淺析高校實(shí)驗(yàn)室無線物聯(lián)網(wǎng)用電安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2024/9/14 10:18:11

摘要：高校實(shí)驗(yàn)室內(nèi)放置大量實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，是實(shí)驗(yàn)人員高度密集的場所之一。實(shí)驗(yàn)室安全管理是校園安全建設(shè)不可或缺的一環(huán)，其中用電安全至關(guān)重要。為此，文中設(shè)計(jì)一種實(shí)驗(yàn)室物聯(lián)網(wǎng)用電安全系統(tǒng)，通過智慧用電物聯(lián)終端和實(shí)驗(yàn)室用電安全管理云平臺(tái)對(duì)實(shí)驗(yàn)室配電柜進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和異常報(bào)警，從而及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)故障隱患。采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)室用電監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度分析，提高實(shí)驗(yàn)室用電安全管理效率。通過實(shí)際部署應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室用電安全信息化、智慧化管理。

關(guān)鍵詞：高校實(shí)驗(yàn)室；用電安全；物聯(lián)網(wǎng)；信息化管理；實(shí)時(shí)監(jiān)測；物聯(lián)終端；數(shù)據(jù)分析

0引言

實(shí)驗(yàn)室是高校加深在校學(xué)生對(duì)理論課程的理解和培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手能力的實(shí)驗(yàn)場地，也是研究人員進(jìn)行科學(xué)研究和相關(guān)實(shí)驗(yàn)論證的科研場所。隨著國內(nèi)高校辦學(xué)規(guī)模的擴(kuò)張和辦學(xué)水平的提高，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)逐漸成為學(xué)校產(chǎn)學(xué)研體系的重要組成部分。實(shí)驗(yàn)室安全是各項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)和科學(xué)研究順利進(jìn)行的基本保證，其不僅關(guān)系到實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)儀器存放安全與否，更關(guān)系到在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行教研活動(dòng)的師生的人員安全。2019年中國實(shí)驗(yàn)室發(fā)展大會(huì)中提到：我國高校每年發(fā)生用電安全事故約150起。由此可見，構(gòu)建健全的實(shí)驗(yàn)室安全管理體系至關(guān)重要。高校實(shí)驗(yàn)室安全管理大多采用人工巡查等方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全方面的維護(hù)，每間實(shí)驗(yàn)室配備相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室安全管理人員，定期對(duì)實(shí)驗(yàn)室電力設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行巡查。上述“人防”方式雖然能從一定程度上保障實(shí)驗(yàn)室的日常安全運(yùn)行，但許多用電安全隱患不易察覺，用電安全問題發(fā)生突然，實(shí)驗(yàn)室管理員不易時(shí)間知曉并處理警情，因此通過“人防”方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室消防管理存在一定的局限性。

隨著現(xiàn)今物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新興科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，高校響應(yīng)號(hào)召，運(yùn)用現(xiàn)代科技實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室信息化、智能化管理勢在必行。本文利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)室用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和系統(tǒng)分析，排查實(shí)驗(yàn)室用電安全隱患，發(fā)生異常情況及時(shí)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)信息化條件下的實(shí)驗(yàn)室用電安全管理工作轉(zhuǎn)型升級(jí)。此舉可以保障實(shí)驗(yàn)室的財(cái)產(chǎn)安全和實(shí)驗(yàn)人員的人身安全，完善校園信息化安全管理體系，為安全和諧校園建設(shè)添磚加瓦。

1高校實(shí)驗(yàn)室用電安全問題分析

1.1不規(guī)范用電

實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行教研任務(wù)的不規(guī)范用電行為是造成實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)事故的主要原因之一。近年來，高校逐漸重視對(duì)實(shí)驗(yàn)人員的實(shí)驗(yàn)室用電安全教育，但在實(shí)驗(yàn)室飲食、實(shí)驗(yàn)儀器工作時(shí)無人在旁值守等安全意識(shí)薄弱現(xiàn)象屢見不鮮。除了實(shí)驗(yàn)儀器，接線板也是實(shí)驗(yàn)室常見也容易被忽視的用電設(shè)備。使用非國標(biāo)的接線板，將接線板隨意放置于實(shí)驗(yàn)儀器旁，同時(shí)使用多個(gè)接在同一個(gè)接線板的大功率電器造成接線板過載等不規(guī)范用電行為，都大大增加了實(shí)驗(yàn)室消防安全隱患。

