淺談銀行智慧用電監(jiān)測平臺的設(shè)計與研究

安科瑞 陳聰

摘要：設(shè)計了一套基于大數(shù)據(jù)的銀行智慧用電平臺，該平臺可以對銀行的電力數(shù)據(jù)進行監(jiān)測和管理，對辦公樓、網(wǎng)點、自助銀行的安全用電進行全天候不間斷實時監(jiān)測，對檢測數(shù)據(jù)進行顯示、統(tǒng)計和分析，對發(fā)生用電不安全情況時及時進行報警通知和處理。

關(guān)鍵詞：節(jié)能減排；安全用電；大數(shù)據(jù)；智慧用電

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，也帶來火災(zāi)危害。據(jù)應(yīng)急管理部消防救援局統(tǒng)計，2020年全國共接報火災(zāi)25.2萬起，電氣類原因繼續(xù)強力影響火災(zāi)走勢，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%。當(dāng)前，在金融機構(gòu)火災(zāi)中，電氣火災(zāi)已經(jīng)成為消防防控重點，電氣也成為是金融網(wǎng)點發(fā)生火災(zāi)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)展和營業(yè)場所自身功能性的不斷擴展，用電設(shè)備和用電量與日俱增，而網(wǎng)點對電氣設(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。營業(yè)場所內(nèi)用電設(shè)備急增，如辦公電腦、粉碎機具、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)備機具等，由于用電回路沒有計量設(shè)施，用電設(shè)備加載在線路上時隨意性較強。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，實際負(fù)載會降低到多少，還能不能負(fù)載該設(shè)備一概不知；空氣開關(guān)跳閘時，對于是負(fù)載過大，是漏電保護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的問題。

2.2維護問題

維護問題主要體現(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)線來接入強電設(shè)備，而這些線材根本不是強電所能使用的。

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)備長期在線，老化加快，易造成火災(zāi)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。電氣線路中存在隱患，如室外插座未做防水處理，室內(nèi)穿線未強弱電分開或強電線路未穿管防護被鼠咬至短路等，閃電、地震、鼠患、線路雨淋水浸作為外界強干擾誘因，引起電氣類的火災(zāi)。

2.5管理問題

管理問題主要體現(xiàn)在非營業(yè)時間，非在用線路未斷開供電。非營業(yè)時間，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，更是安全隱患。據(jù)抽樣統(tǒng)計，非24h用電的回路占到網(wǎng)點總通電回路的70%以上，比重較大。如能在非營業(yè)時間，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(shù)據(jù)采集傳輸層、微服務(wù)機構(gòu)數(shù)據(jù)中臺服務(wù)層、云平臺與大數(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)，通過算法模型進行數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)挖掘分析，終通過圖表化展現(xiàn)出來，是用電決策的客觀評測和改造規(guī)劃的參考。本項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)計分析、各分支機構(gòu)的功能分析。通過對各種維度的數(shù)據(jù)進行綜合分析，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。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，通過數(shù)據(jù)展示平臺將數(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)。通過一張圖可以實時調(diào)取任意一個支路、總路的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的波動情況、峰谷值通過曲線圖、折線圖實時展示，還可以將歷年的數(shù)據(jù)進行拉出對比展示，給決策者提供實時、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)支持實時在線監(jiān)測，即實時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)云平臺的綜合診斷分析，及時發(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，隨時隨地實現(xiàn)對銀行用電安全監(jiān)測的透明化管理。對用電異常情況，進行智能分析，分類（外來故障，如過壓欠壓；用電故障，如過流等；平臺故障，如通信中斷等）進行告警報警。平臺還設(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，但用電超過平時用電的高值，分時段生成預(yù)警信息。

3.4警情聯(lián)動干預(yù)模塊

警情聯(lián)動客戶可對遠(yuǎn)程設(shè)備進行定時控制和手動控制，實現(xiàn)實時遠(yuǎn)程控制、定時控制開關(guān)、分時段功率控制、定時限流等功能，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。對網(wǎng)點空調(diào)進行遠(yuǎn)程開關(guān)、遠(yuǎn)程調(diào)溫等。

4銀行智慧用電監(jiān)測平臺的應(yīng)用

4.1營業(yè)網(wǎng)點用電管理

4.1.1用電管理難點

營業(yè)網(wǎng)點在用電管理方面主要存在以下難點：一是網(wǎng)點眾多、地域分散、缺少專業(yè)電力運維人員；二是網(wǎng)點工作人員電力知識甚少，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；四是網(wǎng)點發(fā)生火災(zāi)、洪災(zāi)后，無法一時間對電力線路斷電處理，存在觸電風(fēng)險。

