依托现代技术构建新型电气安全管理系统

熊橙梁　杨奇　马昕　彭浩明

[摘要] 针对我国烟草行业当前电气安全所面临的严峻形势，深入研究和分析其原因，提出了具有创新价值的早期预警+柔性引导+立体管理的全新理念，并基于物联网和智能化技术建立相应的电气安全预警评价管理系统，以此拉近楼宇低压配电网络和电气安全管理人员之间的距离，达到从根本上降低电气安全事故发生率的作用。项目已在长沙市烟草系统全面实施，完全达到预期的设计效果。

[关键词] 电气安全； 早期预警； 柔性引导； 立体管理

[中图分类号] F272.7 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2013）06- 0063- 03

1 背 景

随着我国经济建设的迅速发展，各类电器在人们的生产、生活中起着越来越重要的作用。随之而来的则是用电量的急剧上升和用电环境的日趋复杂，电气安全事故隐患随之增多，用电安全的状况极为严峻。烟草行业也不例外，且因其行业特点，电气安全要求更高。

近年中消协联合国家标准化委员会、中国家电研究院和中国家电行业协会对包括华东地区在内的20多个城市展开了用电环境抽样调查。在2 386个被调查的对象中，用电环境安全合格的仅为576个，其余1 810个都存在不同程度的安全隐患，比例高达75.9%。另一方面，有统计资料表明，我国的用电死亡人数是发达国家的20～30倍；我国电气火灾，占整个火灾比例已超过30% ，而发达国家为2%。

2 事故的成因

安全原理指出：在某种情况下，事故是否发生以及可能造成的后果具有极大的偶然性，但都有深刻的原因。这些原因包括直接原因和间接原因。事故是社会因素、管理因素和生产中的危险因素被偶然事件触发造成的后果，这便是综合论事故模式的基本观点。楼宇低压配电网络的安全体系中，物质的（显性的）以及人为的（隐性的）原因构成了安全评价中的危险因素的两个重要方面。

2.1 显性因素

电气设备、电气线路和突发事件是影响电气安全主要的显性因素。

（1） 电气线路：电气线路在长期使用的过程中，因线路老化、负荷增长等因素，造成负荷能力下降、漏电增加以及接触不良等状况，形成电气安全隐患。

（2） 电气设备：电气设备种类繁多，且往往临时采购，性能难以严格保障。另一方面，电气设备的安全性能将随时间逐渐下降，造成漏电超标、负荷超标或者开机时过载等状况，形成电气安全隐患。

（3） 突发因素：由各种意外原因（如鼠患、蚁患等）引发的诸如短路、过载、过压欠压、缺相、雷击、静电是引起电气安全事故的外部突发因素。

2.2 隐性（人为）因素

深入研究各类电气安全事故就会发现，几乎所有电气安全事故的背后总能从以下几个方面找到人为因素的痕迹：

（1） 在人们的日常用电过程中，存在种种不良用电习惯，例如：不及时关闭电源；擅自使用大功率电气设备，如烤火炉、电热水器或大功率照明灯具等；甚至私拉乱接、屏蔽安全装备等现象也时有发生。

（2） 在用电管理过程中，由于现有的电气安全装备无法早期发现隐患，并及时、直观地向管理人员呈现，因此存在处置不及时，小的安全问题经过日积月累逐渐演变成安全事故。

（3） 由于电气安全事故属于低概率事件，人们总认为现有安全措施已经做够，也从未亲眼见到过重大电气安全事故的发生，且现有电气安全已有漏电开关及空气开关等，还有定期的巡检等措施，逐渐认为这些措施已经将安全装进了保险箱，开始产生麻痹、侥幸等心理，造成电气安全事故越来越多发和严重，其案例比比皆是，触目惊心。

2.3 事故的规律

事实上，电气安全事故的发生有其自身固有的规律。① 电气安全事故由初期的隐患到最终爆发存在一个渐进的过程，早期关注隐患，可以预防恶性事故发生； ② 电气安全事故发生的时间不可预测，往往发生在随机的瞬间，巡检不能保证及时告警，需进行常态化监测； ③ 电气安全事故往往发生在不经意的部位，越是认为安全的场所事故越是容易发生，应对各类楼堂管所进行全面监测，不留死角。

2.4 现存的问题

2.4.1 硬件装备

现有的电气安全硬件系统存在诸多问题。比如：漏电、空气开关只能监测固定门限、不能联网远传相关数据，不利于管理；电气火灾监控系统的门限可调，但如何调又无法确定标准，监测参数少，且有闲置之嫌。

现有措施的片面性无法适应现在的用电安全需要，除此之外，技术系统与“人”之间存在距离，孤立的设备/系统由于表现不直观、反馈不及时，不能与用电的主体——人紧密结合，也是安全事故得不到根本遏制的重要因素。

2.4.2 管理方法

从管理的角度看，目前各企事业单位所普遍采用的电气安全管理方法有安全检查表法、预先危险分析、事件树分析法（FTA）、故障类型及影响分析法（FMEA）、模糊综合安全评价法。

