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淺析高校實(shí)驗室無(wú)線(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)用電安全系統設計與應用

更新時(shí)間: 2024-06-28   點(diǎn)擊次數: 90次

摘要:高校實(shí)驗室內放置大量實(shí)驗儀器設備,是實(shí)驗人員高度密集的場(chǎng)所之一。實(shí)驗室安全管理是校園安全建設的一環(huán),其中用電安全至關(guān)重要。為此,文中設計一種實(shí)驗室物聯(lián)網(wǎng)用電安全系統,通過(guò)智慧用電物聯(lián)終端和實(shí)驗室用電安全管理云平臺對實(shí)驗室配電柜進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和異常報警,從而及時(shí)、準確地發(fā)現故障隱患。采用大數據分析技術(shù)對實(shí)驗室用電監測數據進(jìn)行多維度分析,提高實(shí)驗室用電安全管理效率。通過(guò)實(shí)際部署應用對系統的有效性進(jìn)行驗證,實(shí)現實(shí)驗室用電安全信息化、智慧化管理。

關(guān)鍵詞:高校實(shí)驗室;用電安全;物聯(lián)網(wǎng);信息化管理;實(shí)時(shí)監測;物聯(lián)終端;數據分析

0引言

實(shí)驗室是高校加深在校學(xué)生對理論課程的理解和培養實(shí)踐動(dòng)手能力的實(shí)驗場(chǎng)地,也是研究人員進(jìn)行科學(xué)研究和相關(guān)實(shí)驗論證的科研場(chǎng)所。隨著(zhù)國內高校辦學(xué)規模的擴張和辦學(xué)水平的提高,實(shí)驗室建設逐漸成為學(xué)校產(chǎn)學(xué)研體系的重要組成部分。實(shí)驗室安全是各項教學(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)驗室實(shí)驗儀器存放安全與否,更關(guān)系到在實(shí)驗室進(jìn)行教研活動(dòng)的師生的人員安全。2019年中國實(shí)驗室發(fā)展大會(huì )中提到:我國高校每年發(fā)生用電安全事故約150起。由此可見(jiàn),構建健全的實(shí)驗室安全管理體系至關(guān)重要。高校實(shí)驗室安全管理大多采用人工巡查等方式進(jìn)行實(shí)驗室安全方面的維護,每間實(shí)驗室配備相應的實(shí)驗室安全管理人員,定期對實(shí)驗室電力設備運行狀況進(jìn)行巡查。上述“人防"方式雖然能從一定程度上保障實(shí)驗室的日常安全運行,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)驗室消防管理存在一定的局限性。

隨著(zhù)現今物聯(lián)網(wǎng)、大數據等新興科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展,高校響應號召,運用現代科技實(shí)現實(shí)驗室信息化、智能化管理勢在必行。本文利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據等技術(shù)對實(shí)驗室用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和系統分析,排查實(shí)驗室用電安全隱患,發(fā)生異常情況及時(shí)報警,實(shí)現信息化條件下的實(shí)驗室用電安全管理工作轉型升級。此舉可以保障實(shí)驗室的財產(chǎn)安全和實(shí)驗人員的人身安全,完善校園信息化安全管理體系,為安全和諧校園建設添磚加瓦。

1高校實(shí)驗室用電安全問(wèn)題分析

1.1不規范用電

實(shí)驗室實(shí)驗人員進(jìn)行教研任務(wù)的不規范用電行為是造成實(shí)驗室火災事故的主要原因之一。近年來(lái),高校逐漸重視對實(shí)驗人員的實(shí)驗室用電安全教育,但在實(shí)驗室飲食、實(shí)驗儀器工作時(shí)無(wú)人在旁值守等安全意識薄弱現象屢見(jiàn)不鮮。除了實(shí)驗儀器,接線(xiàn)板也是實(shí)驗室常見(jiàn)也容易被忽視的用電設備。使用非國標的接線(xiàn)板,將接線(xiàn)板隨意放置于實(shí)驗儀器旁,同時(shí)使用多個(gè)接在同一個(gè)接線(xiàn)板的大功率電器造成接線(xiàn)板過(guò)載等不規范用電行為,都大大增加了實(shí)驗室消防安全隱患。

1.2維護缺失

現如今,高校在實(shí)驗室用電安全方面的科技支撐不足,對實(shí)驗室安全進(jìn)行維護管理時(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)驗室管理人員對實(shí)驗室安全管理重視程度不足,對實(shí)驗室的定期巡查和維護流于形式,缺乏規范有效的監督,缺崗、漏崗現象時(shí)有發(fā)生。實(shí)驗室安全監管人員不能及時(shí)發(fā)現實(shí)驗室內用電安全問(wèn)題,為火情等危險情況的發(fā)生埋下了巨大隱患。另一方面,高校校園中部分老舊實(shí)驗樓用電線(xiàn)路過(guò)于陳舊,電力線(xiàn)路檢修難度大,安全管理人員檢查不到位,極易產(chǎn)生監管死角。一旦用電不慎,極易導致線(xiàn)路短路或線(xiàn)路功率過(guò)大引起火災。