1.2維護(hù)缺失

現(xiàn)如今，高校在實(shí)驗(yàn)室用電安全方面的科技支撐不足，對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全進(jìn)行維護(hù)管理時(shí)大多采用安全管理人員定期定點(diǎn)巡查等方式。但部分實(shí)驗(yàn)室管理人員對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全管理重視程度不足，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的定期巡查和維護(hù)流于形式，缺乏規(guī)范有效的監(jiān)督，缺崗、漏崗現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。實(shí)驗(yàn)室安全監(jiān)管人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用電安全問題，為火情等危險(xiǎn)情況的發(fā)生埋下了巨大隱患。另一方面，高校校園中部分老舊實(shí)驗(yàn)樓用電線路過于陳舊，電力線路檢修難度大，安全管理人員檢查不到位，極易產(chǎn)生監(jiān)管死角。一旦用電不慎，極易導(dǎo)致線路短路或線路功率過大引起火災(zāi)。

1.3安全管理體系和手段不健全

基于往年高校實(shí)驗(yàn)室發(fā)生火災(zāi)等事故留下的慘痛教訓(xùn)，近年來各大高校逐步建立起實(shí)驗(yàn)室安全管理體系。受人力成本高等因素制約，實(shí)驗(yàn)室安全管理員大多由實(shí)驗(yàn)員、任課老師或安保等人員兼任。然而以上監(jiān)管人員存在時(shí)間精力有限和缺乏專業(yè)火災(zāi)防控知識(shí)等問題，使得實(shí)驗(yàn)室安全管理人員責(zé)任范圍模糊，造成“不愿管、不會(huì)管、不敢管”的監(jiān)管亂象。另一方面，學(xué)校對(duì)監(jiān)管人員和實(shí)驗(yàn)人員的實(shí)驗(yàn)室安全教育培訓(xùn)過于形式化，實(shí)驗(yàn)室安全管理制度流于紙面，未能落實(shí)到具體的實(shí)驗(yàn)室安全管理上。長此以往，會(huì)造成實(shí)驗(yàn)人員對(duì)實(shí)驗(yàn)室用電安全隱患的排查與處理不到位、不合理的問題，存在巨大的監(jiān)管漏洞。一旦發(fā)生因用電安全引發(fā)的火災(zāi)等事故，會(huì)對(duì)人員生命和實(shí)驗(yàn)室財(cái)產(chǎn)安全造成不可挽回的損失。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)高校實(shí)驗(yàn)室用電安全監(jiān)測和管理，十分迫切且可行。為了解決上述用電安全問題，提升實(shí)驗(yàn)室用電安全管理問題的效率和效果，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室安全管理方式從“人防”向“技防”的轉(zhuǎn)變，建設(shè)信息化、智慧化實(shí)驗(yàn)室，本文開發(fā)了實(shí)驗(yàn)室物聯(lián)網(wǎng)用電安全系統(tǒng)。該系統(tǒng)由智慧用電物聯(lián)終端和實(shí)驗(yàn)室用電安全管理云平臺(tái)構(gòu)成。

智慧用電物聯(lián)終端是基于物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算和“移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+”等新技術(shù)研發(fā)的硬件設(shè)備，包括物聯(lián)終端及配套部署的各類傳感器。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室職能、規(guī)模和所在區(qū)域等實(shí)驗(yàn)室信息可設(shè)置終端參數(shù)，終端和傳感器對(duì)實(shí)驗(yàn)室的配電箱進(jìn)行24h數(shù)據(jù)監(jiān)控，并將電路和溫度等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過無線通信動(dòng)態(tài)上傳至云平臺(tái)。

