銀行智慧用電監(jiān)測(cè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究

姜孝田

（金程科技有限公司，杭州 310052）

1 引言

隨著科技發(fā)展，電力供應(yīng)日益充分，電氣設(shè)備日益增多，電力在帶來光明和效率同時(shí)，也帶來火災(zāi)危害。據(jù)應(yīng)急管理部消防救援局統(tǒng)計(jì)[1]，2020 年全國(guó)共接報(bào)火災(zāi)25.2 萬起，電氣類原因繼續(xù)強(qiáng)力影響火災(zāi)走勢(shì)，全年因違反電氣安裝使用規(guī)定引發(fā)的火災(zāi)共8.5 萬起，占總數(shù)的33.6%。其中，因電氣引發(fā)的較大火災(zāi)36 起，占總數(shù)的55.4%。從電氣火災(zāi)的分類看，因短路、過負(fù)荷、接觸不良等線路問題引發(fā)的火災(zāi)占總數(shù)的68.9%，因故障、使用不當(dāng)?shù)仍O(shè)備問題引發(fā)的火災(zāi)占總數(shù)的26.2%，其他電氣原因引發(fā)的火災(zāi)占4.9%[2]。當(dāng)前，在金融機(jī)構(gòu)火災(zāi)中，電氣火災(zāi)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(zāi)最大的“元兇”。

2 銀行安全用電存在問題分析

隨著金融業(yè)務(wù)的發(fā)展和營(yíng)業(yè)場(chǎng)所自身功能性的不斷擴(kuò)展，用電設(shè)備和用電量與日俱增，而網(wǎng)點(diǎn)對(duì)電氣設(shè)備及線路的粗放管理模式，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)消防安全需要。在安全用電方面主要存在以下問題。

2.1 使用問題

使用問題主要體現(xiàn)在管理粗放，隨意增加負(fù)載，用電不規(guī)范。營(yíng)業(yè)場(chǎng)所內(nèi)用電設(shè)備急增，如辦公電腦、粉碎機(jī)具、采光采暖、飲水、空調(diào)、新風(fēng)系統(tǒng)；安防、網(wǎng)絡(luò)、自助設(shè)備機(jī)具等，由于用電回路沒有計(jì)量設(shè)施，用電設(shè)備加載在線路上時(shí)隨意性較強(qiáng)。具體表現(xiàn)為就近取電，哪里方便插哪里，哪里有插座就插哪里；對(duì)于線纜線徑粗細(xì)，是否預(yù)埋，通電量是多少，受溫度影響大小，經(jīng)過多年使用，實(shí)際負(fù)載會(huì)降低到多少，還能不能負(fù)載該設(shè)備一概不知；空氣開關(guān)跳閘時(shí)，對(duì)于是負(fù)載過大，是漏電保護(hù)或者是短路的跳閘原因不明。只是復(fù)位完事，殊不知火災(zāi)隱患依然產(chǎn)生，更有甚者，為應(yīng)付空開跳閘問題，干脆換個(gè)更大功率的空開，結(jié)果大功率空開和電源線不匹配，造成線路過載燃燒，空開還沒有跳閘保護(hù)的問題[3]。

2.2 維護(hù)問題

維護(hù)問題主要體現(xiàn)在線路私拉亂扯，線型不符合要求等。當(dāng)用電設(shè)備附近沒有取電口，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，甚至使用電話線或網(wǎng)線來接入強(qiáng)電設(shè)備，而這些線材根本不是強(qiáng)電所能使用的。

2.3 質(zhì)量問題

質(zhì)量問題主要體現(xiàn)在電器和接插件功率與標(biāo)稱不符，未使用阻燃材料等。網(wǎng)點(diǎn)使用或安裝虛標(biāo)功率、未使用阻燃材料的電器或接插件，設(shè)備長(zhǎng)期在線，老化加快，易造成火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 外部強(qiáng)干擾

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

2.5 管理問題

管理問題主要體現(xiàn)在非營(yíng)業(yè)時(shí)間，非在用線路未斷開供電。

非營(yíng)業(yè)時(shí)間，辦公區(qū)域的照明、插座、空調(diào)，以及現(xiàn)金區(qū)的柜員，非現(xiàn)金區(qū)的低柜柜員的電腦設(shè)備都不再需要供電，這些線路中存在電壓電流是浪費(fèi)，更是安全隱患。據(jù)抽樣統(tǒng)計(jì)，非24 h 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，完全斷開這些回路電源，就能有效減少消防隱患70%以上。

3 銀行智慧用電監(jiān)測(cè)平臺(tái)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(shù)據(jù)采集傳輸層、微服務(wù)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)中臺(tái)服務(wù)層、云平臺(tái)與大數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用服務(wù)層的3 層架構(gòu)，主要涵蓋了設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及用電狀況的數(shù)據(jù)采集、基于分布式閉環(huán)控制、云平臺(tái)大數(shù)據(jù)分析以及相關(guān)的接口/協(xié)議/標(biāo)準(zhǔn)等。平臺(tái)功能可以分為整體用電數(shù)據(jù)分析、負(fù)載負(fù)荷用電數(shù)據(jù)監(jiān)控、預(yù)警告警智能分析、警情聯(lián)動(dòng)干預(yù)4 大功能模塊。

