某三甲医院变电所综合监控系统设计探析

孟 陈 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230031）

1 概述

医院建筑作为重要的公共建筑，有大量涉及患者生命安全的场所如急诊抢救室、血液病房的净化室、产房、早产儿监护室、重症监护室、手术室、术前准备室、术后复苏室、麻醉室、心血管造影检查室等，由于其特殊性，供电和电能质量方面具有较高的要求，也对医院配电系统的运营和管理提出了更高的要求，切实确保医院用电的连续性和安全性。

2 项目概况

本项目为三甲医院，属于一类高层建筑，占地21.3hm,规划设计方案设置床位1477张，总建筑面积22.58万m，包括急（门）诊大楼、住院北楼、住院南楼、行政科研楼、公共卫生临床中心（传染病医院）、地下停车场及人防设施。本项目共设4座变电所，其中总变电所2座，1#总变电所位于公共卫生临床中心的一层，10kVA高压柜18台，低压柜20台，变压器安装总容量为2500kVA；2#总变电所位于行政科研楼的负一层，10kVA高压柜19台，低压柜17台，变压器安装总容量为1800kVA。设分变电所2座，1#分变电所位于住院南楼的负一层地库，10kVA高压柜17台，低压柜62台，变压器安装总容量为8500kVA，2#分变电所位于住院北楼的负一层地库，10kVA高压柜15台，低压柜51台，变压器安装总容量为7200kVA，变压器安装总容量为20000kVA。变电所的监控管理中心设在1#分变电所的值班室。

3 系统组成

变电所综合监控系统主要由视频监控系统、安全防范系统、综合监管平台、网络传输系统等构成。根据变电站综合监控系统的硬件组成，同时结合变电站综合监控应用的实际需求与特点，将整个变电所综合监控系统分为3个系统层次，即现场设备层、网络通讯层、监控管理层，层与层之间采用标准的协议进行通讯。系统结构如下图所示。

3.1 现场设备层

现场设备为整个系统的最前端，属于系统底层部分。各个变电所内的综保、电力仪表等电力设备均带有网络接口，用以采集各种电力信息；根据变电所面积大小配置不同数量的温湿度传感器和烟雾传感器，电缆沟的各个进出线处配置一个水浸传感器，用以采集各种环境信息；变电所集水坑的水泵配置水泵控制器，送排风机配置风机控制器，用以实现各个动力的智能控制；各个变电所内出入口及配电柜前后均配置摄像机、变电所内出入口配置门禁，用以采集变电所的动态信息。变电所内的各种信息

数据通过通讯管理、协议转换，数据处理等功能，构建稳定、可靠、安全的现场设备层，并通过通讯总线，将数据传输到网络通讯层中。

系统结构图

3.2 网络通讯层

网络通讯层主要包括通讯管理机和网络交换机，通过有线无线等网络方式，将数据集中采集到通讯管理机或者智能网关，利用互联网或者无线网络直接上传数据到数据服务器，进行数据汇总、计算、分析及展示。

网络通讯层实现了现场设备层与监控管理层的网络连接，负责数据的网络传输与处理，采集现场设备层的数据，并通过网络上传到监控管理层，或转发监控管理层的召唤、控制等命令，实现远方控制与监测，起到数据中转的作用。

3.3 监控管理层

1#分变电所的值班室作为整个综合监控系统中心，采用变电所动力环境集中监控系统平台，可以实现一套软件控制前端所有设备，实现变电所监控系统的音视频监控、温湿度实时监测、防盗消防监测系统工作状态实时监测、配电系统实时监测并且报警联动视频、变电所人员出入控制管理、变电所防火防盗报警功能、报警时还可以联动摄像机进行图像抓拍录像，联动手机短信发送报警信息，及时通知相关智能部门和管理人员。同时支持门禁管理系统，确保人员出入有记录，可以通过监控中心远程实现对变电所进行远程开关门，远程查看门禁信息日志，监控管理层通过对数据进行加工、处理、可视化呈现，运维客户端及手机APP通过访问服务器，及时查看相关变配电信息及进行智能运维服务，提升了变电所的整体管理效率和水平，更好地保障了设备的用电安全。