實(shí)驗(yàn)室用電安全管理云平臺(tái)是一個(gè)綜合性的物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，能夠?qū)χ腔塾秒娢锫?lián)終端設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測、定位和跟蹤，及時(shí)獲取實(shí)驗(yàn)室終端設(shè)備數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀況，并將終端上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)批量存儲(chǔ)在云平臺(tái)數(shù)據(jù)庫中。同時(shí)通過數(shù)據(jù)挖掘分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)室用電安全狀況和用電行為進(jìn)行評(píng)估分析，提高實(shí)驗(yàn)室安全管理人員監(jiān)管質(zhì)量和效率。

實(shí)驗(yàn)室物聯(lián)網(wǎng)用電安全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

實(shí)驗(yàn)室物聯(lián)網(wǎng)用電安全系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)當(dāng)實(shí)驗(yàn)室配電箱內(nèi)電路出現(xiàn)過流、過壓、漏電等異常情況，并在引發(fā)電氣火災(zāi)等更嚴(yán)重的后果前及時(shí)向?qū)嶒?yàn)室管理人員報(bào)警，大限度做到實(shí)驗(yàn)室消防警情的早預(yù)判、早發(fā)現(xiàn)、早除患和早撲救，減少實(shí)驗(yàn)室用電隱患的滋生，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室用電安全預(yù)防工作，建立高校實(shí)驗(yàn)室的防火墻，構(gòu)筑校園實(shí)驗(yàn)室安全管理體系。

智慧用電物聯(lián)終端部署于各實(shí)驗(yàn)室配電箱內(nèi)部，與之連接的傳感器布置于箱內(nèi)的線纜和箱體等部位，終端以無線的方式（NB-IoT/4G/5G）入網(wǎng)，與實(shí)驗(yàn)室用電安全管理云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。當(dāng)某路監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到相應(yīng)閾值時(shí)，終端本地會(huì)進(jìn)行蜂鳴報(bào)警，同時(shí)將數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)，在云平臺(tái)推送報(bào)警具體信息，并向發(fā)生報(bào)警實(shí)驗(yàn)室的安全負(fù)責(zé)人通過撥打電話、發(fā)送短信和微信平臺(tái)推送等方式進(jìn)行通知。實(shí)驗(yàn)室用電安全管理中的用電數(shù)據(jù)分析、事件電子臺(tái)賬、安全隱患定位等其他功能主要通過云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。

3智慧用電物聯(lián)終端

智慧用電物聯(lián)終端是可以檢測實(shí)驗(yàn)室配電箱內(nèi)線路各項(xiàng)電力數(shù)據(jù)的設(shè)備，是實(shí)驗(yàn)室物聯(lián)網(wǎng)用電安全系統(tǒng)的主要監(jiān)測終端設(shè)備。物聯(lián)終端通過傳感器監(jiān)測的數(shù)據(jù)通道包括一路剩余電流、四路線路溫度、一路箱體溫度、三路電壓、三路電流。

將終端安裝在配電箱中，正常工作時(shí)終端不間斷監(jiān)控各個(gè)通道數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)定通道數(shù)據(jù)的上下限對(duì)實(shí)驗(yàn)室配電箱內(nèi)電力線路進(jìn)行異常報(bào)警和保護(hù)。當(dāng)各通道數(shù)據(jù)值超過閾值時(shí)，終端蜂鳴器報(bào)警，立即控制空開脫扣，同時(shí)上傳各個(gè)通道的數(shù)據(jù)到安全管理云平臺(tái)，并生成報(bào)警事件，通過微信（推送報(bào)警通知）、電話（收到智能來電）推送信息給管理員。并且當(dāng)終端監(jiān)測到數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常變化或超出閾值，會(huì)頻繁上傳數(shù)據(jù)至實(shí)驗(yàn)室安全管理云平臺(tái)，直到監(jiān)測數(shù)據(jù)恢復(fù)正常，停止上報(bào)異常情況。當(dāng)報(bào)警事件處理完畢后實(shí)驗(yàn)室安全管理人員手動(dòng)消音并復(fù)位終端，進(jìn)行新一輪的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控。