3.1 整體用電數(shù)據(jù)分析模塊

用電數(shù)據(jù)分析主要是通過環(huán)境傳感器及智慧微斷數(shù)據(jù)采集器采集的用電數(shù)據(jù)，通過算法模型進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)挖掘分析，最終通過圖表化展現(xiàn)出來，是用電決策的客觀評(píng)測(cè)和改造規(guī)劃的參考。本項(xiàng)目模塊主要包括銀行的用電負(fù)載分析、電壓穩(wěn)定情況分析、告警分析、用電設(shè)備功耗統(tǒng)計(jì)分析、各分支機(jī)構(gòu)的功能分析。通過對(duì)各種維度的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，將用電特征圖形化，提供明確的數(shù)據(jù)支持，提高銀行用電的決策水平，促進(jìn)銀行節(jié)能減排、安全用電。

3.2 用電數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊

用電數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊的硬件端采用的是終端智能微斷設(shè)備或者用電監(jiān)控主機(jī)。通過終端設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，將用電數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中臺(tái)，通過數(shù)據(jù)展示平臺(tái)將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給決策者。用電數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊主要監(jiān)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(fù)載、線路溫度、能耗、有功無功、漏電、短路、剩余電流、諧波、電弧、開閉狀態(tài)等指標(biāo)。通過一張圖可以實(shí)時(shí)調(diào)取任意一個(gè)支路、總路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的波動(dòng)情況、峰谷值通過曲線圖、折線圖實(shí)時(shí)展示，還可以將歷年的數(shù)據(jù)進(jìn)行拉出對(duì)比展示，給決策者提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、直觀的用電數(shù)據(jù)。

3.3 預(yù)警告警智能分析

預(yù)警告警智能分析系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，即實(shí)時(shí)采集并上傳電氣線路的剩余電流、故障電弧、溫度、電流、電壓、功率等安全狀態(tài)參數(shù)，經(jīng)云平臺(tái)的綜合診斷分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏電、過載、短路、過壓、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(xiàn)對(duì)銀行用電安全監(jiān)測(cè)的透明化管理。對(duì)用電異常情況，進(jìn)行智能分析，分類（外來故障，如過壓欠壓；用電故障，如過流等；平臺(tái)故障，如通信中斷等）進(jìn)行告警報(bào)警。平臺(tái)還設(shè)置預(yù)警信息，鑒于目前大多用戶配備富裕的電容量，雖然電流未過流，但用電超過平時(shí)用電的最高值，分時(shí)段生成預(yù)警信息。

3.4 警情聯(lián)動(dòng)干預(yù)模塊

警情聯(lián)動(dòng)客戶可對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行定時(shí)控制和手動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制、定時(shí)控制開關(guān)、分時(shí)段功率控制、定時(shí)限流等功能，模塊還支持遠(yuǎn)程設(shè)備可定義為可控或者非可控，重要區(qū)域或重要設(shè)備的供電，不允許遠(yuǎn)程控制，確保重要區(qū)域的供電安全。對(duì)網(wǎng)點(diǎn)空調(diào)進(jìn)行遠(yuǎn)程開關(guān)、遠(yuǎn)程調(diào)溫等。

4 銀行智慧用電監(jiān)測(cè)平臺(tái)的應(yīng)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、缺少專業(yè)電力運(yùn)維人員；二是網(wǎng)點(diǎn)工作人員電力知識(shí)甚少，隨意增加線路負(fù)載；三是部分電器陳舊、線路老化，存在回路電弧產(chǎn)生電火花引起火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)；四是網(wǎng)點(diǎn)發(fā)生火災(zāi)、洪災(zāi)后，無法第一時(shí)間對(duì)電力線路斷電處理，存在觸電風(fēng)險(xiǎn)。

4.1.2 解決方案

1）用電分路監(jiān)測(cè)

分時(shí)分區(qū)用電監(jiān)測(cè)管理是根據(jù)營(yíng)業(yè)機(jī)構(gòu)用電各回路用途和負(fù)荷，采取“多回路、小電流”的設(shè)計(jì)原則，將網(wǎng)點(diǎn)回路分為24 h 回路、8 h 工作回路、24 h UPS 回路、8 h UPS 回路和定時(shí)回路5 大類。用電分類監(jiān)測(cè)可以實(shí)現(xiàn)不同回路不同的監(jiān)測(cè)配置，避免正常斷電引起的預(yù)警，實(shí)現(xiàn)分時(shí)分區(qū)用電的個(gè)性化配置與監(jiān)測(cè)。

