原因有：一些城乡结合部、小城镇等区域消防基础设施“欠账”较多、单位消防管理滞后、火灾隐患集中，消防安全问题日益凸显，火灾明显多发。其次，城乡结合部大火较多，例如北京市朝阳区小武基村京中发汽配城火灾、吉林宝源丰禽业有限公司火灾爆炸事故等都发生在城乡结合部。这一方面是农村消防工作相对薄弱，很多火灾并未被及时统计；另一方面则是由于我国农作物生产的电气化率还比较低。随着现代化电气产品的推进，电气火灾的上升空间和防治电气火灾的压力较大。
2、我国电气隐患排查现状
我国结合《国家电气设备安全技术规范》 GB19517—2009、《电气装置安装规程》 GB50169—2006、《建筑电气防火检测技术规范》 SZDB/Z 139—2015和《用电安全导则》GBT13869—2017，电气设备安全隐患排查项目有：电气系统的带电设备红外诊断、接地电阻检测、剩余电流动作保护装置检测、绝缘电阻检测、变配电系统建筑接线端子的安装情况、室内低压配电线路情况和动力及照明配电箱、吊顶内线 路敷设、电气设备接地和等电位联结。每个项目分级A， B，C 3个等级，火灾隐患危险性依次减弱[3]。且电气设备应符合《GB4706》电器安全标准测试要求，测试项目有：耐压、绝缘、接地、泄漏、低压启动、功率。
现行的“处方式”电气安全隐患排查分为配电装置系统、用电设备系统、配电线路系统和接地系统四大部分，仍侧重于电气在安装、使用、维护3个方面的安全检测工作。得出建筑整体在不同阶段的电气火灾危险性以及作出整改方案，并反馈给用户。一般针对排查项目对建筑的电气安全性进行初步的评价，并根据具体情况作出整改方案，提供给委托方。
但从排查时的表格数量来看，一个建筑面积在10 000 m2的教学建筑，按照80%的抽测率进行安全隐患的排查并记录，*终记录的表格繁多。其次，使用不同的标记作为隐患的分类（单项检测内容中“√”表示适用或检测项目正常；单项检测内容中“×”表示不适用或检测项目存在隐患；单项检测内容中“--”表示不适用或无此检测项目）。重复内容的记录会掩盖隐患的记录标记，在后期查看统计隐患数量时，也带来一定的工作量。
3 电气监控系统现状
3.1 智慧安全用电监控系统
智慧安全用电监控系统是通过声光报警、手机APP、短信报警、电话通知等提醒方式提醒用户用电系统的安全状态。通过对数据的积累及深度挖掘，从“描述出报警”到“确诊出原因”，建立起有效的预警机制，防患于未然。并提供故障原因分析报告，供管理层决策、优化管理流程及制定维修计划。实现从供电侧到用电侧全生命周期的管理，全面保障用电安全。针对电气火灾的严峻形势，基于对电气安全事故成因的深入研究。一方面主要采取对电气产品的生产制造，物流销售，售后使用的严格要求，电器产品经过QS质量安全认证才可以使用。另一方面，运用“智慧用电” 的方式，及时处理终端的电气大数据，电气火灾隐患管理平台和电气火灾治理综合一体化服务。通过智能传感终端采集、上传电气线路实时运行数据；预警平台发现电气火灾隐患，并将隐患信息推送给用户；管理平台监管隐患信息，并向政府监管部门提供电气火灾隐患风险评估报告；开展线下专业治理综合服务，排查治理隐患。*终形成电气火灾隐患从发现、监管到治理的有效闭环，如图2所示。
3.2电气安全与能效管理系统
谭世立等[6]总结了电气火灾监控系统应用现状，分析存在的主要问题及成因。在此基础上，基于“深度挖掘、充分 暴露、在线监测和引导节电”的理念，提出LZ电气安全与能效管理系统（见图3）。
