安科瑞 陳聰

摘要：設計了一套基于大數據的銀行智慧用電平臺，該平臺可以對銀行的電力數據進(jìn)行監測和管理，對辦公樓、網(wǎng)點(diǎn)、自助銀行的安全用電進(jìn)行全天候不間斷實(shí)時(shí)監測，對檢測數據進(jìn)行顯示、統計和分析，對發(fā)生用電不安全情況時(shí)及時(shí)進(jìn)行報警通知和處理。

關(guān)鍵詞：節能減排；安全用電；大數據；智慧用電

1引言

隨著(zhù)科技發(fā)展，電力供應日益充分，電氣設備日益增多，電力在帶來(lái)光明和效率同時(shí)，也帶來(lái)火災危害。據應急管理部消防救援局統計，2020年全國共接報火災25.2萬(wàn)起，電氣類(lèi)原因繼續強力影響火災走勢，全年因違反電氣安裝使用規定引發(fā)的火災共8.5萬(wàn)起，占總數的33.6%。其中，因電氣引發(fā)的較大火災36起，占總數的55.4%。從電氣火災的分類(lèi)看，因短路、過(guò)負荷、接觸不良等線(xiàn)路問(wèn)題引發(fā)的火災占總數的68.9%，因故障、使用不當等設備問(wèn)題引發(fā)的火災占總數的26.2%，其他電氣原因引發(fā)的火災占4.9%。當前，在金融機構火災中，電氣火災已經(jīng)成為消防防控重點(diǎn)，電氣也成為是金融網(wǎng)點(diǎn)發(fā)生火災大的“元兇”。

2銀行安全用電存在問(wèn)題分析

隨著(zhù)金融業(yè)務(wù)的發(fā)展和營(yíng)業(yè)場(chǎng)所自身功能性的不斷擴展，用電設備和用電量與日俱增，而網(wǎng)點(diǎn)對電氣設備及線(xiàn)路的粗放管理模式，已遠遠不能適應消防安全需要。在安全用電方面主要存在以下問(wèn)題。

2.1使用問(wèn)題

使用問(wèn)題主要體現在管理粗放，隨意增加負載，用電不規范。營(yíng)業(yè)場(chǎng)所內用電設備急增，如辦公電腦、粉碎機具、采光采暖、飲水、空調、新風(fēng)系統；安防、網(wǎng)絡(luò )、自助設備機具等，由于用電回路沒(méi)有計量設施，用電設備加載在線(xiàn)路上時(shí)隨意性較強。具體表現為就近取電，哪里方便插哪里，哪里有插座就插哪里；對于線(xiàn)纜線(xiàn)徑粗細，是否預埋，通電量是多少，受溫度影響大小，經(jīng)過(guò)多年使用，實(shí)際負載會(huì )降低到多少，還能不能負載該設備一概不知；空氣開(kāi)關(guān)跳閘時(shí)，對于是負載過(guò)大，是漏電保護或者是短路的跳閘原因不明。只是復位完事，殊不知火災隱患依然產(chǎn)生，更有甚者，為應付空開(kāi)跳閘問(wèn)題，干脆換個(gè)更大功率的空開(kāi)，結果大功率空開(kāi)和電源線(xiàn)不匹配，造成線(xiàn)路過(guò)載燃燒，空開(kāi)還沒(méi)有跳閘保護的問(wèn)題。

2.2維護問(wèn)題

維護問(wèn)題主要體現在線(xiàn)路私拉亂扯，線(xiàn)型不符合要求等。當用電設備附近沒(méi)有取電口，網(wǎng)點(diǎn)或支行電工就從附近插座取電，私拉亂扯，隨意使用金屬線(xiàn)，甚至使用電話(huà)線(xiàn)或網(wǎng)線(xiàn)來(lái)接入強電設備，而這些線(xiàn)材根本不是強電所能使用的。

