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(chǎng)所之一。實(shí)驗(yàn)室安全管理是校園安全建設(shè)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(guò)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(cè)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(cè)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(guò)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(cè);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(chǎng)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(chǎng)所。隨著國(guó)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(guó)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展大會(huì)中提到:我國(guó)高校每年發(fā)生用電安全事故約150起。由此可見(jiàn),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(jué),用電安全問(wèn)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(guò)“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(shì)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(cè)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(wèn)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(lái),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(wú)人在旁值守等安全意識(shí)薄弱現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。除了實(shí)驗(yàn)儀器,接線板也是實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)也容易被忽視的用電設(shè)備。使用非國(guó)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(guò)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(wèn)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(guò)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(guò)大引起火災(zāi)。
2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(cè)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(kāi)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。
2.1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(cè),上報(bào)排查各類安全隱患。部分?jǐn)?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)頁(yè)面如圖5、圖6所示。
2.2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(guò)Web網(wǎng)頁(yè)、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。
2.3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(cè)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。
2.4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(yè)。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(wèn)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。
3.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(guò)開(kāi)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(guò)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(guò)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(kāi)發(fā)了大屏信息展示頁(yè)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(guò)流、過(guò)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(lái),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(guò)開(kāi)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。
4. 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(kāi)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(gòu)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(cè)、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(yǔ)言、多終端數(shù)據(jù)訪問(wèn)。
(2)應(yīng)用場(chǎng)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(cè)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(cè)'、遙信、遙控控制,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測(cè)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(guò)程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過(guò)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(guò)程有機(jī)結(jié)合起來(lái),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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(guò)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(guò)溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測(cè)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(yíng)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(yíng)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(guò)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(cè),也可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)開(kāi)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(yè)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(cè)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(guò)云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)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)。原先針對(duì)“九小場(chǎng)所"和?;飞a(chǎn)企業(yè)無(wú)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(wú)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。