摘要 ：基於物聯網產業的(dí)發展
，將其(qí)融(róng)入到智能(néng)計量設備管(guǎn)理中
，實現(xiàn)對用(yòng)電(diàn)設備的遠程監測(cè)和(hé)控(kòng)製
，大大提(tí)高用(yòng)電(diàn)效率(shuài)和安(ān)全用電管(guǎn)理(lǐ)水(shuǐ)平。
關(guān)鍵(jiàn)詞：物聯網(wǎng) ；安全用電 ；智能(néng)計(jì)量(liáng)設(shè)備
 
0 引言
近(jìn)年(nián)來
，隨著(zhuó)用(yòng)電(diàn)設備的增(zēng)多(duō)
，電(diàn)氣火(huǒ)災發生(shēng)起(qǐ)數(shù)也(yě)不(bù)斷上升
，據統計(jì)已(yǐ)占總火災(zāi)數量(liáng)的30%以(yǐ)上(shàng)了。因此
，安全(quán)用電(diàn)變得越(yuè)來越(yuè)重要(yào)
，除了要(yào)提高(gāo)人們安(ān)全(quán)用電意(yì)識外
，借(jiè)助物聯網(wǎng)，雲(yún)計(jì)算(suàn)，移動終(zhōng)端等信(xìn)息(xī)技(jì)術
，來解決(jué)用電安全問(wèn)題(tí)變得(dé)越來(lái)越重(zhòng)要和(hé)緊迫。
 
1用(yòng)電現狀分(fēn)析 
目(mù)低(dī)壓(yā)用(yòng)戶(hù)用電中(zhōng)
，一般隻(zhī)在入(rù)戶電源進綫端(duān)安裝了漏電保護開(kāi)關(guān)
，根據(jù)統計數據(jù)顯示(shì)
，電(diàn)氣火災(zāi)數(shù)量占(zhān)比(bǐ)高的(dí)主要(yào)還是(shì)戶內(nèi)電(diàn)氣設(shè)備短路，接(jiē)觸不良(liáng)，電氣(qì)設備故(gù)障(zhàng)，過(guò)載，過(guò)熱等方麵的原因。而且目低壓(yā)用戶用(yòng)電也(yě)很(hěn)少(shǎo)按照分(fēn)房(fáng)間(jiān)，分回路，分(fēn)插(chā)座(zuò)，分電器類別(bié)進行用(yòng)電(diàn)管理(lǐ)
，沒(méi)有對回路的負載進行(háng)實時計(jì)量及過載監管
，容(róng)易(yì)造(zào)成(chéng)單回路負(fù)載太(tài)大(dà)而(ér)引起(qǐ)綫路短路(lù)，過(guò)熱等故(gù)障(zhàng)
，很容(róng)易(yì)因(yīn)此而發生火災災情(qíng)。
 