但这些方法存在一个普遍的问题：所有过程不能与技术系统融合，全部需要人工操作，数据录入、事件分析、权重评估等工作量巨大且主观因素影响严重，造成效率低下，可操作性差，容易流于形式，难以落实到具体的管理行为中。

3 解决方案

3.1 发展趋势

面对新形势下的安全用电问题国家领导人在各种场合多次强调指出：“处理重大事故要做到预防重于救灾，坚持‘四个不放过原则遏制和处理重特大事故，并要求各地建立完善灾害预防机制，强调要将灾害预防等科技知识纳入国民教育范畴” 。

国外先进国家的用电量是中国的若干倍，电气安全事故保持相当低的水平，根本原因就是这些国家安装了类似电气安全管理系统，如：日本1978年强制推行电气火灾监控系统，其电气火灾占总火灾的比例从20世纪80年代的30%下降到了目前的2%左右。

3.2 优秀的管理

全球有许多知名的企业都建立了符合自己行业特征的安全管理体系，来实现安全管理运营。其中比较成熟的公司有杜邦公司，其安全管理分为风险控制（工艺风险）与文化建设（行为安全）两个大方面（如图1所示）。

这些先进管理方法的根本在于制订、推进并最终形成企业安全文化。只有深入骨髓的安全文化，才能将安全管理体系与“人”融为一体，进而从根本上提高设施、环境、资源和人员等各个方面的安全管理水平。

3.3 全新的理念

在这样的思路指导下，针对现有问题，湖南林泽科技发展有限公司充分利用自身团队在现代通信技术、计算机技术（神经网络、模式识别、数据库技术等）、物联网（有线/无线）和泛在终端技术、现代传感与数据处理技术等方面的技术积累，在国内外首倡“早期预警+柔性引导+立体管理”的电气安全管理新理念，并通过实时化、网络化、智能化的电气安全预警评价管理系统，构建全天候、全过程、全方位的电气安全综合管理新模式，实现技术系统与“人”之间的有机融合，达到从根本上遏制电气安全事故的目的。

3.3.1 早期预警

所谓早期预警就是24小时不间断地监测楼宇低压配电系统中各类电气安全元素，包括各节点的漏电流、电流、电压、相位、烟尘等参数，并基于智能化的数学模型，分析各类隐患，监测电气系统中的突发事件（如短路、过载、过欠压、缺相等），电气线路的安全状况（如线路老化、漏电、接触不良等），电气设备的安全性能（如设备过流、漏电及过冲击等），检查用户是否使用非法电气设备、是否按时关闭电气设备等，对电气安全事故进行预防。

基于技术系统全天候的自动化监测，很好地解决了安全检查表法大量数据自动录入问题。并且通过建立基于预先危险分析、事件树分析法（FTA）、故障类型及影响分析的数学模型，解决了电气安全事件分析过程中的准确度问题。

3.3.2 柔性引导

影响电气安全的根本因素是人，任何电气安全管理的方法如果不考虑人的因素都是不彻底的。而人的因素又是最抽象和最复杂的管理元素，传统的刚性管理并不能彻底解决针对人的管理问题，和谐社会的建设和国内外先进的经验告诉我们，刚性的管理必须结合柔性的关怀才能取得接近预期的效果。

为此，系统以“自录入的用电安全模糊综合评价模型”为基础，按照绿蓝黄橙红5个级别，分别评定电气线路各分支、各重点电气设备以及用电和管理人员的电气安全等级，并且，以此为基础，进一步综合评价房间、楼层、楼栋甚至整个区域的电气安全等级（见图2），以此实现直观和柔性的引导，督促用电人员和管理人员改善行为习惯，实现技术系统与影响电气安全的根本要素——“人”之间的有机结合，达到从根本上改善电气安全状况的目的。

3.3.3 立体管理

电气安全状况的预测和分析结果，通过泛在智能终端，如手提计算机、台式计算机、智能手机、PDA等，结合相关专家知识库，第一时间向相关人员发起警示，警示信息包括事件类型、位置、危害程度以及建议处置方案等。相关人员必须立即采取相应措施处理突发事件和安全隐患，并及时向系统登记处置结果，否则系统将发起向上级管理人员的二次警示。相关管理人员也可以通过这些泛在终端及物联网系统，在任何时间、任何地点，实现对任何目标（如节点）的立体化管理。

4 目的及意义

电气安全早期预警、柔性引导、立体管理的理念，在全国属于首创，且目前在国外也未发现有用类似理念和技术解决电气安全问题的产品或报道。项目的技术系统和管理理念已在长沙市烟草系统全面实施，系统运行过程中发现了诸多电气安全隐患，有效地促进了长沙市烟草系统的电气安全管理水平的提高，完全达到了项目预期的设计效果。项目的高新技术特征，符合中烟集团的创新理念和要求，可以让先进的科学成果更好地服务于湖南中烟的整体建设。同时也符合国家安全生产领域整体发展方向，有利于从根本上改善我国烟草行业电气安全事故的发生率，使广大人民群众的生命财产获得更多的保障，对国家安全生产起到积极作用，有利于社会和谐稳定，为我国国民经济发展做出积极的贡献。

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