淺析高校實(shí)驗室無(wú)線(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)用電安全系統設計與應用

2實(shí)驗室用電安全管理云平臺

實(shí)驗室用電安全管理云平臺能夠實(shí)現實(shí)驗室用電安全隱患、事故的早發(fā)現、早報警、早補救,全面解決實(shí)驗室用電安全監督難點(diǎn)。云平臺接收、顯示、處理、存儲終端設備動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)上傳的監測數據,且根據設計主要用于智慧用電物聯(lián)終端的接入,但不于此。云平臺不受物聯(lián)網(wǎng)設備類(lèi)型的限制,能夠接入多種物聯(lián)網(wǎng)設備,基于多類(lèi)型標準協(xié)議和API開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足海量設備的高并發(fā)快速接入,實(shí)現對終端設備的實(shí)時(shí)監控、報警推送、數據分析、詳細定位等功能。目前所實(shí)現的主要功能具體如下。

2.1實(shí)時(shí)監控

云平臺實(shí)時(shí)監控智慧用電物聯(lián)終端上線(xiàn)時(shí)上傳各通道數據,生成上線(xiàn)事件推送至云平臺,同時(shí)實(shí)時(shí)推送動(dòng)態(tài)到用戶(hù)Web端。用戶(hù)端可根據物聯(lián)終端所在位置查看每個(gè)終端設備的詳細信息,如設備狀態(tài)、通道數據、所屬類(lèi)別等。云平臺24h監控已上線(xiàn)的物聯(lián)終端狀態(tài),對關(guān)乎實(shí)驗室用電安全的主要因素,如線(xiàn)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(xiàn)監測,上報排查各類(lèi)安全隱患。部分數據監測頁(yè)面如圖5、圖6所示。

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2.2報警推送

當實(shí)驗室的智慧用電物聯(lián)終端發(fā)生告警情況,可通過(guò)Web網(wǎng)頁(yè)、短信、電話(huà)、微信等多種方式將報警通知及報警地址實(shí)時(shí)推送給對應實(shí)驗室管理員,管理員能夠時(shí)間收到報警推送消息,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)驗室生命財產(chǎn)安全。同時(shí),管理員可針對重點(diǎn)監管區域的終端進(jìn)行高優(yōu)先級設置,實(shí)現終端分級管理,設立多道監管防線(xiàn),避免因個(gè)人疏漏所導致的嚴重事故。

2.3數據分析

實(shí)驗室用電安全管理云平臺可以實(shí)時(shí)在線(xiàn)顯示監測線(xiàn)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字化監控,查看實(shí)時(shí)采集的數據信息以及歷史數據曲線(xiàn),并生成統計分析數據表。運用大數據相技術(shù)分析電器設備回路的相關(guān)參數,著(zhù)重于功率、突變電流和箱體溫度等與電氣火災成因有直接關(guān)聯(lián)的參數,按照時(shí)間、地點(diǎn)、實(shí)驗室類(lèi)型進(jìn)行智慧用電物聯(lián)終端告警事件統計,生成實(shí)驗室用電安全隱患分析報告,及時(shí)排查實(shí)驗室用電安全隱患,并適時(shí)進(jìn)行提示。

2.4詳細定位

實(shí)驗室用電安全管理云平臺嵌入GIS系統(地理信息系統),能夠對每一個(gè)實(shí)驗室配置終端設備進(jìn)行定位,并將位置信息添加在終端設備管理詳情頁(yè)。管理員在全景地圖界面能夠直觀(guān)了解到當前地理位置已安裝終端設備位置分布情況,有效解決人力巡檢遺漏問(wèn)題,實(shí)現實(shí)驗室用電安全監管網(wǎng)絡(luò )全面覆蓋,消除安全監控死角。