2安全用電智(zhì)能計量(liáng)設備研(yán)發與(yǔ)應(yīng)用 
2.1 智能計(jì)量設(shè)備硬(yìng)件(jiàn)總(zǒng)體設(shè)計
智能(néng)計(jì)量設備硬(yìng)件(jiàn)總體設計主(zhǔ)要分(fēn)為(wéi)三(sān)部分
，部(bù)分是主(zhǔ)控單元部分
，主(zhǔ)要包括(kuò)計量模(mó)塊(kuài)，電源模(mó)塊，存儲芯(xīn)片，RTC時鐘，LCD顯(xiǎn)示，RS232串口(kǒu)模塊等(děng)部分
，此(cǐ)部分(fēn)設(shè)計(jì)采用(yòng)了(liǎo)集(jí)成計(jì)量和(hé)MCU控(kòng)製的ADE7169F16計(jì)量芯(xīn)片
，ADE7169是(shì)SOC單芯片(piàn)
，集成了51核單片機
，電源(yuán)管(guǎn)理（ADC電池電(diàn)壓測量）
，硬件(jiàn)RTC（溫補）
，計(jì)量(liáng)精(jīng)度(dù)高(gāo)
，可測量電(diàn)流，電壓有效值(zhí)，有功(gōng)功率(shuài)，無(wú)功功(gōng)率(shuài)，電網頻(pín)率(shuài)，有功電能量等實(shí)時(shí)電參數。
第二(èr)部分是受(shòu)控單元(yuán)部分
，受控單元部分(fēn)根據(jù)應(yīng)用場景(jǐng)的需要
，可選擇普(pǔ)通開關或固態(tài)開關(guān)。（1）普(pǔ)通開(kāi)關或(huò)斷路器(qì)（空氣開關）的(dí)通斷 ：依靠活(huó)動二(èr)個金屬(shǔ)觸點的(dí)接觸或(huò)不接觸來實現(xiàn)通斷(duàn)
，所(suǒ)以
，它們(mén)是(shì)一種(zhǒng)機(jī)械裝置或機(jī)電裝(zhuāng)置
，帶負(fù)載斷開會有電弧產(chǎn)生
，分(fēn)斷(duàn)時(shí)間(jiān)也(yě)需要30~50ms
，但由於其(qí)低(dī)成(chéng)本(běn)特性(xìng)
，目還是主流選(xuǎn)擇。（2）固態開(kāi)關的(dí)開關(guān)：通過改(gǎi)變(biàn)半(bàn)導體的導電性(xìng)
，可以連(lián)接(jiē)和(hé)斷開負載(zǎi)。半導(dǎo)體被加工成晶體管（半(bàn)導體管）。它是(shì)通(tōng)過半導體(tǐ)內部載(zǎi)流子的運動(dòng)來(lái)實現的(dí)。不生(shēng)成弧(hú)。斷開時間(jiān)可(kě)以達到一個(gè)微(wēi)妙(miào)的水平
，比(bǐ)傳(chuán)統的開(kāi)關(guān)快(kuài)數十萬(wàn)倍。這樣(yàng)
，當短路引起的故障電(diàn)流未達(dá)到短(duǎn)路電(diàn)流(liú)的峰值時
，可(kě)以(yǐ)迅速切斷電路
，大(dà)大降(jiàng)低(dī)短路(lù)時(shí)釋放的能量。同時
，也減少了短路(lù)產(chǎn)生的有害(hài)電(diàn)火花。流(liú)過(guò)電阻(zǔ)的(dí)電流(liú)產生的熱(rè)量為Q=I2rt。圖1顯示了(liǎo)電流的平方與短路故障後的(dí)時間(jiān)之間的關(guān)係。圖中(zhōng)曲綫的麵(miàn)積(jī)對應(yīng)於短(duǎn)路時釋(shì)放(fàng)的(dí)能(néng)量(liáng)。結(jié)果(guǒ)表明(míng)
，普通開關和固(gù)態開(kāi)關(guān)釋(shì)放(fàng)的(dí)能(néng)量是短路(lù)開(kāi)關釋放能(néng)量(liáng)的4000倍以上。
 