2.3質(zhì)量問(wèn)題

質(zhì)量問(wèn)題主要體現在電器和接插件功率與標稱(chēng)不符，未使用阻燃材料等。網(wǎng)點(diǎn)使用或安裝虛標功率、未使用阻燃材料的電器或接插件，設備長(cháng)期在線(xiàn)，老化加快，易造成火災風(fēng)險。

2.4外部強干擾

外部強干擾主要有閃電、地震、鼠患、雨淋水浸等外部強干擾。電氣線(xiàn)路中存在隱患，如室外插座未做防水處理，室內穿線(xiàn)未強弱電分開(kāi)或強電線(xiàn)路未穿管防護被鼠咬至短路等，閃電、地震、鼠患、線(xiàn)路雨淋水浸作為外界強干擾誘因，引起電氣類(lèi)的火災。

2.5管理問(wèn)題

管理問(wèn)題主要體現在非營(yíng)業(yè)時(shí)間，非在用線(xiàn)路未斷開(kāi)供電。非營(yíng)業(yè)時(shí)間，辦公區域的照明、插座、空調，以及現金區的柜員，非現金區的低柜柜員的電腦設備都不再需要供電，這些線(xiàn)路中存在電壓電流是浪費，更是安全隱患。據抽樣統計，非24h用電的回路占到網(wǎng)點(diǎn)總通電回路的70%以上，比重較大。如能在非營(yíng)業(yè)時(shí)間，斷開(kāi)這些回路電源，就能有效減少消防隱患70%以上。

3銀行智慧用電監測平臺的整體框架

整理框架采用了環(huán)境傳感器感知和智慧微斷數據采集傳輸層、微服務(wù)機構數據中臺服務(wù)層、云平臺與大數據分析和應用服務(wù)層的3層架構，主要涵蓋了設備運行參數及用電狀況的數據采集、基于分布式閉環(huán)控制、云平臺大數據分析以及相關(guān)的接口/協(xié)議/標準等。平臺功能可以分為整體用電數據分析、負載負荷用電數據監控、預警告警智能分析、警情聯(lián)動(dòng)干預4大功能模塊。

3.1整體用電數據分析模塊

用電數據分析主要是通過(guò)環(huán)境傳感器及智慧微斷數據采集器采集的用電數據，通過(guò)算法模型進(jìn)行數據清洗和數據挖掘分析，終通過(guò)圖表化展現出來(lái)，是用電決策的客觀(guān)評測和改造規劃的參考。本項目模塊主要包括銀行的用電負載分析、電壓穩定情況分析、告警分析、用電設備功耗統計分析、各分支機構的功能分析。通過(guò)對各種維度的數據進(jìn)行綜合分析，將用電特征圖形化，提供明確的數據支持，提高銀行用電的決策水平，促進(jìn)銀行節能減排、安全用電。

3.2用電數據監控模塊

用電數據監控模塊的硬件端采用的是終端智能微斷設備或者用電監控主機。通過(guò)終端設備的數據采集，將用電數據傳輸到數據中臺，通過(guò)數據展示平臺將數據呈現給決策者。用電數據監控模塊主要監控銀行用電每個(gè)支路的三相用電、單相用電的電壓、電流、負載、線(xiàn)路溫度、能耗、有功無(wú)功、漏電、短路、剩余電流、諧波、電弧、開(kāi)閉狀態(tài)等指標。通過(guò)一張圖可以實(shí)時(shí)調取任意一個(gè)支路、總路的實(shí)時(shí)監測數據。數據的波動(dòng)情況、峰谷值通過(guò)曲線(xiàn)圖、折線(xiàn)圖實(shí)時(shí)展示，還可以將歷年的數據進(jìn)行拉出對比展示，給決策者提供實(shí)時(shí)、準確、直觀(guān)的用電數據。

