无人值守变电站消防智能管控系统研究设计

2020-12-04王文杰孙笑非

数字通信世界 2020年11期

宋鹏，王文杰，周信，孙笑非

（宁波供电公司，浙江宁波，315000）

1 无人值守变电站的消防智能化

随着信息化技术的高速发展，消防工作中信息化参与程度与应用水平也在逐步推进中。将信息技术引入消防工作，使之跟上时代步伐，更好地服务于社会大众，是消防工作的必然趋势。变电站是电压转换的场所，是将电力输送给低压电终端用户的“最后一公里”路径，变电站的稳定高效运行为区域居民的生活生产提供重要保障，一旦出现消防事故，则对区域社会经济发展产生危害。

随着市场经济的进步和科学技术的发展，很多变电站都实行了无人值班制度，无人值守变电站为供电工作带来便捷的同时，也为消防工作带来挑战。以信息化技术为抓手，结合变电站的无人值班制度和现代化管理制度，构建消防智能管控应用系统，有效提升消防减灾救灾能力和水平，对无人值守变电站消防管理具有重要意义。

2 消防管理需求分析

2.1 健全变电站消防安全机制

明确消防安全责任人：变电站的正常运行责任重大，变电站消防安全业务需设立完善的消防安全责任制度，以此提高变电站工作人员的责任意识和安全意识，确保工作人员遵守消防安全规定，消除变电站的安全隐患，避免安全事故的发生。

（1）建立消防安全预案：落实消防工作“预防为主，防消结合”的基本原则，应对突发的火灾事故，制定消防安全应急预案。明确组织机构、接警程序、应急疏散、采取措施等信息，以备系统化、结构化分解实施。

（2）建立日常维保工作机制：变电站设备众多，任何环节或设备出现安全隐患都可能产生严重影响，建立日常维保工作机制，明确变电站的消防主体责任人、消防责任并且安排专门的人员进行每日的检查与管理，梳理相关隐患缺陷，核对专项排查结果，确保运维责任逐项落实到人，有效的维保机制是变电站安全和稳定的重要保障。

2.2 完善火灾感知预警手段

通过视频监控、红外温感、烟感等技术完善火灾感知手段，实现变电站内消防告警、灭火系统、视频监控系统、环境监测等有机地结合，及时识别火情，并发送火警信息，通过多源监测设备进行预警分析，避免漏报，错报情况的发生，减少火警处理时间，实现高效响应，提高消防预警效益，为无人值守变电站提供消防智能分析和决策辅助。

2.3 优化消防管控调度体系

火情的监测、预警仅为消防处置的第一步，利用现有的监测数据和消防力量信息优化管控调度体系是亟需解决的问题。火灾的发生及后续处置与变电站自身的基础信息、消防灭火设备情况、周边消防力量及消防物资配置情况，当前的地区自然条件、气象条件等信息均有关联，挖掘关联数据的内在联系，优化管控流程化体系，对数据进行实时动态监管，对处置情况进行跟踪及反馈优化，实现消防管控智能化水平。

3 系统架构分析

基于物联网的无人值守变电站消防智能管控系统由智能感知终端实现信息采集、火灾识别，经通信链路传输至管控平台，系统物理网络结构示意图见图1。

图1 系统网络结构示意图

管控平台基于J2EE技术体系框架进行设计开发部署，采用SOA架构分层设计，总体架构包括基础设施层、数据层、支撑层、应用层及标准规范体系、安全管理系统。系统总体架构如图2所示。

图2 无人值守变电站消防智能管控系统总体架构

基础设施层：通过采集消防业务数据、部门共享数据、第三方平台数据、物联网数据等，形成“智慧消防”大数据源。

数据资源层：针对采集的原始数据，经过比对、过滤、整理等大数据处理，建成各类基础数据库、主题数据库形成数据集市。

应用支撑层：建设统一用户权限管理、业务流程管理、电子地图基础服务、企业服务总线、短信服务、日志服务、文件服务等系统，为平台建设提供技术支撑。

应用层：建设智慧火灾防控体系、智慧灭火救援体系、智慧社会联动体系和智慧公共服务体系的多个应用系统，形成“智慧消防”云平台，满足火灾防控、灭火救援、社会联动、公共服务需要。由消防管控系统实现消防设施运行监视、火灾报警、远程控制、消防调度及信息管理等功能。