4 系统功能

4.1 电力监控

综合监控系统通过电气一次主接线图的实时监控界面及现场综保、仪表、传感器等采集各回路的实时状态，监测各开关柜开关状态、温度、电压、电流、功率、功率因数、有功、无功、谐波、电能量采集等，显示现场实际设备的运行状态。

无线测温主要应用在高低压开关柜内母排搭接点，断路器触头、电缆接头、大电流设备等电气连接点和其他易过热点等位置的温度检测，并把测量结果通过网络上传到监控中心数据库服务器，通过软件分析能够对温度过高发出告警信息，实现温度故障的早期预测，防患于未然。

通过智能变压器终端，监测变压器的电压、电流、功率、功率因数、有功、无功、谐波、风机运行状态、震动检测。智能分析变压器的寿命、负荷变化、故障研判、电压合格率等，以达到变压器的主动运维，状态随时可视。

4.2 视频安防监控

实时监视站内视频信息，同时监视一次设备的多角度视频。通过视频监控设备对变电所进行24小时的实时监控，实现各种报警以及保护开关和视频的联动功能，并可以进行联动抓拍照片和视频，记录查询等功能，达到事前监控、事后取证的功能。

智能门禁系统能够管理变电所内的门禁数据读取、开关控制、权限调整等功能，变电所门禁系统接受统一监控中心平台主站系统的门禁权限配置信息，并通过以太网将配置信息下发给门禁控制器，实现对门禁的状态监视和控制，并且能够实现非法开门报警、开门超时报警、安防联动和消防联动等功能。

4.3 环境监测

综合监控系统通过温湿度传感器、水浸传感器等传感器，对设备间进行智能监控，协助智能运维系统运行，温湿度控制器运用传感器检测柜内的温度与湿度值，并通过控制外接的风扇与加热器对温度与湿度值进行调节，可有效防止因低温、高温造成的设备故障以及受潮或结露引起的爬电、闪络事故的发生。实现了更安全、更经济、更高效运行模式。

烟感、温感、明火、水位等火灾消防信息接入综合监控系统，实时采集处理环境数据，并联动声光报警器进行报警，及时通过短信方式自动通知值班维护人员。

4.4 智能控制

综合监控系统可监测开关柜的温湿度，设置启动参数，控制除湿器和风机联动，可实现本地、远程以及参数联动的风机控制功能，并且实现风机固定时段自动开启和关闭功能，防止开关柜凝露。根据环境温度控制空调启停，温度设定，实现空调的自动和远方控制。根据电缆沟浸水情况启动水泵抽水。

4.5 其他功能

除上述主要功能，综合监控系统还能够对设备侧发生的报警信息及时弹出，并且处理线下用户侧设备产生的报警信息，同时可以通过用户、设备等对报警信息进行检索，也可用于事故追溯等工作。通过对变电所日常运行数据的采集和储存，对数据进行统计处理，以报表的格式进行展示，同时可生成电子版的报表便于用户进行下载，减少了运行人员工作量。系统可以通过手机APP查看监控画面、视频画面，并且可以事件告警推送、历史事件查询，备品备件、工单接收和上传运维记录等。

5 结语

变电所综合监控系统，以“智能感知和智能控制”为核心，通过物联网技术、云计算及现代通信技术等集成应用，对医院变电所设备及环境进行全天候的状态监视和智能控制。完成了对变电所辅助设备控制、视频监控、环境监测、安全防范、消防报警、门禁监控及电量监测等信息整合，并上传至综合监控统一平台，实现了动力环境各项数据的监测与设备控制，优化了动力环境，避免运行环境的失控导致配电设备运行故障，保证了维护人员的安全，延长了设备的使用寿命，提高了变电所的运行与维护管理水平，降低了综合管理成本。