智慧用電物聯(lián)終端基本構(gòu)成如圖2所示。

終端的控制部分為一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，主要用于基本功能邏輯實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通信等功能。接口電路部分主要用于電流互感器、溫度傳感器等傳感器與控制電路的連接和驅(qū)動(dòng)；指示電路則主要通過數(shù)碼管、LED燈形式指示終端的運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息；報(bào)警電路中的蜂鳴器則主要用于產(chǎn)生報(bào)警聲音和上電提示音等。終端內(nèi)置4G通信模塊（可根據(jù)信號(hào)覆蓋情況更換為NB?IoT模塊或5G模塊），通過運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)終端接入，與云平臺(tái)進(jìn)行雙向通信。

由于終端使用的是無線網(wǎng)絡(luò)通信，不需要布置信號(hào)線，在供電方面終端從配電箱內(nèi)部取電，不需要額外進(jìn)行電源布線，因此終端安裝的施工難度和成本大大降低，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)室配電箱內(nèi)部情況靈活部署。由于終端使用的傳感器均為線路外部安裝，無需破壞原有電路結(jié)構(gòu)，不會(huì)對(duì)原有線路產(chǎn)生影響。智慧用電物聯(lián)終端實(shí)物如圖3所示，終端配電箱內(nèi)實(shí)際安裝部署如圖4所示。

4實(shí)驗(yàn)室用電安全管理云平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)室用電安全管理云平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)室用電安全隱患、事故的早發(fā)現(xiàn)、早報(bào)警、早補(bǔ)救，全面解決實(shí)驗(yàn)室用電安全監(jiān)督難點(diǎn)。云平臺(tái)接收、顯示、處理、存儲(chǔ)終端設(shè)備動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)，且根據(jù)設(shè)計(jì)主要用于智慧用電物聯(lián)終端的接入，但不于此。云平臺(tái)不受物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備類型的限制，能夠接入多種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，基于多類型標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和API開發(fā)滿足海量設(shè)備的高并發(fā)快速接入，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警推送、數(shù)據(jù)分析、詳細(xì)定位等功能。目前所實(shí)現(xiàn)的主要功能具體如下。

4.1實(shí)時(shí)監(jiān)控

云平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控智慧用電物聯(lián)終端上線時(shí)上傳各通道數(shù)據(jù)，生成上線事件推送至云平臺(tái)，同時(shí)實(shí)時(shí)推送動(dòng)態(tài)到用戶Web端。用戶端可根據(jù)物聯(lián)終端所在位置查看每個(gè)終端設(shè)備的詳細(xì)信息，如設(shè)備狀態(tài)、通道數(shù)據(jù)、所屬類別等。云平臺(tái)24h監(jiān)控已上線的物聯(lián)終端狀態(tài)，對(duì)關(guān)乎實(shí)驗(yàn)室用電安全的主要因素，如線纜溫度、配電箱溫度、剩余電流、電路電壓、電流等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，上報(bào)排查各類安全隱患。部分?jǐn)?shù)據(jù)監(jiān)測頁面如圖5、圖6所示。

4.2報(bào)警推送

當(dāng)實(shí)驗(yàn)室的智慧用電物聯(lián)終端發(fā)生告警情況，可通過Web網(wǎng)頁、短信、電話、微信等多種方式將報(bào)警通知及報(bào)警地址實(shí)時(shí)推送給對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)室管理員，管理員能夠時(shí)間收到報(bào)警推送消息，即可及時(shí)聯(lián)系相關(guān)工作人員進(jìn)行處大限度地保障實(shí)驗(yàn)室生命財(cái)產(chǎn)安全。同時(shí)，管理員可針對(duì)重點(diǎn)監(jiān)管區(qū)域的終端進(jìn)行高優(yōu)先級(jí)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)終端分級(jí)管理，設(shè)立多道監(jiān)管防線，避免因個(gè)人疏漏所導(dǎo)致的嚴(yán)重事故。