另外(wài)
，受(shòu)控(kòng)單(dān)元的主(zhǔ)控(kòng)程(chéng)序(xù)設計也是非常(cháng)重(zhòng)要(yào)的(dí)
，主(zhǔ)程序應增加(jiā)欠(qiàn)壓，超壓，過(guò)電(diàn)流(liú)保護(hù)功(gōng)能
，避免(miǎn)因不(bù)能及時切斷電源(yuán)而引起(qǐ)電氣(qì)火(huǒ)災的問(wèn)題發(fā)生(shēng)。對所有的電(diàn)器設(shè)備(bèi)而(ér)言(yán)
，都有(yǒu)一個額定電壓
，額定電(diàn)流
，但(dàn)在實(shí)際使用(yòng)中(zhōng)
，不能*保(bǎo)證在額定(dìng)電(diàn)壓下工作(zuò)。為了(liǎo)保護電器設備和(hé)用電安(ān)全(quán)
，如果(guǒ)低於(yú)－15% 這個(gè)電壓
，就是(shì)“欠壓(yā)”
，當工(gōng)作(zuò)電(diàn)壓下降到這(zhè)個(gè)電壓(yā)以(yǐ)下
，保護動(dòng)作
，切斷電源。相反(fǎn)
，如果(guǒ)高於(yú)+15%這個電壓(yā)
，就(jiù)是“過壓(yā)”
，保護也(yě)動(dòng)作切斷(duàn)電源。過(guò)流(liú)保護則針對(duì)綫路(lù)可進(jìn)行(háng)過(guò)流(liú)保(bǎo)護(hù)啟動值設置
，超(chāo)過啟(qǐ)動(dòng)值電流則進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作
，切斷(duàn)電(diàn)源。過(guò)流保護還(huán)應考慮過流(liú)保護啟(qǐ)動(dòng)值的整(zhěng)定。為保(bǎo)證(zhèng)正(zhèng)常情(qíng)況(kuàng)下過流(liú)保(bǎo)護不(bù)啟動
，過流(liú)保護(hù)啟(qǐ)動值必(bì)須(xū)大於該綫(xiàn)路(lù)的負(fù)荷電流(liú)ILmax；同時還必(bì)須(xū)考慮(lǜ)在外(wài)部故(gù)障(zhàng)切(qiē)除(chú)後係統電壓恢復期(qī)間
，負(fù)荷（如(rú)：電(diàn)動(dòng)機）的自啟動(dòng)電流(liú)（該(gāi)電流一般(bān)大於正常(cháng)電(diàn)流）作(zuò)用下
，過(guò)流保護能夠(gòu)正(zhèng)確(què)返回(huí)
，其返(fǎn)回(huí)電(diàn)流(liú)應大(dà)於負荷自啟動(dòng)電流。一般考(kǎo)慮後一種情況
，所以有I=（K•Kast/Kr）ILmax
，式中(zhōng)
，K為可靠(kào)係(xì)數(shù)
，一般取1.15 ～ 1.25；Kast 為(wéi)自(zì)啟動係數(shù)
，一般(bān)大於(yú)1 ；Kr—受控(kòng)單(dān)元的返(fǎn)回(huí)係數(shù)
，一(yī)般取0.85 ～ 0.95。Kr越小
，過(guò)流保(bǎo)護的啟動值就(jiù)越大
，其靈(líng)敏性(xìng)就越(yuè)差
，這就(jiù)是為(wéi)什麼要(yào)求受控(kòng)單(dān)元應具有(yǒu)較高的返(fǎn)回(huí)係(xì)數(shù)的原因。
第三部(bù)分串(chuàn)口(kǒu)通信(xìn)模塊(kuài)部分
，要(yào)想通(tōng)過智(zhì)能計(jì)量(liáng)設備內置或與(yǔ)雲(yún)端(duān)後台(tái)管(guǎn)理係統(tǒng)中(zhōng)的命令(líng)和算法進(jìn)行(háng)遠(yuǎn)程(chéng)控(kòng)製和數(shù)據采(cǎi)集監(jiān)測
，則需要實現智(zhì)能計量(liáng)設備與(yǔ)雲端(duān)後(hòu)台(tái)管理係統間(jiān)的實(shí)時通信(xìn)功能設(shè)計(jì)。本產(chǎn)品(pǐn)可(kě)選(xuǎn)用的通(tōng)信(xìn)模塊(kuài)有(yǒu)WIFI模(mó)塊，GPRS模塊，4G模塊，LoRa模塊，NB-IOT模塊等。通(tōng)信組(zǔ)網模(mó)塊(kuài)需要(yào)根據設(shè)備(bèi)安(ān)裝(zhuāng)地區的環境特(tè)點(diǎn)進行(háng)選擇
，以(yǐ)確(què)保(bǎo)組網的經濟性(xìng)和實(shí)用性(xìng)。
 
