电力系统智慧消防关键技术研究

摘要：随着经济的发展和人民生活水平的提高，电力系统的消防安全问题越来越受到关注。传统的消防方式已经无法满足现代电力系统消防安全需求，因此研究电力系统智慧消防关键技术具有重要的现实意义。应用电力系统智慧消防关键技术，可以实现对电力系统火灾的实时监测、预警和快速处置，有效提高电力系统的消防安全水平。本文旨在探讨电力系统智慧消防关键技术，以期为提高电力系统的消防安全水平提供参考。关键词：电力系统；智慧消防；关键技术一、电力系统智慧消防关键技术应用优势（一）有利于实现远程监督当前，要想确保电力系统智慧消防关键技术得到有效运用，设计者要对被检查的目标进行全面分析和理解，这样才能全面把握潜在的消防隐患，从而减少火灾发生。例如，对建设工程消防安全进行监督检查，需要对与电力系统相关的结构和材料等多个方面产生完整的认识，并定期检查消防设施和报警设施。消防巡查属于经常性工作，往往需要耗费大量的人力、财力和物力，同时还会出现检查不到位、检查漏项缺项、缺少火灾预判、长时间决策等问题。而基于电力系统合理运用智慧消防关键技术，可以有效监控传感器网络中的烟雾、火焰、CO2等多种气体，并对传感器网络进行实时监控。[1]（二）有利于实现紧急服务应用针对火灾事故具有即时性和不确定性的特点，应注重对电力系统智慧消防关键技术的应用。这样，可以实现对被控对象的动态监控，而且将智慧技术与消防安全监督应急服务机制相结合，可以使消防快速出动，并通过构建无处不在的消防物联网，对火灾隐患进行实时排查。它可以有效提高火灾的早期预警和紧急情况，提高工作效率。二、传统电力消防面临的问题当前，由于消防基础设施老化、专业人才匮乏等因素影响，传统的电力消防已不能满足现代信息发展需求。同时，传统的电力消防也存在信息采集不全、不及时等，所配备的消防和报警装置也只是起到了事后作用，特别是在变电站实现无人管理之后，对电力消防提出了更高要求，这些问题需要及时解决。[2]（一）资料较少传统的电力消防信息采集设备少、范围小、速度慢，能收集的信号也少，造成信息获取难度大、匮乏等问题，导致工作人员很难对消防工作开展情况作出正确判断与预测。（二）维修难度大传统的电力消防安全维修主要依靠人工进行，因其工作强度大、时间长，大大提高了维修难度。（三）缺乏有效监管因为电力消防设备复杂、分布广、人员数量和素质等因素的限制，传统的电力消防管理模式在一定时期出现了“无人值守”现象，从而造成了巨大的安全隐患。[3]（四）互动疲劳传统的电力消防系统缺少有效的人机互动机制，不具备操作辅助、实时同步的消防指令，无法实现实时、动态、互动和融合的电力消防安全管理。三、电力系统智慧消防关键技术分析（一）LoRa技术远程无线电（LoRa）作为一种可以实现长距离、大容量、低功耗的无线通信技术，具有网络结构简单、传输延迟小的特点，可以使各点直接传输到网关中心。在节约传输时间、提高传输精度的同时，也可以实现与网关中心节点的快速连通。扩频是一种依靠高频进行通信的技术，它所需带宽通常比信号所需带宽要小。该系统的基本工作流程如下：第一，由调制解调器完成由模拟至数位信号的变换，再由扩频码产生器接收该数位信号；第二，进行扩频，通过扩散编码序列将信号频谱拓宽，拓宽的信号被送入载波频率调制；[4]第三，经载波调制之后，通过天线将其发送出去。在数据采集方面，使用一种类似于天线的设备捕获无线电波，而RF产生器則将采集到的无线电波转化为中频信号，并对中间频率进行解调，恢复和输出已发送的数据。（二）智能灭火器压力表智能灭火器压力表可以对灭火器压力进行持续监控，并通过PC和APP进行远程监控，一旦出现异常立即报警。同时，也会对压力数据进行实时监控和采集，不仅可以对灭火器状况进行实时反馈，还可以连接到大数据库进行智能分析计算，为火灾早期预警提供了一定借鉴。本装置除监控灭火器的气压值外，也可检测其本身状况，如电量不足、信号异常、连线异常等，均可通过计算机系统显示。APP会给工作人员提示，使其能够及时做出处理。每台监视器都有自己的ID，通过PC和APP，可以精确定位灭火器的具体位置，一旦发生火灾，能立刻找到灭火器的具体位置，极大提升了巡检和维护效率。[5]智能型灭火器压力表也可以很好解决传统干粉灭火器因气压过高或欠压而无法进行实时监测的问题。压力表主要由两个主要部件组成，即压力监测模块和物联网数据传输模块。在该系统中，“压力感知模块”可以实时监控干粉灭火器内的压力，并将压力信息通过无线LoRa网络传输到智能终端SEB终端。在此基础上，将监控系统中的数据传输到消防监控平台。（三）消防事件AI图像分析随着互联时代的到来，视频逐渐成为人们获取信息、感知外界的主要渠道。每天所生成的视频总时长达上万小时，对其进行审查与分析有一定难度。工作人员可以尝试以智能AI分析为基础，将人工智能与多谱融合技术相结合，实现烟雾、火焰、消控室人员值班等实时分析，也可以对防火通道的占用情况、火灾事故周边入侵等展开分析，达到安消一体。