用户层：面向消防主管部门、行业管理部门、政府部门、社会单位、公众等用户提供基于电脑、移动终端的各类业务应用。

体系保障：加强信息安全体系和技术标准体系建设，切实为平台建设和运行提供安全保障和标准。

4 智能管控系统研究设计

4.1 变电站自动化消防子系统

变电站自动化消防子系统实现火灾识别、灭火作业及信息上报功能。

4.1.1 火灾识别

有别于传统的变电站人工消防作业模式，利用视频监控、红外温感、烟感等技术，实现变电站火灾火警的自动识别，及时发现火灾情况，进行火灾报警，并在一定条件下，触发自动灭火设置。

4.1.2 灭火作业

变电站自动喷淋系统若发生误动现象，将对变压器等设备带来不良后果，故变电站消防设备采取自动和手动相结合的方式进行灭火作业。火灾识别系统识别到火情后，进行火警报送，消控值班人员接收到火警后，通过监测系统进行确认，然后通过远程手动方式，启动灭火设备进行作业；若火警响应时间超过一定阈值或多个火警监测信源同时发生火警报警时，可由系统启动自动灭火设备进行灭火作业，及时处置，提高消防灭火效率。

4.1.3 信息上报

变电站建设有视频监控，温感、烟感、灭火设备运行监测等设备，对实时监控的画面、火警信号、照明设备、灭火设备工作情况、故障信息进行上报，实现全方位的物联信息感知，消控室消防管控平台对相关上报信息进行解析入库，并通过数据服务进行数据频次和数据质量的监测分析，确保后台及时接收高质量监测信息，实时动态感知无人值守变电站消防态势，为人工消防管控决策调度提供依据。

4.2 消控室消防管控子系统

消控室消防管控子系统实现运行数据监控及可视化展示、火灾报警提示、远程控制、消防任务及资源调度、系统管理功能。

4.2.1 运行监控

变电站前端设备建设有视频监控，温感、烟感、灭火设备运行监测等设备，设备监测数据为消控室消防管控管理人员提供数据支撑。在消控室的管控子系统上，管理人员可实时查看相关设备的运行数据，并查询历史数据，进行多源数据比对分析，通过可视化图表形式对各类消防设备的运行状态进行直观的监测和展示，动态分析实时消防情势。

前端感知设备数据由于设备老化，网络故障等原因，可能会发生误报、漏报等情况，构建监视数据管理服务，对数据报送频次进行监控，通过多源数据比对对数据质量进行分析，确保前端设备运行稳定，构筑变电站消防工作的第一道防火墙。

4.2.2 火灾报警

系统通过声音提示，光标闪烁，短信、电话告警等不同表达方式，结合图表等展示方式对监视内容进行实时状态、过程时序、极值、超限等信息的展示查询及分析，为人工消防管控决策调度提供依据。

根据结构化消防预案信息，在系统中自动判断触发的火警级别及预案中下一步应急响应作业指令，并在页面中进行展示，由消防管控工作人员进行指令确认及执行。相关火警预案信息及响应动作同时发送短信信息给相应的责任单位和关联责任人手机上，为后面消防协同指挥调度提供便捷。

4.2.3 远程控制

当无人值守变电站发生火情时，火灾识别系统将发出火警告警信息。消控室值班人员消防管控系统接收到火警后，通过网络进行远程控制，实现灭火消防作业。消防设备可进行现地操作和远程操作，其中现地操作具有较高权限，当消防管控系统通过网络与操作权限口令取得较高权限时，即可在系统中进行远程灭火作业。远程控制子系统可控制前端灭火设备作业，同时系统建立事件响应操作库，对前端视频监控系统、温感、烟感、设备操作系统相关数据同步，自动进行事件编号，对整个消防灭火救援作业过程进行监测跟踪记录，以备灾后进行过程分析，优化消防作业实施。

4.2.4 消防调度

供电公司一般管理多个变电站，消防管控系统同时对多个变电站进行消防管理，实现监视、预警、控制、调度为一体的管控体系。消防调度是对消防力量进行的组织、安排、调配的过程，变电站自动化消防系统可在现场或远程控制进行消防作业，同时需消控工作人员根据预案进行结构化消防应急响应，科学调度消防力量和消防物资，调度系统可根据各处消防力量和消防物资分布，进行应急调度，通过系统进行调度配置，同时系统对各个责任人发出调度通知短信，基于移动端GPS位置信息进行调度配置执行跟踪。有效提升消防应急响应效率，提高消防救援灭火效益。

4.2.5 信息管理

系统实现对各类传感器、消防控制设备基础信息，维保台账的管理，对设备型号、位置、安装年份、维保频次、维保历史记录等信息进行精细化管理，夯实变电站无人值守工作基础。同时在系统中对系统登录、远程控制的权限和账户进行管理，确保系统安全。