LZ电气安全系统以云计算、物联网和智能化的泛终端为背景，以神经网络、模糊控制等智能化技术为基础，以富有创新性的一系列专有技术为核心，面向楼宇、仓库、厂房、站点等建筑群内的低电压配电网络，建筑实时化、网络化、集中化和精细化的电气火灾智能管理系统，实现电气系统、维护人员、管理部门和用电者之间的有机结合，形成实时监测、督导、预警和综合评价的电气安全与能效管理新模式。
该系统致力于改变现有孤岛管理模式，为管理人员和维护人员提供直达电气系统的信息通道，通过深度挖掘隐患、彻底暴露隐患，达到有效消除隐患的目的。
3.3 目前电气监控局限性
以上电气火灾监控系统可以非常精 确，且能够全天候监测电气线路中的漏电和温度情况以及参数的变化。当线路发生了异常的情况时，迅速发出报警信号并且准确的定位故障发生的地点，然后通知电气专业人员来及时排除并检查电气中的火灾隐患，将电气火灾消灭在萌芽的状态。电气火灾监控系统虽然比传统的技术手段更为有效，但是目前依然存在许多的不足，还有很大的改进空间。
（1）功能单一。偏重于状态监测及报警保护，缺乏故障诊断、故障分析、趋势预测等智能分析功能。
（2）监测面窄。缺乏电缆的温度分布式和线式，以及高压设备的状态监测，只偏重于低压的设备的状态监测，却忽视了工业领域的预防。
（3）网络化水平低。无法实现信息的对外共享发布，并且不能组建远程的监测及管理系统。
（4）智能化未实现。未全部实现数字化及智能化，同时系统缺乏智能分析功能。
（5）可视化不足。缺少图形化及其他更为直观的监测报警手段。
4 电气隐患排查与反馈体系
结合现有的电气安全隐患排查手段和电气安全监控系统的发展与进步，建立“检测—评价—反馈”三位一体的智慧电气安全体系，实现“智慧化”电气隐患排查，可以针对不同的检测对象，制定不同的排查检测表。检测内容不变，检测权重相应改变。主要有以下几个方面。
（1）由“处方式”转“智慧化”。电气隐患排查数据记录过于冗杂，可以采用只记录安全隐患的方法，缩短工作量的同时，提高检测效率。
（2）由“单一化”转“智慧化” 。除了人工进行必要的隐患排查检测以外，利用“物联网”分区管理，利用LZ系统实施监控，保证电气设备的安全工作和定期维修保养，实现“智慧化”电气检测监控反馈机制一体化和电气故障诊断、故障分析、趋势预测等智能分析功能。
（3）由“被动接受”转“主动反馈”。部分检测出的安全隐患是致命性的，而往往做不到快捷反馈。这时需要记录安全隐患的具体位置和检测时间，可以在检测高危的项目栏中添加反馈标记，实现信息的对外共享发布。
（4）完善电气安全隐患排查与反馈机制，做到“检测—评价—反馈”三位一体，如图4所示。“智慧化”电气隐患排查与反馈机制—检测到位，将数据输送至火灾隐患预警平台，实现早发现、早反馈、早知晓、早处理的初步反馈机制；结合智慧用电的思想，隐患统一实行管理，分析结果，为进一步评价危险性奠定基础；实现所有的隐患数据可以第一时间通过网络云端数据查找，客户方可以在终端数据库中获得电气安全隐患的详细数据；LZ电气安全监控系统可以保证后期对于隐患电气的即时安全数据的采集、量化、反馈。
通过对“处方式”的电气安全隐患排查表的研究与运用，采用对号入座、新思路及智慧化表格制作方式将电气安全隐患记录和处理过程变得更易操作、处理过程更有条理，效率更高。 LZ电气安全与能效管理系统的使用使隐患及时发现，及时做出反馈，从而很大程度上化繁为简，解决了电气隐患难以察觉的难题。
作者：刘洪永、马 尧
