电力系统智慧消防关键技术实践研究

摘要：近年来，我国电力行业得到了迅速发展，电力系统的建设规模也在不断增大，对电力消防工作也提出了更高要求。因为电力系统的规模一般都比较大，在电力系统消防工作中有着工作量大与专业性强的特点，传统的消防体系难以实现对电力系统的有效监管，多采用的是被动的火情应急处置模式，难以满足电力系统的消防管理需求。因此，我国各电力企业要主动构建智慧消防工作体系，将智能化技术融入到电力消防工作中，实现对电力系统消防问题的有效监管与及时处置，提高电力系统的整体运行安全性。据此，本文分析了电力消防系统建设中的现存问题，提出了电力系统智慧消防关键技术，希望通过本文的分析可以为该方面的研究提供一些思路。关键词：电力系统；智慧消防；关键技术电力系统中的变电站等生产场所多处于无人值守状态，外加上电力系统的运行特性，对于系统运行火情无法预估处理。现有的电力消防系统中存在消防设施独立分散的情况，火情监控设施不够完善，在电力系统发生消防火灾之后无法第一时间进行处理。因此，在电力消防系统建设过程中，需要加强对智能化技术与信息化技术的应用力度，积极构建智能消防体系，全方位提升电力系统的消防安全管控水平，使电力系统始终处于良好运行状态。一、电力消防系统建设中存在的问题（一）消防设施实时监测问题在以往的电力消防系统中，因为受到技术因素的影响，以往的消防设施并不具备远程监控作用，无法及时发现火情信息并进行处理，因此在日常消防管理中要每月派遣专人进行检查。在消防系统中，如果电力系统出现控制柜误动作、消防预警设备故障或者消防管网漏压等情况时，无法在第一时间监测并且作出应对，对各类电气设施无法起到点对点的管理效果，影响到电力系统的消防管理效果[1]。（二）现场火情探测能力不足目前我国电力系统中应用到的各种消防报警装置，主要选择的是传统的火灾烟雾传感器或者手动触发报警器，这些设备在经过了长时间的运行之后，会产生一定程度的设备老化问题，消防报警装置在运行过程中还容易出现误报情况，电力系统对于各类火灾火情的预警能力不断降低，也就难以获得良好的火灾预警效果。此外，在现有电力系统的火情探测系统中，相关检测设备多是采用固定布置的方式，对每个区域的监控强度无法有效调整，也就容易出现火情漏报情况，在火灾发生第一时间内无法有效处理。二、电力消防问题的解决思路（一）实现消防设施的实时监测在电力系统建设中，为了对传统消防设施的实时监测水平不足等问题进行解决，还要将传感器技术应用到消防设施的动态管理中，对消防设施的运行状态进行动态控制。比如通过压力监测设备的应用，能够对灭火器内的高压气瓶状态进行监测，实现对灭火剂运行压力的实时测量，并且可以基于测量结果判断消防设施是否处于可靠的运行状态。通过传感器技术等信息化技术的应用，及时发现运行异常的消防设施设备并进行更换处理，确保整个消防系统处于良好运行状态。（二）提高现场火情探测能力针对现阶段火情探测监控范围比较小的问题，可以结合电力系统的运行特点，构建一种基于临时消防监控装置，使火情监控范围进一步增加，能够实现对监控设备的远程调控。这样可以对各个区域内的监控强度进行自动化调节，提高电力系统的火情探测效果。此外，还可以在现有安防视频监控系统的基础上，增设图像火灾监测功能，将AI分析联动技术应用其中。这样可以实现对各类消防事件的有效识别与及时预警，提高火灾实时监测与预警确认推送能力[2]。三、电力系统智慧消防关键技术（一）LoRa技术LoRa技术即远距离无线电技术，作为一种有着较远传输距离以及传输功率损耗低的无线电技术，在电力系统智慧消防体系中有着良好的应用价值。在LoRa技术应用中，各点可以实现与网关中心的直接传输，并且有着网络结构简单与传输时延低的应用优势。基于LoRa技术构建智慧消防系统，主要是通过高频宽的扩频调制技术手段，在信息传输时应用的带宽要远小于信号占用的带宽。在信号传递过程中，首先利用调制解调器进行信号类型的转换，将传感器获取到的模拟信号转换成数字信号，对数字信号开展扩频处理工作。该阶段主要采用对应的扩频码序列，完成信号展宽调制工作之后，通过天线进行调制后的信号传递，由信号接收端捕获射频信号。随后通过射频发生器将已经捕获到的射频信号进行调节，借助相关软件进行信息内容的解读，实现对原始信息的还原输出。需要注意的是，在信息容量固定的情况下，信号带宽与信噪比之间呈现的是反比关系。在信号传递过程中，也可以通过适当增加信号带宽的方式，实现信噪比的有效控制，进一步提高信号的传递质量[3]。作为一种常见的无线通信技术手段，LoRa技术的通信距离能够达到50km，信号传递的频段在137-100500MHz之间，通信速率为300kbp，在信号传递过程中还支持传感控制与信号加密等多种操作要求。