3.3預警告警智能分析

預警告警智能分析系統支持實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測，即實(shí)時(shí)采集并上傳電氣線(xiàn)路的剩余電流、故障電弧、溫度、電流、電壓、功率等安全狀態(tài)參數，經(jīng)云平臺的綜合診斷分析，及時(shí)發(fā)現漏電、過(guò)載、短路、過(guò)壓、接觸不良、升溫異常等電氣安全隱患。借助App/Web智能終端，隨時(shí)隨地實(shí)現對銀行用電安全監測的透明化管理。對用電異常情況，進(jìn)行智能分析，分類(lèi)（外來(lái)故障，如過(guò)壓欠壓；用電故障，如過(guò)流等；平臺故障，如通信中斷等）進(jìn)行告警報警。平臺還設置預警信息，鑒于目前大多用戶(hù)配備富裕的電容量，雖然電流未過(guò)流，但用電超過(guò)平時(shí)用電的高值，分時(shí)段生成預警信息。

3.4警情聯(lián)動(dòng)干預模塊

警情聯(lián)動(dòng)客戶(hù)可對遠程設備進(jìn)行定時(shí)控制和手動(dòng)控制，實(shí)現實(shí)時(shí)遠程控制、定時(shí)控制開(kāi)關(guān)、分時(shí)段功率控制、定時(shí)限流等功能，模塊還支持遠程設備可定義為可控或者非可控，重要區域或重要設備的供電，不允許遠程控制，確保重要區域的供電安全。對網(wǎng)點(diǎn)空調進(jìn)行遠程開(kāi)關(guān)、遠程調溫等。

4銀行智慧用電監測平臺的應用

4.1營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)用電管理

4.1.1用電管理難點(diǎn)

營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)在用電管理方面主要存在以下難點(diǎn)：一是網(wǎng)點(diǎn)眾多、地域分散、缺少專(zhuān)業(yè)電力運維人員；二是網(wǎng)點(diǎn)工作人員電力知識甚少，隨意增加線(xiàn)路負載；三是部分電器陳舊、線(xiàn)路老化，存在回路電弧產(chǎn)生電火花引起火災的風(fēng)險；四是網(wǎng)點(diǎn)發(fā)生火災、洪災后，無(wú)法一時(shí)間對電力線(xiàn)路斷電處理，存在觸電風(fēng)險。

4.1.2解決方案

1）用電分路監測分時(shí)分區用電監測管理是根據營(yíng)業(yè)機構用電各回路用途和負荷，采取“多回路、小電流”的設計原則，將網(wǎng)點(diǎn)回路分為24h回路、8h工作回路、24hUPS回路、8hUPS回路和定時(shí)回路5大類(lèi)。用電分類(lèi)監測可以實(shí)現不同回路不同的監測配置，避免正常斷電引起的預警，實(shí)現分時(shí)分區用電的個(gè)性化配置與監測。

2）用電線(xiàn)路實(shí)時(shí)監測預警一是過(guò)載監測。根據線(xiàn)路和接插件標稱(chēng)功率，設定每條回路預警和高負載值，系統根據實(shí)時(shí)電流監測，判斷是否過(guò)載，減少火災隱患。二是異常監測。根據不同負載類(lèi)型和時(shí)段，設定每條回路電流異常預警值，當電流異常變化達到設定值，產(chǎn)生預警信息。三是溫度監測。根據接插件部位或線(xiàn)路溫度，對過(guò)溫現象實(shí)時(shí)監測，設定預警值，當系統監測溫度達到設定值時(shí)，進(jìn)行預警。四是漏電監測。設定漏電電流預警值，當系統監測到漏電電流高于設置值時(shí)，進(jìn)行預警。五是用電量統計。對每個(gè)監測線(xiàn)路進(jìn)行用電量統計，并形成圖或表的形式展示，報表可以導出。

3）回路電火花和電弧監測預警通過(guò)實(shí)時(shí)監測電流變化，根據電流強度和高頻率波動(dòng)，判斷是否存在快速連續性電火花和電弧現象，再根據設定預警自動(dòng)觸發(fā)，防止插座插排及用電設備出現高強度高頻率打火，避免引發(fā)火災，減少火災隱患。