2.2 智能(néng)計(jì)量(liáng)設(shè)備應用
智能(néng)計量(liáng)設(shè)備應用(yòng)包含(hán)企業(yè)和個人版本(běn)
，企(qǐ)業(yè)應(yīng)用(yòng)注(zhù)重(zhòng)整棟建築(zhù)或建築群(qún)方式的(dí)節能與安全用電(diàn)管理功能
，而個(gè)人應用主要(yào)實現(xiàn)在個(gè)人家庭內部(bù)綫路或主(zhǔ)要家庭用電設備安全(quán)用電(diàn)管(guǎn)理
，如(rú)空(kōng)調(tiáo)，熱(rè)水器，冰箱等(děng)。應用功能主(zhǔ)要(yào)包(bāo)括以下幾(jī)個(gè)方麵(miàn) ：a，實時監測分析(xī)
，即監(jiān)測(cè)綫路或(huò)電器(qì)運行狀態 ；b，峰(fēng)穀用電(diàn)分析
，即分析(xī)峰(fēng)穀(gǔ)用電消(xiāo)耗
，科(kē)學合理安(ān)排用電時(shí)間(jiān)
，提(tí)出節能建議(yì)；c，遠程(chéng)遙控
，即(jí)可以手動遠程(chéng)控製(zhì)
，也可(kě)以(yǐ)定時(shí)遠控(kòng)
，還(huán)可(kě)進(jìn)行(háng)情(qíng)景聯動控製。
 
3 安(ān)科瑞(ruì)安(ān)全用電雲平台介紹(shào)及選(xuǎn)型
3.1安科瑞安全用電雲平(píng)台介(jiè)紹
Acrelcloud-6000安全用電(diàn)雲管理係(xì)統能夠對剩餘電(diàn)流(liú)，設(shè)備溫度，故障(zhàng)電(diàn)弧(hú)等電氣故障進(jìn)行實時監控(kòng)，報警(jǐng)，記錄
，並(bìng)且(qiě)通過雲端的遠(yuǎn)程控(kòng)製。設備與雲端(duān)的通(tōng)訊(xùn)方向不(bù)受限製
，能上(shàng)傳數據(jù)，透(tòu)傳指(zhǐ)令(líng)
，並時(shí)間顯(xiǎn)示(shì)實時(shí)狀(zhuàng)態。通過(guò)對上傳至(zhì)雲端的數(shù)據(jù)進(jìn)行(háng)分析
，為用戶提供(gōng)火災隱(yǐn)患(huàn)的相(xiāng)關(guān)數(shù)據
，能(néng)夠及(jí)早的(dí)發(fā)現(xiàn)問題並(bìng)實(shí)施排查
，避(bì)免(miǎn)火災(zāi)的(dí)發生。另(lìng)一方麵(miàn)
，雲平台提(tí)供超(chāo)大容(róng)量的(dí)信息(xī)儲(chǔ)存及(jí)穩定(dìng)的服務(wù)
，提升(shēng)了服務質量(liáng)
，對用戶(hù)的長遠發展(zhǎn)具有(yǒu)戰略意義(yì)。此(cǐ)外(wài)
，該係統(tǒng)通過集中監控(kòng)
，使得(dé)數據通(tōng)過(guò)每(měi)個節點的4G網絡傳(chuán)輸至雲端集(jí)中式(shì)管(guǎn)理和監(jiān)控
，主控端布置於(yú)城市消防大(dà)隊
，從而能夠對采(cǎi)集(jí)的(dí)信息(xī)進行(háng)統一的(dí)監(jiān)控和管理。
 
 
 