4.1.2解決方案

1）用電分路監(jiān)測分時分區(qū)用電監(jiān)測管理是根據(jù)營業(yè)機構(gòu)用電各回路用途和負(fù)荷，采取“多回路、小電流”的設(shè)計原則，將網(wǎng)點回路分為24h回路、8h工作回路、24hUPS回路、8hUPS回路和定時回路5大類。用電分類監(jiān)測可以實現(xiàn)不同回路不同的監(jiān)測配置，避免正常斷電引起的預(yù)警，實現(xiàn)分時分區(qū)用電的個性化配置與監(jiān)測。

2）用電線路實時監(jiān)測預(yù)警一是過載監(jiān)測。根據(jù)線路和接插件標(biāo)稱功率，設(shè)定每條回路預(yù)警和高負(fù)載值，系統(tǒng)根據(jù)實時電流監(jiān)測，判斷是否過載，減少火災(zāi)隱患。二是異常監(jiān)測。根據(jù)不同負(fù)載類型和時段，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。根據(jù)接插件部位或線路溫度，對過溫現(xiàn)象實時監(jiān)測，設(shè)定預(yù)警值，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測溫度達(dá)到設(shè)定值時，進行預(yù)警。四是漏電監(jiān)測。設(shè)定漏電電流預(yù)警值，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到漏電電流高于設(shè)置值時，進行預(yù)警。五是用電量統(tǒng)計。對每個監(jiān)測線路進行用電量統(tǒng)計，并形成圖或表的形式展示，報表可以導(dǎo)出。

3）回路電火花和電弧監(jiān)測預(yù)警通過實時監(jiān)測電流變化，根據(jù)電流強度和高頻率波動，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)警自動觸發(fā)，防止插座插排及用電設(shè)備出現(xiàn)高強度高頻率打火，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

辦公大樓在用電管理方面主要存在以下難點：一是下班后忘記斷電，如空調(diào)、飲水機、熱水器、電腦等設(shè)備處于無人管理的開機狀態(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；三是打印機等設(shè)備未關(guān)閉，設(shè)備長時間的待機將耗去大量的電能；四是缺乏技術(shù)手段進行常態(tài)化的安全用電檢查、管理。

4.2.2解決方案

1）人機結(jié)合管理。針對各辦公大樓用電存在時段性和不確定性因素，采用人機結(jié)合的遠(yuǎn)程用電監(jiān)測方式。對大樓低層的營業(yè)網(wǎng)點（營業(yè)室），按照前述網(wǎng)點用電管理方式進行規(guī)劃和部署。對辦公樓層，采用早上定時監(jiān)測是否開啟、晚上定時監(jiān)測是否關(guān)閉方式進行用電管理。

2）遠(yuǎn)程監(jiān)測回路。通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對大量開關(guān)的監(jiān)測，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。

用電線路實時監(jiān)測預(yù)警。實現(xiàn)過載監(jiān)測、異常監(jiān)測、溫度監(jiān)測、漏電監(jiān)測和用電量統(tǒng)計功能。

3）回路電火花和電弧監(jiān)測預(yù)警斷電功能。

4）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

在離行式自助銀行中，過流保護與負(fù)載不匹配、隨意添加負(fù)載、分路引線不規(guī)范、長期過載、鼠患等是造成安全隱患的主要因素。此外，機房空調(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(jiān)測。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：一是定時回路監(jiān)測，包括自助大廳照明，室外燈箱用電等；二是24h監(jiān)測回路，包括ATM用電、空調(diào)、UPS電源等；三是工作聯(lián)動回路監(jiān)測，主要是機房（加鈔間）照明。

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

3）智能空調(diào)運行監(jiān)控?？照{(diào)根據(jù)環(huán)境溫度變化進行啟停工作，重點監(jiān)控該線路狀態(tài)。

4）市電斷電監(jiān)測。對市電線路狀態(tài)進行實時監(jiān)測，一旦發(fā)生市電斷電，及時發(fā)送預(yù)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瀏覽器、APP、微信小程序、微信公眾號等方式訪問所有軟件功能。平臺能夠?qū)﹄妷?、電流、溫度等進行實時監(jiān)測并進行數(shù)據(jù)分析。更可接入煙感，攝像頭和故障電弧等其他傳感器。對被保護線路的過壓、過載、過流、過溫、欠壓、設(shè)備不在線等情況進行預(yù)警。在發(fā)生報警后，系統(tǒng)能通過短信、郵件、APP推送、微信小程序推送、微信公眾號推送、釘釘推送、語音外呼、語音播報通知等方式提醒相關(guān)人員；系統(tǒng)能對采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析、排名等,并且實現(xiàn)了報警處理流程的閉環(huán)操作。平臺可進行大數(shù)據(jù)分析，生成對應(yīng)項目的用戶報告，為領(lǐng)導(dǎo)制定電氣安全整頓計劃和能耗節(jié)約方案提供依據(jù)和參考。平臺擁有以下功能