4.3數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)室用電安全管理云平臺(tái)可以實(shí)時(shí)在線顯示監(jiān)測線路中的電壓、電流、剩余電流、溫度等動(dòng)態(tài)信息，把用電情況變成可視的數(shù)字化監(jiān)控，查看實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)信息以及歷史數(shù)據(jù)曲線，并生成統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)表。運(yùn)用大數(shù)據(jù)相技術(shù)分析電器設(shè)備回路的相關(guān)參數(shù)，著重于功率、突變電流和箱體溫度等與電氣火災(zāi)成因有直接關(guān)聯(lián)的參數(shù)，按照時(shí)間、地點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)室類型進(jìn)行智慧用電物聯(lián)終端告警事件統(tǒng)計(jì)，生成實(shí)驗(yàn)室用電安全隱患分析報(bào)告，及時(shí)排查實(shí)驗(yàn)室用電安全隱患，并適時(shí)進(jìn)行提示。

4.4詳細(xì)定位

實(shí)驗(yàn)室用電安全管理云平臺(tái)嵌入GIS系統(tǒng)（地理信息系統(tǒng)），能夠?qū)γ恳粋€(gè)實(shí)驗(yàn)室配置終端設(shè)備進(jìn)行定位，并將位置信息添加在終端設(shè)備管理詳情頁。管理員在全景地圖界面能夠直觀了解到當(dāng)前地理位置已安裝終端設(shè)備位置分布情況，有效解決人力巡檢遺漏問題，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室用電安全監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋，消除安全監(jiān)控死角。

5部署應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)室物聯(lián)網(wǎng)用電安全系統(tǒng)已在山東大學(xué)青島校區(qū)的公共（創(chuàng)新）實(shí)驗(yàn)教學(xué)部署使用，覆蓋各實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室用電安全信息化管理。系統(tǒng)的智慧用電物聯(lián)終端及傳感器部署于44個(gè)實(shí)驗(yàn)室55個(gè)配電箱中，實(shí)驗(yàn)室用電安全管理云平臺(tái)本地部署于的服務(wù)器。通過開通實(shí)驗(yàn)主任、系統(tǒng)管理員、實(shí)驗(yàn)室管理員等不同權(quán)限的賬號(hào)，系統(tǒng)使用人員可以通過Web端登錄系統(tǒng)，使用系統(tǒng)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室用電安全管理功能，使用手機(jī)通過短信、電話、微信等方式接收實(shí)驗(yàn)室用電安全事件信息。另外，還專門開發(fā)了大屏信息展示頁面，應(yīng)用于監(jiān)控室大屏，如圖7所示。大屏實(shí)現(xiàn)監(jiān)控室人員對(duì)實(shí)驗(yàn)室用電安全數(shù)據(jù)和系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)控，以及對(duì)外展示等功能。

系統(tǒng)在已經(jīng)部署應(yīng)用了三年多時(shí)間，系統(tǒng)整體性能穩(wěn)定，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性強(qiáng)，用電安全事件信息推送及時(shí)，曾多次及時(shí)向電路、化學(xué)等實(shí)驗(yàn)室管理員提示漏電、線路過流、過壓等情況，輔助排查原因并消除了安全隱患。系統(tǒng)應(yīng)用以來，記錄和存儲(chǔ)了大量的實(shí)驗(yàn)室用電安全數(shù)據(jù)，形成了用電安全電子臺(tái)賬，便于管理和調(diào)閱；同時(shí)可以成為大數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘的數(shù)據(jù)源，供相關(guān)實(shí)驗(yàn)和科研項(xiàng)目使用，也可以通過開發(fā)，應(yīng)用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)一步改進(jìn)和拓展系統(tǒng)功能、提升系統(tǒng)性能。

6 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺(tái)是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺(tái)，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺(tái)。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機(jī)和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺(tái)提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等功能，并支持多平臺(tái)、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

