無(wú)人值守變電站消防智能管控系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)

宋 鵬，王文杰，周 信，孫笑非

（寧波供電公司，浙江 寧波，315000）

1 無(wú)人值守變電站的消防智能化

隨著信息化技術(shù)的高速發(fā)展，消防工作中信息化參與程度與應(yīng)用水平也在逐步推進(jìn)中。將信息技術(shù)引入消防工作，使之跟上時(shí)代步伐，更好地服務(wù)于社會(huì)大眾，是消防工作的必然趨勢(shì)。變電站是電壓轉(zhuǎn)換的場(chǎng)所，是將電力輸送給低壓電終端用戶(hù)的“最后一公里”路徑，變電站的穩(wěn)定高效運(yùn)行為區(qū)域居民的生活生產(chǎn)提供重要保障，一旦出現(xiàn)消防事故，則對(duì)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生危害。

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，很多變電站都實(shí)行了無(wú)人值班制度，無(wú)人值守變電站為供電工作帶來(lái)便捷的同時(shí)，也為消防工作帶來(lái)挑戰(zhàn)。以信息化技術(shù)為抓手，結(jié)合變電站的無(wú)人值班制度和現(xiàn)代化管理制度，構(gòu)建消防智能管控應(yīng)用系統(tǒng)，有效提升消防減災(zāi)救災(zāi)能力和水平，對(duì)無(wú)人值守變電站消防管理具有重要意義。

2 消防管理需求分析

2.1 健全變電站消防安全機(jī)制

明確消防安全責(zé)任人：變電站的正常運(yùn)行責(zé)任重大，變電站消防安全業(yè)務(wù)需設(shè)立完善的消防安全責(zé)任制度，以此提高變電站工作人員的責(zé)任意識(shí)和安全意識(shí)，確保工作人員遵守消防安全規(guī)定，消除變電站的安全隱患，避免安全事故的發(fā)生。

（1）建立消防安全預(yù)案：落實(shí)消防工作“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的基本原則，應(yīng)對(duì)突發(fā)的火災(zāi)事故，制定消防安全應(yīng)急預(yù)案。明確組織機(jī)構(gòu)、接警程序、應(yīng)急疏散、采取措施等信息，以備系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化分解實(shí)施。

（2）建立日常維保工作機(jī)制：變電站設(shè)備眾多，任何環(huán)節(jié)或設(shè)備出現(xiàn)安全隱患都可能產(chǎn)生嚴(yán)重影響，建立日常維保工作機(jī)制，明確變電站的消防主體責(zé)任人、消防責(zé)任并且安排專(zhuān)門(mén)的人員進(jìn)行每日的檢查與管理，梳理相關(guān)隱患缺陷，核對(duì)專(zhuān)項(xiàng)排查結(jié)果，確保運(yùn)維責(zé)任逐項(xiàng)落實(shí)到人，有效的維保機(jī)制是變電站安全和穩(wěn)定的重要保障。

2.2 完善火災(zāi)感知預(yù)警手段

通過(guò)視頻監(jiān)控、紅外溫感、煙感等技術(shù)完善火災(zāi)感知手段，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)消防告警、滅火系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等有機(jī)地結(jié)合，及時(shí)識(shí)別火情，并發(fā)送火警信息，通過(guò)多源監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行預(yù)警分析，避免漏報(bào)，錯(cuò)報(bào)情況的發(fā)生，減少火警處理時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高效響應(yīng)，提高消防預(yù)警效益，為無(wú)人值守變電站提供消防智能分析和決策輔助。

2.3 優(yōu)化消防管控調(diào)度體系

火情的監(jiān)測(cè)、預(yù)警僅為消防處置的第一步，利用現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和消防力量信息優(yōu)化管控調(diào)度體系是亟需解決的問(wèn)題?；馂?zāi)的發(fā)生及后續(xù)處置與變電站自身的基礎(chǔ)信息、消防滅火設(shè)備情況、周邊消防力量及消防物資配置情況，當(dāng)前的地區(qū)自然條件、氣象條件等信息均有關(guān)聯(lián)，挖掘關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系，優(yōu)化管控流程化體系，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)管，對(duì)處置情況進(jìn)行跟蹤及反饋優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)消防管控智能化水平。

3 系統(tǒng)架構(gòu)分析

基于物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)人值守變電站消防智能管控系統(tǒng)由智能感知終端實(shí)現(xiàn)信息采集、火災(zāi)識(shí)別，經(jīng)通信鏈路傳輸至管控平臺(tái)，系統(tǒng)物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

管控平臺(tái)基于J2EE技術(shù)體系框架進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)部署，采用SOA架構(gòu)分層設(shè)計(jì)，總體架構(gòu)包括基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、支撐層、應(yīng)用層及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、安全管理系統(tǒng)。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 無(wú)人值守變電站消防智能管控系統(tǒng)總體架構(gòu)

基礎(chǔ)設(shè)施層：通過(guò)采集消防業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、部門(mén)共享數(shù)據(jù)、第三方平臺(tái)數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等，形成“智慧消防”大數(shù)據(jù)源。