4.2辦公大樓用電管理

4.2.1用電管理難點(diǎn)

辦公大樓在用電管理方面主要存在以下難點(diǎn)：一是下班后忘記斷電，如空調、飲水機、熱水器、電腦等設備處于無(wú)人管理的開(kāi)機狀態(tài)；二是違規用電，隨意接入大功率用電器，導致有的線(xiàn)路超負荷；三是打印機等設備未關(guān)閉，設備長(cháng)時(shí)間的待機將耗去大量的電能；四是缺乏技術(shù)手段進(jìn)行常態(tài)化的安全用電檢查、管理。

4.2.2解決方案

1）人機結合管理。針對各辦公大樓用電存在時(shí)段性和不確定性因素，采用人機結合的遠程用電監測方式。對大樓低層的營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)（營(yíng)業(yè)室），按照前述網(wǎng)點(diǎn)用電管理方式進(jìn)行規劃和部署。對辦公樓層，采用早上定時(shí)監測是否開(kāi)啟、晚上定時(shí)監測是否關(guān)閉方式進(jìn)行用電管理。

2）遠程監測回路。通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現對大量開(kāi)關(guān)的監測，能夠實(shí)現方便查詢(xún)當前開(kāi)關(guān)狀態(tài)等，方便集中管理。

用電線(xiàn)路實(shí)時(shí)監測預警。實(shí)現過(guò)載監測、異常監測、溫度監測、漏電監測和用電量統計功能。

3）回路電火花和電弧監測預警斷電功能。

4）配電線(xiàn)路斷電預警功能。

4.3自助銀行用電管理

4.3.1用電管理難點(diǎn)

在離行式自助銀行中，過(guò)流保護與負載不匹配、隨意添加負載、分路引線(xiàn)不規范、長(cháng)期過(guò)載、鼠患等是造成安全隱患的主要因素。此外，機房空調故障、UPS故障引發(fā)火災的情況偶有發(fā)生，市電斷電預警信息無(wú)法及時(shí)上傳，容易掩蓋潛在案件風(fēng)險。

4.3.2解決方案

1）用電分路監測。自助銀行用電可分為照明、空調、室外燈箱、ATM用電及UPS電源。管理措施如下：一是定時(shí)回路監測，包括自助大廳照明，室外燈箱用電等；二是24h監測回路，包括ATM用電、空調、UPS電源等；三是工作聯(lián)動(dòng)回路監測，主要是機房（加鈔間）照明。

2）智能用電監測。包括過(guò)載監測、異常監測、溫度監測、漏電監測、用電量統計功能，詳見(jiàn)前文。

3）智能空調運行監控?？照{根據環(huán)境溫度變化進(jìn)行啟停工作，重點(diǎn)監控該線(xiàn)路狀態(tài)。

4）市電斷電監測。對市電線(xiàn)路狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，一旦發(fā)生市電斷電，及時(shí)發(fā)送預警信息。

5 安科瑞銀行安全用電平臺

安科瑞銀行業(yè)安全用電云平臺可通過(guò)瀏覽器、APP、微信小程序、微信公眾號等方式訪(fǎng)問(wèn)所有軟件功能。平臺能夠對電壓、電流、溫度等進(jìn)行實(shí)時(shí)監測并進(jìn)行數據分析。更可接入煙感，攝像頭和故障電弧等其他傳感器。對被保護線(xiàn)路的過(guò)壓、過(guò)載、過(guò)流、過(guò)溫、欠壓、設備不在線(xiàn)等情況進(jìn)行預警。在發(fā)生報警后，系統能通過(guò)短信、郵件、APP推送、微信小程序推送、微信公眾號推送、釘釘推送、語(yǔ)音外呼、語(yǔ)音播報通知等方式提醒相關(guān)人員；系統能對采集數據進(jìn)行統計分析、排名等,并且實(shí)現了報警處理流程的閉環(huán)操作。平臺可進(jìn)行大數據分析，生成對應項目的用戶(hù)報告，為領(lǐng)導制定電氣安全整頓計劃和能耗節約方案提供依據和參考。平臺擁有以下功能