（2）應(yīng)用場所

本平臺(tái)適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運(yùn)維等領(lǐng)域。

（3）平臺(tái)結(jié)構(gòu)

（4）平臺(tái)功能

電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào)查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控

配電圖

能耗分析

能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動(dòng)化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機(jī)結(jié)合起來，運(yùn)用的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析與管理，實(shí)現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

預(yù)付費(fèi)管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對(duì)建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

3）用戶管理：對(duì)商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對(duì)已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對(duì)已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報(bào)表：提供售電、售水財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢，本系統(tǒng)所有的報(bào)表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。

預(yù)付費(fèi)看板

充電樁管理

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)對(duì)各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警。云平臺(tái)包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營的所有功能，包括城市級(jí)大屏、交易管理、財(cái)務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運(yùn)營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。

充電樁看板

智能照明

智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)策略配置及后臺(tái)遠(yuǎn)程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本，提升管理水平，并達(dá)到一定節(jié)能減掛的效果。

監(jiān)控頁面

安全用電

安全用電采用的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災(zāi)探測器，對(duì)引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導(dǎo)企業(yè)實(shí)現(xiàn)時(shí)間的排查和治理，達(dá)到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實(shí)現(xiàn)“防患于未然”的目的。

智慧消防

通過云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。填補(bǔ)了原先針對(duì)“九小場所”和危化品生產(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動(dòng)化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”、用電管理“精細(xì)化”的實(shí)際需求。