这样可以对火情进行及时预警和报警，同时还能对空间中的火焰进行精确定位，24小时有人值班监控，而且通过建筑物内部现有的视频监控，结合消防事故AI图像分析设备，实现对变电站消防的实时监控，进而提高变电站火灾预警水平。以AI视频分析为基础，以安消一体为核心，将现场监控摄像头与火灾事故AI影像解析设备连接起来，对消防事故进行分析、预警，并通过智能消防平台进行可视化报警处理。该设备具备较强的计算能力与深度学习能力，能够对火场中的烟、火进行快速识别与预警，显著提高消防监控水平。也可以对消防控制室值班、消防通道占用、周边入侵等违章现象进行智能化监控。比如，可以根据变电站控制室内的摄像头传输的实时视频信息，分析控制室中的人员状况。当消控室里的工作人员离开一段时间后，控制室长期没有人值班，该系统便会触发警报，实现对变电所值班人员的管理。同时，也会根据实际的消防情况，构建监控数据模型。[6]四、电力智慧消防实现对策（一）构建集中式信息窗口，多维度采集消防数据首先，对感知网络进行合理部署，确保各站点与消防系统设备实现全覆盖。这可以打破以往仅由火警控制器对“火警”“故障”“失电”“联动”4种信号进行采集与传递的局限，并在此基础上对5大类48种类型的消防装备进行全方位配置，并通过全方位部署数据感知层，全面覆盖各站点与消防系统设备，进而采集所需的各项数据。其次，可视化展示信息，实现消防信息一屏全监控。第一，依托定位技术与地理信息，对现场、设备、故障进行定位，并通过对维修编号、接入状况、火灾报警等进行实时监测，打破信息孤岛，进行集中管理。第二，以事故、现场监测为基础，实时显示各站点的消防事件，包括消防事件基本情况、实时曲线、重点装备信息等。同时，也可以采用以下两种监测方法：基本监测和专家监测，以达到对各个现场和消防事故的准确把握。[7]第三，采用“资料+云监视”相结合的方式进行统一展示。云计算会实时连接各个站点，并提供三维多角度的监控视角，通过动态视频与数据变化互相验证，对每日消防安全状况进行密切追踪与掌握。（二）主动搭建智慧平台，提升消防安全管控效能第一，采用射频识别、无线感知等技术，运用有线和无线通信的方法，对各个站点的消防系统进行信号、报警和压力测量，并对水位及其它相关指标进行实时监控。同时，通过与本地的消防物联网相连接，整合已有的各类信息中心，提高整个网络的使用人数。强化系统报警联动、设施巡查及消防监测，进行应急联动，实现智能化、网络化、实时化监测。第二，在传统消防监测基础上，利用视频联动、热成像测温、消防火眼、AI影像辨识等技术，实现对火灾的自动辨识与报警。同时，对消防栓、消防水池水位、高位消防水箱以及消防给水管线阀门开关等进行实时监测，实现对各类消防报警的智能辨识、灵敏感知和迅速处置。[8]第三，合理整合安全大数据，并对数据展开分析。首先，透视过去。利用词云图、深度学习等方法，对消防事故进行分析，生成消防事故特征库，以可视化的方式展现消防事故的发生过程，为妥善处理消防事故做出科学决策。其次，把握当下。利用大数据建模技术，对消防隐患进行实时预警，并发布相应的安全异常指令。最后，感受将来。基于深度学习的相关技术，是智慧消防的一种事前预防和预警手段，将火灾风险消灭于初始阶段。（三）构建电力消防交互机制，提升作业指挥质量利用系统平台的智能分析能力、大屏幕的可视化显示、手机应用程序与系统的连接，建立电力消防联动机制。第一，电力消防作业智能指导。只需通过一个按钮，该系统便可将工作单发送到工作人员的手机上，当设备出现异常情况时，会有明显提示。通过该系统的设备功能定位，工作人员可以掌握具体位置、设备缺陷所在，同时也可以及时推送消缺方案，清晰明了告知维护人员，需要解决的问题有哪些、有哪些缺陷、需要携带哪些设备等，从而确保维修人员在开展消缺工作时，真正做到“只用跑一次”，或者“一次也不跑”。第二，对电力消防系统进行在线评估和改进。该系统将消防相关的法律法规、消防技术标准等集成在一起，实现线上消防安全评估功能。在每次评估过程中，可以通过感应层来自动收集数据，并将其与清单及对应的标准进行对比。对每项得分及总得分进行评价，对每个站点的火灾安全隐患进行分析、预测和评价，并给出整改建议。（四）建设监管预警系统，增强风险抵御能力在电网中，对消防风险源进行监测和预警，并对其进行计算和报警，从而不断提升消防预警的有效性。通过对消防事故发生原因与载体进行详细分析，通过模拟仿真，预测出最终的结果，从而完成消防预警、报警等流程。同时，引入物联网，实现对消防事件的评估。在此基础上，要建立消防应急处置战略数据库，智能化、科学化进行多场景的消防预警分级，并与实际发生的消防事件进行实例融合，完成自治式消防应急处置决策的自动学习。由此可以正确把握防火的最佳时期，将造成的损失降到最小。[9]此外，构建危险源监控预警系统，对消防危险源状态、环境