數(shù)據(jù)資源層：針對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)比對(duì)、過(guò)濾、整理等大數(shù)據(jù)處理，建成各類(lèi)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、主題數(shù)據(jù)庫(kù)形成數(shù)據(jù)集市。

應(yīng)用支撐層：建設(shè)統(tǒng)一用戶(hù)權(quán)限管理、業(yè)務(wù)流程管理、電子地圖基礎(chǔ)服務(wù)、企業(yè)服務(wù)總線、短信服務(wù)、日志服務(wù)、文件服務(wù)等系統(tǒng)，為平臺(tái)建設(shè)提供技術(shù)支撐。

應(yīng)用層：建設(shè)智慧火災(zāi)防控體系、智慧滅火救援體系、智慧社會(huì)聯(lián)動(dòng)體系和智慧公共服務(wù)體系的多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，形成“智慧消防”云平臺(tái)，滿(mǎn)足火災(zāi)防控、滅火救援、社會(huì)聯(lián)動(dòng)、公共服務(wù)需要。由消防管控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)消防設(shè)施運(yùn)行監(jiān)視、火災(zāi)報(bào)警、遠(yuǎn)程控制、消防調(diào)度及信息管理等功能。

用戶(hù)層：面向消防主管部門(mén)、行業(yè)管理部門(mén)、政府部門(mén)、社會(huì)單位、公眾等用戶(hù)提供基于電腦、移動(dòng)終端的各類(lèi)業(yè)務(wù)應(yīng)用。

體系保障：加強(qiáng)信息安全體系和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，切實(shí)為平臺(tái)建設(shè)和運(yùn)行提供安全保障和標(biāo)準(zhǔn)。

4 智能管控系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)

4.1 變電站自動(dòng)化消防子系統(tǒng)

變電站自動(dòng)化消防子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)識(shí)別、滅火作業(yè)及信息上報(bào)功能。

4.1.1 火災(zāi)識(shí)別

有別于傳統(tǒng)的變電站人工消防作業(yè)模式，利用視頻監(jiān)控、紅外溫感、煙感等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變電站火災(zāi)火警的自動(dòng)識(shí)別，及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)情況，進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警，并在一定條件下，觸發(fā)自動(dòng)滅火設(shè)置。

4.1.2 滅火作業(yè)

變電站自動(dòng)噴淋系統(tǒng)若發(fā)生誤動(dòng)現(xiàn)象，將對(duì)變壓器等設(shè)備帶來(lái)不良后果，故變電站消防設(shè)備采取自動(dòng)和手動(dòng)相結(jié)合的方式進(jìn)行滅火作業(yè)。火災(zāi)識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別到火情后，進(jìn)行火警報(bào)送，消控值班人員接收到火警后，通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行確認(rèn)，然后通過(guò)遠(yuǎn)程手動(dòng)方式，啟動(dòng)滅火設(shè)備進(jìn)行作業(yè)；若火警響應(yīng)時(shí)間超過(guò)一定閾值或多個(gè)火警監(jiān)測(cè)信源同時(shí)發(fā)生火警報(bào)警時(shí)，可由系統(tǒng)啟動(dòng)自動(dòng)滅火設(shè)備進(jìn)行滅火作業(yè)，及時(shí)處置，提高消防滅火效率。

4.1.3 信息上報(bào)

變電站建設(shè)有視頻監(jiān)控，溫感、煙感、滅火設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)等設(shè)備，對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控的畫(huà)面、火警信號(hào)、照明設(shè)備、滅火設(shè)備工作情況、故障信息進(jìn)行上報(bào)，實(shí)現(xiàn)全方位的物聯(lián)信息感知，消控室消防管控平臺(tái)對(duì)相關(guān)上報(bào)信息進(jìn)行解析入庫(kù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)頻次和數(shù)據(jù)質(zhì)量的監(jiān)測(cè)分析，確保后臺(tái)及時(shí)接收高質(zhì)量監(jiān)測(cè)信息，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)感知無(wú)人值守變電站消防態(tài)勢(shì)，為人工消防管控決策調(diào)度提供依據(jù)。

4.2 消控室消防管控子系統(tǒng)

消控室消防管控子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控及可視化展示、火災(zāi)報(bào)警提示、遠(yuǎn)程控制、消防任務(wù)及資源調(diào)度、系統(tǒng)管理功能。

4.2.1 運(yùn)行監(jiān)控

變電站前端設(shè)備建設(shè)有視頻監(jiān)控，溫感、煙感、滅火設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)等設(shè)備，設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為消控室消防管控管理人員提供數(shù)據(jù)支撐。在消控室的管控子系統(tǒng)上，管理人員可實(shí)時(shí)查看相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并查詢(xún)歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行多源數(shù)據(jù)比對(duì)分析，通過(guò)可視化圖表形式對(duì)各類(lèi)消防設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行直觀的監(jiān)測(cè)和展示，動(dòng)態(tài)分析實(shí)時(shí)消防情勢(shì)。