（5）系統(tǒng)硬件配置

類型	型號(hào)	外觀	產(chǎn)品功能
能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)	Acrel-EIOT		提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等功能，并支持多平臺(tái)、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問
智能網(wǎng)關(guān)	AWT100-4G		1路下行485，上行可選配4G、WIFI、網(wǎng)口
智能網(wǎng)關(guān)	ANet-1E2S1-4G		上行：以太網(wǎng)、4G 下行：RS485
物聯(lián)網(wǎng)電表	ARTU系列		可擴(kuò)展DIDO以及多路模擬量輸入輸出單元。通訊方式：RS485接口，Modbus協(xié)議?？蓴U(kuò)展2G、Lora、LoRAWAN、NB-IoT、4G、以太網(wǎng)
無線測溫	ARTM-Pn		可監(jiān)測電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、電能，可接收60個(gè)無線溫度傳感器溫度
無線測溫	ATC600	$C:\Users\wangshihui\Desktop\智能配電產(chǎn)品圖品2019.12.13\ARTM\ATC\ATC600\7E7A9790.jpg7E7A9790$	ATC600有2種工作模式：終端(-C)、中繼(-Z)，可根據(jù)項(xiàng)目布局選擇配置?？山邮?40個(gè)無線溫度傳感器溫度
光伏監(jiān)控	AGF		光伏電池串開路報(bào)警，可以配合組串電壓進(jìn)行綜合判斷；帶3路開關(guān)量狀態(tài)監(jiān)測，用于采集直流斷路器、防雷器等輸出空接點(diǎn)狀態(tài)；一次電流采用穿孔方式接入，安裝方便，安全性高；測量元件采用霍爾傳感器，隔離測量大電流20A；電壓測量功能可測量母線電壓高DC1500V
電力監(jiān)控	AEM96		三相電力參數(shù)測量、電壓和電流的相角、四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率、大需量、歷史電能統(tǒng)計(jì)、開關(guān)量事件記錄、歷史極值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）、開關(guān)量、報(bào)警輸出通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU協(xié)議
	AEM72		三相電力參數(shù)測量、電壓和電流的相角、四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率、大需量、歷史電能統(tǒng)計(jì)、開關(guān)量事件記錄、歷史極值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）、開關(guān)量、報(bào)警輸出通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU協(xié)議
	ACR系列		三相所有電力參數(shù)、大需量記錄（ACR320EFL）、分時(shí)電能統(tǒng)計(jì)及12月電能統(tǒng)計(jì)、日期時(shí)間顯示、LCD顯示、RS485通訊，事件記錄。通訊方式：RS485，Prifibus-DP、以太網(wǎng)
	APM系列		全電量測量，四象限電能，復(fù)費(fèi)率電能，儀表內(nèi)部溫度測量，總有功、總無功、總視在電能脈沖輸出、秒脈沖等可選。三相電流、有功功率、無功功率、視在功率實(shí)時(shí)需量及大需量(包含時(shí)間戳)。電流、線電壓、相電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、電流總諧波、電壓總諧波的本月極值和上月極值(包含時(shí)間戳)。中文顯示，有功電能0.2s級(jí)。通訊方式：RS485，Prifibus-DP、以太網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng)電表	DDS		有功、無功電能計(jì)量，電參量測量：U、I、P、Q、S、PF、F，LCD顯示，RS485通訊，MODBUS-RTU和DL/T645協(xié)議
物聯(lián)網(wǎng)電表	DDSD		電能計(jì)量：總電能計(jì)量（反向計(jì)入正向），3個(gè)月歷史電能數(shù)據(jù)凍結(jié)存儲(chǔ)電參量測量：U、I、P、Q、S、PF、F測量LCD顯示：8位段式LCD顯示按鍵編程：3按鍵可編程設(shè)置密碼、通訊地址、波特率、復(fù)費(fèi)率和通訊協(xié)議。脈沖輸出：L有功電能脈沖輸出復(fù)費(fèi)率：4個(gè)時(shí)區(qū)、2個(gè)時(shí)段表、14個(gè)日時(shí)段、4個(gè)費(fèi)率通訊：RS485接口，MODBUS-RTU、DL/T645-97、DL/T645-07協(xié)議、紅外通訊
物聯(lián)網(wǎng)電表	DTSD		電能計(jì)量：有功電能計(jì)量（正、反向）、無功電能計(jì)量（正、反向）、A、B、C分相正向有功電能電參量測量：U、I、P、Q、S、PF、F諧波測量：2~31次諧波電壓電流LCD顯示：8位段式LCD顯示、背光顯示按鍵編程：4按鍵可編程通信、變比等參數(shù)脈沖輸出：有功脈沖輸出、無功脈沖輸出、時(shí)鐘脈沖輸出LED報(bào)警：失壓、過壓報(bào)警復(fù)費(fèi)率及附帶功能：有源開關(guān)量輸入、3開關(guān)量輸出、支持4個(gè)時(shí)區(qū)、2個(gè)時(shí)段表、14個(gè)日時(shí)段、4個(gè)費(fèi)率、大需量及發(fā)生時(shí)間、上48月、上90日歷史凍結(jié)數(shù)據(jù)、日期、時(shí)間通訊：紅外通訊、RS485接口、同時(shí)支持Modbus、DL/T645測溫：支持3外置NTC測溫
物聯(lián)網(wǎng)電表	ADL200		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量?？傠娔苡?jì)量（反向計(jì)入正向），3個(gè)月歷史電能數(shù)據(jù)凍結(jié)存儲(chǔ)；8位段式LCD顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級(jí)，無功電能2級(jí)。
	ACR10R		三相電流/電壓/頻率/功率因數(shù)，有功/無功/視在功率，四象限電能計(jì)量，大需量，復(fù)費(fèi)率電能計(jì)量，總諧波含量、分次諧波（2-63次），事件記錄和報(bào)警功能。電能精度0.5級(jí)。通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU協(xié)議