具體功(gōng)能(néng)如下：
3.1.1安(ān)全用(yòng)電監管(guǎn)服務(wù)係統(tǒng)包含(hán)安(ān)全(quán)用電管(guǎn)理雲平(píng)台，電(diàn)腦(nǎo)終端顯(xiǎn)示(shì)係統，手機(jī)APP，漏電探測(cè)器，漏(lòu)電(diàn)互(hù)感(gǎn)器，電流互感(gǎn)器等(děng)。
    3.1.2安全用(yòng)電監(jiān)管(guǎn)服務係統平(píng)台(tái)能(néng)展示(shì)剩(shèng)餘(yú)電流，溫(wēn)度(dù)，電流等電氣安(ān)全(quán)參數(shù)的(dí)實時監測(cè)數據及(jí)變化曲綫，歷史數據與變(biàn)化(huà)曲綫，實時報(bào)警數據(jù)等(děng)
，能(néng)實(shí)時顯(xiǎn)示(shì)現場服(fú)務次數，排除隱患(huàn)數，未排除隱(yǐn)患數(shù)，報警未(wèi)處理數，常(cháng)規巡檢及(jí)產品維(wéi)護(hù)等(děng)數據
，監管數據能保存(cún)十(shí)年以上。
    3.1.3手機APP軟件同時具(jù)有IOS版本和(hé)安(ān)卓版本
，能(néng)通(tōng)過(guò)手機(jī)APP對每(měi)條報警記(jì)錄進行呼叫
，便於(yú)緊(jǐn)急(jí)情(qíng)況下能(néng)盡(jìn)快通(tōng)知用電單位。
    3.1.4能對(duì)各個單位(wèi)及(jí)設備(bèi)的電氣安(ān)全運(yùn)行(háng)情(qíng)況進(jìn)行(háng)自動統(tǒng)計和分(fēn)析評估(gū)
，並(bìng)隨時展(zhǎn)示電氣(qì)安全(quán)運行分析報告(gào)。
    3.1.5監控(kòng)探(tàn)測終端產品滿足國家法(fǎ)律法規和(hé)有關技術標準（GB14287.2《剩餘(yú)電流式(shì)電氣火災(zāi)監控(kòng)探測器》和GB14287.3《測(cè)溫式電氣火災監控探(tàn)測器》）的要(yào)求
，並(bìng)通過(guò)國家消防產(chǎn)品質量監(jiān)測檢驗(yàn)中心(xīn)提(tí)供(gōng)的消(xiāo)防3C認證(zhèng)。
    3.1.6漏(lòu)電(diàn)探(tàn)測器能同(tóng)時探測剩(shèng)餘電流(liú)，四路溫(wēn)度，三(sān)相(xiāng)電流(liú)等(děng)參(cān)數(shù)值(zhí)
，並能(néng)通過(guò)無綫以移動(dòng)通(tōng)訊(xùn)網(wǎng)絡(luò)接入(rù)安全(quán)用電監(jiān)管係統平台(tái)。
 
3.2漏(lòu)電(diàn)火災監(jiān)控探測器
 
 
 
3.3故障電弧(hú)探測器(qì)
安科瑞故障電弧(hú)產(chǎn)品型號代碼為AAFD
，共有兩種電(diàn)流等級
，可監測回路故(gù)障(zhàng)電弧的發生(shēng)
，並及(jí)時(shí)預警
，提(tí)醒用戶(hù)處理
，防止電(diàn)弧導致的(dí)火災(zāi)的(dí)發生。
AAFD可(kě)配(pèi)合AF-GSM400使(shǐ)用並(bìng)接(jiē)入安(ān)全用電(diàn)平台(tái)
，該(gāi)產品不可在(zài)同一台(tái)AF-GSM400下與ARCM混接。如(rú)圖：
 
 
 