3.部署應用

實(shí)驗室物聯(lián)網(wǎng)用電安全系統已在山東大學(xué)青島校區的公共(創(chuàng )新)實(shí)驗教學(xué)部署使用,覆蓋各實(shí)驗室,實(shí)現實(shí)驗室用電安全信息化管理。系統的智慧用電物聯(lián)終端及傳感器部署于44個(gè)實(shí)驗室55個(gè)配電箱中,實(shí)驗室用電安全管理云平臺本地部署于的服務(wù)器。通過(guò)開(kāi)通實(shí)驗主任、系統管理員、實(shí)驗室管理員等不同權限的賬號,系統使用人員可以通過(guò)Web端登錄系統,使用系統各項實(shí)驗室用電安全管理功能,使用手機通過(guò)短信、電話(huà)、微信等方式接收實(shí)驗室用電安全事件信息。另外,還專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了大屏信息展示頁(yè)面,應用于監控室大屏,如圖7所示。大屏實(shí)現監控室人員對實(shí)驗室用電安全數據和系統狀態(tài)的監控,以及對外展示等功能。

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系統在已經(jīng)部署應用了三年多時(shí)間,系統整體性能穩定,數據實(shí)時(shí)性強,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)驗室管理員提示漏電、線(xiàn)路過(guò)流、過(guò)壓等情況,輔助排查原因并消除了安全隱患。系統應用以來(lái),記錄和存儲了大量的實(shí)驗室用電安全數據,形成了用電安全電子臺賬,便于管理和調閱;同時(shí)可以成為大數據分析和數據挖掘的數據源,供相關(guān)實(shí)驗和科研項目使用,也可以通過(guò)開(kāi)發(fā),應用實(shí)時(shí)數據和歷史數據進(jìn)一步改進(jìn)和拓展系統功能、提升系統性能。

4. Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

(1)概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數據中臺,建立統一的上下行數據標準,為互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)提供能源物聯(lián)網(wǎng)數據服務(wù)的平臺。用戶(hù)僅需購買(mǎi)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和電腦得到所需的行業(yè)數據服務(wù)。

該平臺提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能,并支持多平臺、多語(yǔ)言、多終端數據訪(fǎng)問(wèn)。

(2)應用場(chǎng)所

本平臺適用于公寓出租戶(hù)、連鎖小超市、小型工廠(chǎng)、樓管系統集成商、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、電力運維等領(lǐng)域。

(3)平臺結構

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(4)平臺功能

  • 電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現對各種監測數據的查詢(xún)、分析、預警及綜合展示,以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現供配電監控系統的遙測'、遙信、遙控控制,對系統進(jìn)行綜合檢測和統一管理;在數據資源管理方面,可以顯示或查詢(xún)供配電室內各設備運行(包括歷史和實(shí)時(shí)參數,并根據實(shí)際情況進(jìn)行日報、月報和年報查詢(xún)或打印,提高工作效率,節約人力資源。

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變壓器監控

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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)現從能源數據采集、過(guò)程監控、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)程有機結合起來(lái),運用的數據處理與分析技術(shù),進(jìn)行離線(xiàn)生產(chǎn)分析與管理,實(shí)現全廠(chǎng)能源系統的統一調度,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,達到節能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

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能耗概況

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  • 預付費管理

1)登陸管理:管理操作員賬戶(hù)及權限分配,查看系統日志等功能;

2)系統配置:對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數進(jìn)行配置;

3)用戶(hù)管理:對商鋪用戶(hù)執行開(kāi)戶(hù)、銷(xiāo)戶(hù)、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢(xún)等操作;

4)售電管理:對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢(xún)等操作;

5)售水管理:對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售水、退水、記錄查詢(xún)等操作;

6)報表:提供售電、售水財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢(xún),本系統所有的報表及記錄查詢(xún),都支持excel格式導出。

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預付費看板

  • 充電樁管理

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),對接入系統的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控,同時(shí)對各類(lèi)故障如充電機過(guò)溫保護、充電機輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營(yíng)的所有功能,包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監控、運營(yíng)分析、基礎數據管理等功能。

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充電樁看板

  • 智能照明

智能照明通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地數據監測,也可以實(shí)現定時(shí)開(kāi)關(guān)策略配置及后臺遠程管理和移動(dòng)管理等,降低路燈設施的維護難度和成本,提升管理水平,并達到一定節能減掛的效果。

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監控頁(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、電氣火災探測器,對引發(fā)電氣火災的主要因素(導線(xiàn)溫度、電流和剩余電流)進(jìn)行不間斷的數據跟蹤與統計分析,并將發(fā)現的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員,指導企業(yè)實(shí)現時(shí)間的排查和治理,達到消除潛在電氣火災安全隱患,實(shí)現“防患于未然"的目的。

  • 智慧消防

通過(guò)云平臺進(jìn)行數據分析、挖掘和趨勢分析,幫助實(shí)現科學(xué)預警火災、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責任監管等目標。原先針對“九小場(chǎng)所"和?;飞a(chǎn)企業(yè)無(wú)法有效監控的空白,適應于所有公建和民建,實(shí)現了無(wú)人化值守智慧消防,實(shí)現智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統化"、用電管理“精細化"的實(shí)際需求。

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