1）數據監控

根據銀行的特點(diǎn)，把回路分成24小時(shí)回路用電，8小時(shí)工作回路用電，24小時(shí)ups/8小時(shí)ups回路用電和定時(shí)回路用電五種。

針對24小時(shí)用電回路，如ATM機和攝像頭，需持續不間斷工作，可監測是否異常斷電。

針對8小時(shí)和定時(shí)回路，可設置上下班時(shí)間來(lái)判斷回路的工作狀態(tài)。在上班時(shí)間，即工作狀態(tài)下，出現以下問(wèn)題要報警：漏電越限、超溫、過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、過(guò)載（功率）、故障電弧報警、開(kāi)入信號動(dòng)作、溫濕度信號越限。在下班后，即非工作狀態(tài)下，監測回路還在用電，會(huì )有下班有電報警提醒?？紤]到加班或者臨時(shí)調整時(shí)間，可設置對應的延時(shí)時(shí)間。上下班時(shí)間也可以根據各網(wǎng)點(diǎn)需求進(jìn)行設置針對每個(gè)回路，可以查看各個(gè)回路的實(shí)時(shí)電參量，上下班狀態(tài)，回路狀態(tài)。針對銀行可能限制連接外網(wǎng)，煙感，門(mén)禁可通過(guò)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行報警

2）實(shí)時(shí)監控

配電圖顯示各回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電流等運行狀態(tài)及信息，支持電壓、電流、功率、極值等詳細運行參數查詢(xún)。

3）電參量報表

電參量報表頁(yè)面用戶(hù)可以查看各個(gè)區域設備的電參量報表，可以通過(guò)切換時(shí)間和調整電參量顯示查看采集間隔運行參數和電能抄表的實(shí)時(shí)值及大值、小值、平均值行統計，也支持數據導出。

4）隱患管理

隱患管理包括隱患巡查、隱患派發(fā)、隱患處理、隱患記錄等功能。從報警查詢(xún)，分派，處理，查看過(guò)程。形成一個(gè)閉環(huán)，方便客戶(hù)追蹤整個(gè)流程。

隱患分析頁(yè)面展示了項目報警數量、同期數據以及趨勢，頁(yè)面還可對隱患記錄進(jìn)行日、月、年的維度查詢(xún)，將關(guān)聯(lián)項目下的隱患以曲線(xiàn)，圖表的形式展現，并對各項目隱患按隱患評分進(jìn)行排名

5）能耗頁(yè)面

能耗分析包括能耗概況，同比分析，環(huán)比分析，能耗報表，復費率報表、電能報表功能。

能耗概況可以查看今日、本月、今年的用電情況，且可以展示相應的同環(huán)比信息，也可以查看今日和昨日的用電峰值，如圖所示。

可以逐年查看各個(gè)月份的能耗和同比能耗，并以曲線(xiàn)和報表的形式展示，如圖所示。

環(huán)比分析可以逐日、逐周、逐月、逐季度查看能耗和對應的環(huán)比能耗，并以曲線(xiàn)和報表的形式展示，如圖所示。

能耗報表可以逐日、逐周、逐月、逐季度、逐年、自定義等方式查看各個(gè)探測器的用能報表，如圖所示。

復費率報表按周、月、季、年查看探測器尖、峰、平、谷用電量和用電金額，如圖所示。

電能報表頁(yè)面可查看設備電能報表數據，用戶(hù)可以選擇一個(gè)時(shí)間段查看設備的用能情況，也可以分別選擇兩個(gè)時(shí)間段，查看同設備不同時(shí)間段的用能情況，如圖所示，也支持數據導出。