2）用電線路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警

一是過載監(jiān)測(cè)。根據(jù)線路和接插件標(biāo)稱功率，設(shè)定每條回路預(yù)警和最高負(fù)載值，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)電流監(jiān)測(cè)，判斷是否過載，減少火災(zāi)隱患。

二是異常監(jiān)測(cè)。根據(jù)不同負(fù)載類型和時(shí)段，設(shè)定每條回路電流異常預(yù)警值，當(dāng)電流異常變化達(dá)到設(shè)定值，產(chǎn)生預(yù)警信息。

三是溫度監(jiān)測(cè)。根據(jù)接插件部位或線路溫度，對(duì)過溫現(xiàn)象實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，設(shè)定預(yù)警值，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行預(yù)警。

四是漏電監(jiān)測(cè)。設(shè)定漏電電流預(yù)警值，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到漏電電流高于設(shè)置值時(shí)，進(jìn)行預(yù)警。

五是用電量統(tǒng)計(jì)。對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)線路進(jìn)行用電量統(tǒng)計(jì)，并形成圖或表的形式展示，報(bào)表可以導(dǎo)出。

3）回路電火花和電弧監(jiān)測(cè)預(yù)警

通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流變化，根據(jù)電流強(qiáng)度和高頻率波動(dòng)，判斷是否存在快速連續(xù)性電火花和電弧現(xiàn)象，再根據(jù)設(shè)定預(yù)警自動(dòng)觸發(fā)，防止插座插排及用電設(shè)備出現(xiàn)高強(qiáng)度高頻率打火，避免引發(fā)火災(zāi)，減少火災(zāi)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(diào)、飲水機(jī)、熱水器、電腦等設(shè)備處于無人管理的開機(jī)狀態(tài)；二是違規(guī)用電，隨意接入大功率用電器，導(dǎo)致有的線路超負(fù)荷；三是打印機(jī)等設(shè)備未完全關(guān)閉，設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間的待機(jī)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(jī)結(jié)合管理。針對(duì)各辦公大樓用電存在時(shí)段性和不確定性因素，采用人機(jī)結(jié)合的遠(yuǎn)程用電監(jiān)測(cè)方式。對(duì)機(jī)關(guān)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(guī)劃和部署。對(duì)辦公樓層，采用早上定時(shí)監(jiān)測(cè)是否開啟、晚上定時(shí)監(jiān)測(cè)是否關(guān)閉方式進(jìn)行用電管理。（2）遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)回路。通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)大量開關(guān)的監(jiān)測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)方便查詢當(dāng)前開關(guān)狀態(tài)等，方便集中管理。（3）用電線路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警。實(shí)現(xiàn)過載監(jiān)測(cè)、異常監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、漏電監(jiān)測(cè)和用電量統(tǒng)計(jì)功能。（4）回路電火花和電弧監(jiān)測(cè)預(yù)警斷電功能。（5）配電線路斷電預(yù)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，過流保護(hù)與負(fù)載不匹配、隨意添加負(fù)載、分路引線不規(guī)范、長(zhǎng)期過載、鼠患等是造成安全隱患的主要因素。此外，機(jī)房空調(diào)故障、UPS 故障引發(fā)火災(zāi)的情況偶有發(fā)生，市電斷電預(yù)警信息無法及時(shí)上傳，容易掩蓋潛在案件風(fēng)險(xiǎn)。

4.3.2 解決方案

1）用電分路監(jiān)測(cè)。自助銀行用電可分為照明、空調(diào)、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(jiān)測(cè)，包括自助大廳照明，室外燈箱用電等；二是24 h 監(jiān)測(cè)回路，包括ATM 用電、空調(diào)、UPS 電源等；三是工作聯(lián)動(dòng)回路監(jiān)測(cè)，主要是機(jī)房（加鈔間）照明。

2）智能用電監(jiān)測(cè)。包括過載監(jiān)測(cè)、異常監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、漏電監(jiān)測(cè)、用電量統(tǒng)計(jì)功能，詳見前文。

3）智能空調(diào)運(yùn)行監(jiān)控。空調(diào)根據(jù)環(huán)境溫度變化進(jìn)行啟停工作，重點(diǎn)監(jiān)控該線路狀態(tài)。

4）市電斷電監(jiān)測(cè)。對(duì)市電線路狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)生市電斷電，及時(shí)發(fā)送預(yù)警信息。

5 結(jié)語(yǔ)

本文分別從使用問題、維護(hù)問題、質(zhì)量問題、外部強(qiáng)干擾、管理問題等層面闡述了銀行安全用電的現(xiàn)狀、存在的問題，給出了銀行安全用電的解決辦法，建設(shè)“銀行智慧用電監(jiān)測(cè)平臺(tái)”。文章還提出了“銀行智慧用電監(jiān)測(cè)平臺(tái)”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(yīng)用場(chǎng)景。對(duì)未來銀行安全用電監(jiān)測(cè)的廣泛應(yīng)用起到了示范與引領(lǐng)作用。