1）數(shù)據(jù)監(jiān)控

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

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

針對8小時和定時回路，可設(shè)置上下班時間來判斷回路的工作狀態(tài)。在上班時間，即工作狀態(tài)下，出現(xiàn)以下問題要報警：漏電越限、超溫、過壓、欠壓、過流、過載（功率）、故障電弧報警、開入信號動作、溫濕度信號越限。在下班后，即非工作狀態(tài)下，監(jiān)測回路還在用電，會有下班有電報警提醒。考慮到加班或者臨時調(diào)整時間，可設(shè)置對應(yīng)的延時時間。上下班時間也可以根據(jù)各網(wǎng)點需求進行設(shè)置針對每個回路，可以查看各個回路的實時電參量，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，門禁可通過開關(guān)量進行報警

2）實時監(jiān)控

配電圖顯示各回路的開關(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(xì)運行參數(shù)查詢。

3）電參量報表

電參量報表頁面用戶可以查看各個區(qū)域設(shè)備的電參量報表，可以通過切換時間和調(diào)整電參量顯示查看采集間隔運行參數(shù)和電能抄表的實時值及大值、小值、平均值行統(tǒng)計，也支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)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，分派，處理，查看過程。形成一個閉環(huán)，方便客戶追蹤整個流程。

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

5）能耗頁面

能耗分析包括能耗概況，同比分析，環(huán)比分析，能耗報表，復(fù)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(yīng)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。

可以逐年查看各個月份的能耗和同比能耗，并以曲線和報表的形式展示，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(yīng)的環(huán)比能耗，并以曲線和報表的形式展示，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探測器的用能報表，如圖所示。

復(fù)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。

電能報表頁面可查看設(shè)備電能報表數(shù)據(jù)，用戶可以選擇一個時間段查看設(shè)備的用能情況，也可以分別選擇兩個時間段，查看同設(shè)備不同時間段的用能情況，如圖所示，也支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出。

6）電能質(zhì)量

電能質(zhì)量包括諧波監(jiān)測和三相不平衡度等功能。

諧波監(jiān)測滿足進線、大功率整流設(shè)備、變頻設(shè)備、光伏發(fā)電輸出等電壓、電流進行在線諧波頻譜分析，支持對諧波進行逐日、逐月、逐年報表匯總，或自定義時間段查詢功能，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(dāng)天的三相電流和三相電壓的曲線圖，并對應(yīng)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(shè)備通訊狀態(tài)等功能。

巡檢計劃點擊菜單中的巡檢計劃，進入對應(yīng)的頁面，對相關(guān)的巡檢計劃進行查看工單，切換日期來查詢所要預(yù)覽的數(shù)據(jù)，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)的巡檢進行查看，如圖所示。

缺陷記錄頁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、區(qū)域位置、發(fā)現(xiàn)時間、負(fù)責(zé)人、執(zhí)行人、消缺期限等信息，記錄了各個消防設(shè)備和消防設(shè)施存在的缺陷信息，如圖所示。

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

培訓(xùn)記錄頁面展示了關(guān)聯(lián)項目下的培訓(xùn)內(nèi)容，用戶可以看到培訓(xùn)記錄的完成情況，如圖所示。

還可以通過點擊查看按鈕彈出閱讀界面，在規(guī)定的時間內(nèi)完成閱讀，如圖所示。

通過培訓(xùn)內(nèi)容手動考試內(nèi)容，用戶針對考試內(nèi)容形成考試記錄。

通過對項目、探測器ID以及想要查詢的設(shè)備來進行查詢，對現(xiàn)有項目下設(shè)備的通訊狀態(tài)數(shù)據(jù)進行匯總羅列展示，包括顯示設(shè)備當(dāng)前的通訊狀態(tài)等，如圖所示。

分析報告根據(jù)用戶的周期、項目、時段等篩選生成報告摘要、統(tǒng)計清單、設(shè)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(tǒng)APP，方便用進行項目查詢、報警、故障查詢，實時監(jiān)控數(shù)據(jù)查詢，復(fù)位及控制操作，探測器詳細(xì)信息查詢等功能。

6 產(chǎn)品選型方案

7結(jié)語

本文分別從使用問題、維護問題、質(zhì)量問題、外部強干擾、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)測平臺”。文章還提出了“銀行智慧用電監(jiān)測平臺”在銀行用電的營業(yè)網(wǎng)點用電管理、辦公大樓用電管理、自助銀行用電管理3種應(yīng)用場景。對未來銀行安全用電監(jiān)測的廣泛應(yīng)用起到了示范與作用。

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