6）電能質(zhì)量

電能質(zhì)量包括諧波監測和三相不平衡度等功能。

諧波監測滿(mǎn)足進(jìn)線(xiàn)、大功率整流設備、變頻設備、光伏發(fā)電輸出等電壓、電流進(jìn)行在線(xiàn)諧波頻譜分析，支持對諧波進(jìn)行逐日、逐月、逐年報表匯總，或自定義時(shí)間段查詢(xún)功能，分析諧波畸變率及各次諧波含有率，如圖所示。

三相不平衡度包括三相電壓不平衡度和三相電流不平衡度，支持查看當天的三相電流和三相電壓的曲線(xiàn)圖，并對應三相電流和三相電壓的不平衡度，如圖所示。

7）運維管理

運維管理包括巡檢計劃、巡檢記錄、設備通訊狀態(tài)等功能。

巡檢計劃點(diǎn)擊菜單中的巡檢計劃，進(jìn)入對應的頁(yè)面，對相關(guān)的巡檢計劃進(jìn)行查看工單，切換日期來(lái)查詢(xún)所要預覽的數據，支持對巡檢計劃的新增，修改和刪除。

巡檢記錄支持對相關(guān)的巡檢進(jìn)行查看，如圖所示。

缺陷記錄頁(yè)面展示了存在的缺陷記錄，顯示缺陷描述、缺陷狀態(tài)、缺陷等級、處理建議、項目名稱(chēng)、區域位置、發(fā)現時(shí)間、負責人、執行人、消缺期限等信息，記錄了各個(gè)消防設備和消防設施存在的缺陷信息，如圖所示。

巡檢軌跡頁(yè)面展示了運維人員的巡檢路線(xiàn)，用戶(hù)選擇項目下的相關(guān)人員，然后在選擇時(shí)間段查詢(xún)，即可查詢(xún)出運維人員的巡檢路線(xiàn)，如圖所示。

培訓記錄頁(yè)面展示了關(guān)聯(lián)項目下的培訓內容，用戶(hù)可以看到培訓記錄的完成情況，如圖所示。

還可以通過(guò)點(diǎn)擊查看按鈕彈出閱讀界面，在規定的時(shí)間內完成閱讀，如圖所示。

通過(guò)培訓內容手動(dòng)考試內容，用戶(hù)針對考試內容形成考試記錄。

通過(guò)對項目、探測器ID以及想要查詢(xún)的設備來(lái)進(jìn)行查詢(xún)，對現有項目下設備的通訊狀態(tài)數據進(jìn)行匯總羅列展示，包括顯示設備當前的通訊狀態(tài)等，如圖所示。

分析報告根據用戶(hù)的周期、項目、時(shí)段等篩選生成報告摘要、統計清單、設備體檢摘要、報警原因分析，支持打印功能。

8）手機APP

銀行安全用電管理云平臺支持Android、ios系統APP，方便用進(jìn)行項目查詢(xún)、報警、故障查詢(xún)，實(shí)時(shí)監控數據查詢(xún)，復位及控制操作，探測器詳細信息查詢(xún)等功能。

6 產(chǎn)品選型方案

7結語(yǔ)

本文分別從使用問(wèn)題、維護問(wèn)題、質(zhì)量問(wèn)題、外部強干擾、管理問(wèn)題等層面闡述了銀行安全用電的現狀、存在的問(wèn)題，給出了銀行安全用電的解決辦法，建設“銀行智慧用電監測平臺”。文章還提出了“銀行智慧用電監測平臺”在銀行用電的營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)用電管理、辦公大樓用電管理、自助銀行用電管理3種應用場(chǎng)景。對未來(lái)銀行安全用電監測的廣泛應用起到了示范與作用。

參考文獻

1. 應急管理部消防救援局.2020 年全國火災及接處警情況.

2. 熊德智.智能電能表負荷開(kāi)關(guān)設計與檢測[M].北京:中國電力出版社，2020.

3. 李琦.電力系統電氣故障和異?，F象分析[M].北京:中國電力出版社, 2015.

4. 姜孝田.銀行智慧用電監測平臺的設計與研究.工程建設與設計,2022.05.

5. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5版.