3.4限流(liú)式(shì)保(bǎo)護器
安(ān)科瑞限(xiàn)流式(shì)保護器型(xíng)號代碼(mǎ)為ASCP200-1
，有三種(zhǒng)電流(liú)等(děng)級
，可監測回(huí)路短路(lù)過載等(děng)故障(zhàng)信息(xī)
，發生(shēng)故障(zhàng)時預警(jǐng)和產生滅弧效果
，防(fáng)止電弧(hú)導(dǎo)致的(dí)火(huǒ)災的(dí)發生。
ASCP200-1可(kě)配(pèi)合AF-GSM400使(shǐ)用並接入安全用電(diàn)平台
，也(yě)能夠通過插入SIM卡直接上傳到(dào)平(píng)台。
以下是ASCP200-1的(dí)主(zhǔ)要功(gōng)能：
3.4.1短(duǎn)路保護(hù)功能(néng)。保護(hù)器實時監測用(yòng)電(diàn)綫路電流(liú)
，當綫路發(fā)生(shēng)短路故障(zhàng)時
，能在(zài)150微(wēi)秒(miǎo)內(nèi)實現(xiàn)快(kuài)速限(xiàn)流保護
，並(bìng)發(fā)出聲(shēng)光報警(jǐng)信號。
3.4.2過(guò)載(zǎi)保護功能。當被(bèi)保護綫路的電流(liú)過載(zǎi)且(qiě)過載(zǎi)持(chí)續時間超過動作(zuò)時間(jiān)（3…60秒可設）時
，保護(hù)器(qì)啟動限流保護(hù)
，並(bìng)發(fā)出聲光報警(jǐng)信號。
3.4.3表(biǎo)內(nèi)超(chāo)溫保護功(gōng)能。當保護器內部器(qì)件工(gōng)作溫度過(guò)高時(shí)
，保(bǎo)護(hù)器(qì)啟動(dòng)超(chāo)溫限流保護(hù)
，並發(fā)出聲(shēng)光報警信(xìn)號。
3.4.4過，欠(qiàn)壓保護功能。當保護器(qì)檢測到(dào)綫路(lù)電(diàn)壓(yā)過(guò)壓或(huò)欠壓(yā)時
，保(bǎo)護器發(fā)出聲光(guāng)報警信(xìn)號(hào)
，可預(yù)先(xiān)設置(zhì)是(shì)否啟(qǐ)動(dòng)限流保護。
3.4.5配電(diàn)綫纜(lǎn)溫度監測功能(néng)。當(dāng)被監測綫纜(lǎn)溫度(dù)超過(guò)報警設(shè)定(dìng)值時(shí)
，保護(hù)器發出聲光報(bào)警(jǐng)信號
，可(kě)預(yù)先設置是否(fǒu)啟動限流(liú)保護(hù)。
3.4.6漏(lòu)電流(liú)監測功能。當(dāng)被(bèi)監測(cè)的(dí)綫路漏電超過(guò)報警設(shè)定(dìng)值時(shí)
，保護(hù)器發出(chū)聲光報警(jǐng)信(xìn)號
，可(kě)預先設置(zhì)是否(fǒu)啟動限流(liú)保護。
3.4.7保(bǎo)護器具(jù)有(yǒu)1路(lù)RS485接(jiē)口(kǒu)
，1路2G無(wú)綫通(tōng)訊
，可(kě)以將數(shù)據(jù)發送(sòng)到(dào)後(hòu)台監控(kòng)係(xì)統
，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程(chéng)監(jiān)控。
 
3.5剩(shèng)餘電(diàn)流互(hù)感器
 
 
3.6AF-GSM400-2G/4G無綫(xiàn)上(shàng)傳模塊
AF-GSM400-2G/4G/CE模塊是一款2G/4G有(yǒu)綫無(wú)綫模(mó)塊(kuài)
，該(gāi)無(wú)綫模塊為(wéi)安全(quán)用(yòng)電雲平(píng)台模塊。
AF-GSM400接入(rù)每塊(kuài)儀表所(suǒ)需流量(liáng)為(wéi)20M/月
，單(dān)個模塊多(duō)可(kě)以接(jiē)入30塊儀表(biǎo)。默認(rèn)上(shàng)傳間(jiān)隔2分鐘
，如(rú)發生報(bào)警(jǐng)
，會(huì)實時(shí)上傳(chuán)數(shù)據。
 
3.7溫(wēn)度(dù)傳(chuán)感器
 
溫(wēn)度(dù)傳感(gǎn)器(qì)為一(yī)熱(rè)敏(mǐn)電阻NTC
，它提(tí)供0-120°的(dí)溫度(dù)監控基(jī)準
，可(kě)以(yǐ)用(yòng)來(lái)監測綫纜或(huò)配電(diàn)箱體的溫度(dù)
，提供(gōng)溫(wēn)度保(bǎo)護。
 
 
 
 
【參考文(wén)獻(xiàn)】
[1]林(lín)進(jìn)鵬(péng)
，蘇少琳. 高(gāo)校學生公(gōng)寓(yù)安全(quán)用(yòng)電(diàn)智能控(kòng)製(zhì)與(yǔ)管(guǎn)理(lǐ)係統(tǒng)研究[J]. 廣(guǎng)州大學(xué)學報(bào)（自(zì)然(rán)版）
，2016
，15（6）：73-78.
[2]雷文鋒.基(jī)於(yú)物聯網的(dí)安全(quán)用(yòng)電智(zhì)能計量設(shè)備研(yán)發(fā)與(yǔ)應(yīng)用(yòng)[J].
[3]安(ān)科(kē)瑞(ruì)安全用電(diàn)管理(lǐ)雲平台手(shǒu)冊.2020.02版.