前端感知設(shè)備數(shù)據(jù)由于設(shè)備老化，網(wǎng)絡(luò)故障等原因，可能會(huì)發(fā)生誤報(bào)、漏報(bào)等情況，構(gòu)建監(jiān)視數(shù)據(jù)管理服務(wù)，對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)送頻次進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)多源數(shù)據(jù)比對(duì)對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行分析，確保前端設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，構(gòu)筑變電站消防工作的第一道防火墻。

4.2.2 火災(zāi)報(bào)警

系統(tǒng)通過(guò)聲音提示，光標(biāo)閃爍，短信、電話告警等不同表達(dá)方式，結(jié)合圖表等展示方式對(duì)監(jiān)視內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)、過(guò)程時(shí)序、極值、超限等信息的展示查詢(xún)及分析，為人工消防管控決策調(diào)度提供依據(jù)。

根據(jù)結(jié)構(gòu)化消防預(yù)案信息，在系統(tǒng)中自動(dòng)判斷觸發(fā)的火警級(jí)別及預(yù)案中下一步應(yīng)急響應(yīng)作業(yè)指令，并在頁(yè)面中進(jìn)行展示，由消防管控工作人員進(jìn)行指令確認(rèn)及執(zhí)行。相關(guān)火警預(yù)案信息及響應(yīng)動(dòng)作同時(shí)發(fā)送短信信息給相應(yīng)的責(zé)任單位和關(guān)聯(lián)責(zé)任人手機(jī)上，為后面消防協(xié)同指揮調(diào)度提供便捷。

4.2.3 遠(yuǎn)程控制

當(dāng)無(wú)人值守變電站發(fā)生火情時(shí)，火災(zāi)識(shí)別系統(tǒng)將發(fā)出火警告警信息。消控室值班人員消防管控系統(tǒng)接收到火警后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)滅火消防作業(yè)。消防設(shè)備可進(jìn)行現(xiàn)地操作和遠(yuǎn)程操作，其中現(xiàn)地操作具有較高權(quán)限，當(dāng)消防管控系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與操作權(quán)限口令取得較高權(quán)限時(shí)，即可在系統(tǒng)中進(jìn)行遠(yuǎn)程滅火作業(yè)。遠(yuǎn)程控制子系統(tǒng)可控制前端滅火設(shè)備作業(yè)，同時(shí)系統(tǒng)建立事件響應(yīng)操作庫(kù)，對(duì)前端視頻監(jiān)控系統(tǒng)、溫感、煙感、設(shè)備操作系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)同步，自動(dòng)進(jìn)行事件編號(hào)，對(duì)整個(gè)消防滅火救援作業(yè)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)跟蹤記錄，以備災(zāi)后進(jìn)行過(guò)程分析，優(yōu)化消防作業(yè)實(shí)施。

4.2.4 消防調(diào)度

供電公司一般管理多個(gè)變電站，消防管控系統(tǒng)同時(shí)對(duì)多個(gè)變電站進(jìn)行消防管理，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、預(yù)警、控制、調(diào)度為一體的管控體系。消防調(diào)度是對(duì)消防力量進(jìn)行的組織、安排、調(diào)配的過(guò)程，變電站自動(dòng)化消防系統(tǒng)可在現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程控制進(jìn)行消防作業(yè)，同時(shí)需消控工作人員根據(jù)預(yù)案進(jìn)行結(jié)構(gòu)化消防應(yīng)急響應(yīng)，科學(xué)調(diào)度消防力量和消防物資，調(diào)度系統(tǒng)可根據(jù)各處消防力量和消防物資分布，進(jìn)行應(yīng)急調(diào)度，通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度配置，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)各個(gè)責(zé)任人發(fā)出調(diào)度通知短信，基于移動(dòng)端GPS位置信息進(jìn)行調(diào)度配置執(zhí)行跟蹤。有效提升消防應(yīng)急響應(yīng)效率，提高消防救援滅火效益。

4.2.5 信息管理

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)傳感器、消防控制設(shè)備基礎(chǔ)信息，維保臺(tái)賬的管理，對(duì)設(shè)備型號(hào)、位置、安裝年份、維保頻次、維保歷史記錄等信息進(jìn)行精細(xì)化管理，夯實(shí)變電站無(wú)人值守工作基礎(chǔ)。同時(shí)在系統(tǒng)中對(duì)系統(tǒng)登錄、遠(yuǎn)程控制的權(quán)限和賬戶(hù)進(jìn)行管理，確保系統(tǒng)安全。

5 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人值守變電站消防智能管控系統(tǒng)以消防管理信息化措施為主要抓手，圍繞變電站無(wú)人值守消防應(yīng)用需求，通過(guò)多源自動(dòng)化控制設(shè)備及監(jiān)測(cè)設(shè)施融合，對(duì)火災(zāi)進(jìn)行精準(zhǔn)的識(shí)別，進(jìn)行高效的消防作業(yè)，實(shí)現(xiàn)變電站的消防智能管控體系，保證無(wú)人值守變電站系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行，保障區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。