	ADL10-E		有功、無功電能計(jì)量，電參量測量：U、I、P、Q、S、PF、F，LCD顯示，RS485通訊，MODBUS-RTU和DL/T645協(xié)議
	ADL400		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。（正、反向）有功、無功電能計(jì)量；A、B、C分相正向有功電能計(jì)量；2-31次諧波電壓電流；12位段式LCD顯示、背光顯示，電能精度0.5s級(jí)。
	ADW200		4路三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當(dāng)月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄；大需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復(fù)費(fèi)率、四象限電能及歷史電能記錄；支持12路開關(guān)量輸入4路開關(guān)量輸出；支持12路測溫4路剩余電流測量；有功電能精度1級(jí)。通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU協(xié)議
	ADW210		4路三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當(dāng)月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄；大需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復(fù)費(fèi)率、四象限電能及歷史電能記錄；支持12路開關(guān)量輸入4路開關(guān)量輸出；支持12路測溫4路剩余電流測量；有功電能精度1級(jí)。
	ADW300-4G		三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當(dāng)月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄；大需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復(fù)費(fèi)率、四象限電能及歷史電能記錄；支持4路開關(guān)量輸入、2路開關(guān)量輸出；支持4路測溫；支持1路剩余電流測量；支持本地顯示及按鍵設(shè)置；有功電能精度1級(jí)。通訊方式：支持RS485通訊、Lora無線通訊、4G通訊；WIFI通訊
預(yù)付費(fèi)電表	DDSY-4G		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計(jì)量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個(gè)時(shí)區(qū)、2個(gè)時(shí)段表、14個(gè)日時(shí)段、4個(gè)費(fèi)率大需量及發(fā)生時(shí)間，實(shí)時(shí)需量，歷史凍結(jié)數(shù)據(jù)購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級(jí)，無功電能0.5s級(jí)。
預(yù)付費(fèi)電表	DTSY-4G		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計(jì)量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個(gè)時(shí)區(qū)、2個(gè)時(shí)段表、14個(gè)日時(shí)段、4個(gè)費(fèi)率大需量及發(fā)生時(shí)間，實(shí)時(shí)需量，歷史凍結(jié)數(shù)據(jù)購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級(jí)，無功電能0.5s級(jí)。
直流電能表	DJSF1352		1.精度：1級(jí)或0.5級(jí)，帶±12V電壓輸出用于霍爾傳感器供電 2.測量：電壓、電流、功率、正反向電能，支持雙路計(jì)量。
電氣安全	ARCM300-Z		三相（I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、cosΦ），視在電能、四象限電能計(jì)量，單回路剩余電流監(jiān)測，4路溫度監(jiān)測，2路繼電器輸出，2 路開關(guān)量輸入，支持?jǐn)嚯妶?bào)警上傳
電氣安全	AAFD-DU		監(jiān)測故障電弧、漏電、溫度兩路無源干接點(diǎn)（開關(guān)量）輸入兩路無源常開觸點(diǎn)（開關(guān)量）輸出
充電樁	ACX系列		充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。支持投幣、刷卡，掃碼、免費(fèi)充電，
充電樁	AEV_AC007		額定功率7kW,單相三線制，防護(hù)等級(jí)IP65,具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計(jì)量、遠(yuǎn)程升級(jí)，支持刷卡、掃碼、即插即用。通訊方式：4G、藍(lán)牙、Wifi
智慧照明	ASL200		遙控輸出兩路無源干接點(diǎn)（開關(guān)量）輸入兩路無源常開觸點(diǎn)（開關(guān)量）輸出

7結(jié)論

實(shí)驗(yàn)室物聯(lián)網(wǎng)用電安全系統(tǒng)是融合終端硬件設(shè)計(jì)和物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)設(shè)計(jì)的一套高度信息化用電安全管理系統(tǒng)。系統(tǒng)管理方式從傳統(tǒng)的“人防”監(jiān)管轉(zhuǎn)向“技防”管理，側(cè)重對(duì)實(shí)驗(yàn)室配電箱電力線路數(shù)據(jù)的日常監(jiān)測、異常報(bào)警和隱患分析排查，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室用電數(shù)據(jù)信息化管理，將電氣事故發(fā)生的可能性和實(shí)際損失降到低。系統(tǒng)部署成本低，是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室安全管理、信息化建設(shè)的良好途徑，在實(shí)驗(yàn)室管理中具有一定的推廣價(jià)值，經(jīng)過實(shí)際部署應(yīng)用也證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性，有利于營造更加安全、穩(wěn)定、和諧的校園環(huán)境。

參考文獻(xiàn)