与其他无线通信技术對比，LoRa通信技术在应用中有着传输距离远与信号传递功耗低的特点。该技术的传输速率相对比较低，因此适用于智慧检测等对传输效率要求不高的场景。在电力系统智慧消防搭建过程中，因为电力系统的建设规模比较大，在信号传递过程中，对于传输距离有着非常高的要求。因此，LoRa通信技术能够很好满足消防智慧系统搭建需求，为信号传递与接收提供良好的技术支持，从而在电力系统火情发生的第一时间及时进行处理，提高消防系统的运行智能化水平。（二）智能灭火器压力表智能灭火器压力表也是电力智慧消防系统建设中的一项关键技术。在该技术应用过程中，能够在明显增加传统灭火器运行压力基础上，还具备压力实时在线监测功能。智能灭火器压力表可以将监测到的压力数据及时传输到消防管控平台，在出现了灭火器压力异常情况时，也可以实现自动化报警，及时进行压力调整处理，确保灭火器始终处于良好运行状态。通过智能灭火器压力表的应用，能够对传统干粉灭火器的过压问题与欠压问题起到良好的解决效果[4]。智能灭火器压力表的模板组成主要包含有压力传感器模块与物联网传输模块。在实际运行过程中，压力传感器模块能够直接监测到灭火器的实时压力值，并且对压力值进行采集与传递。物联网传输模块在获取到实时压力值数据之后，通过物联网无线LoRa协议进行信号传递。物联网边缘代理网关SEB可以实现这些信号的接收与分析，借助通信网络渠道，直接在物联业务节点处进行传感压力信息传递，随后采用相关的消防管控平台，对这些数据信息进行整合分析，判断灭火器等消防系统的运行状态，实现消防设施的智能化管理，提高智慧消防系统建设水平[5]。在智能灭火器压力表运行中，要对灭火器压力进行持续性监测，并且需要实现PC、APP远程监控与异常报警功能。通过该智能化技术的应用，可以对出现压力异常问题的灭火器及时进行更换，杜绝灭火器超期服役、锈蚀损坏等问题，在火灾发生之后也能够及时进行灭火处理。在实际运行中，能够对灭火器的压力数据及时采集与上传，一般每隔24h会上报3次压力数据到相关的设备管理平台，对灭火器的实时状态进行反馈，还能够通过大数据技术进行智能分析运算工作，为后续消防预警工作的开展提供良好的参考依据。除了对灭火器的运行压力进行监测之外，智能灭火器压力表还需要对监测器的运行状态进行检查，在发现有电池电量过低、信号异常或者连线异常等问题时，可以在第一时间内通过PC与APP对管理人员发出预警信息，方便设备管理人员及时进行处理。在每一个监测器上均会设置独立的ID，而且通过物联网技术应用，在PC端以及移动端的APP上面，能够对每个灭火器的具体位置进行精准定位。在电力系统出现了火情之后，相关人员可以基于智能灭火器的定位功能，第一时间锁定具体位置，及时找到灭火器并且进行灭火处理。这样能够使电力系统的火情在第一时间得到应对，提高电力系统的消防管理性能[6]。（三）消防事件AI图像分析随着移动互联网时代的到来，视频成为了信息传播与内容传递的主要途径。在进行海量视频审核与管理过程中，可以基于AI技术手段进行视频内容的分析工作。因此，在智慧消防系统建立过程中，也可以应用AI图像分析模式，实现对场景视频的有效划分，这样可以对消防系统的实际运行状态进行动态监控，在结合人工智能与多光谱融合技术的基础上，强化消防事件监测水平。在该系统运行过程中，自身具有烟雾分析、火焰分析、消控室人员值班分析、消防事件分析预警等多种功能。在该AI图像分析系统运行之后，能实现对安消一体的火灾探测工作，在发现火情信息之后也能够及时发出预警或者报警信息，还可以实现对空间内火情发生情况的精准定位。在消防事件AI图像分析技术应用中，可以借助于建筑物内已有的视频监控系统，对区域内的消防情况进行实时监测，使电力系统内的消防火灾报警能力得到进一步提升。在基于AI视频的烟火复合识别算法模型搭建过程中，主要将深度学习模型作为重要模型，以卷积神经网络Faster-RCNN模型作为基础。在Faster-RCNN模型基础上，进行现有的算法改进。在模型搭建过程中，可以应用Tensorflow深度学习应用框架，加载自有数据集训练之后，能够对烟雾、火焰等图像信息进行精准识别。在具体识别过程中，可以从烟火的能量、形状与运动特性等方面入手，实现烟火目标的快速识别。在该阶段，也可以通过视频源多帧图像的方式，进行烟火目标的准确判断与输出[7]。在基于AI视频分析系统进行电力系统智慧消防搭建时，可以将该分析装置接入到现场监控摄像机中，对监控系统中获取到的各类消防事件进行分析处理，随后通过AI影像分析技术手段，在智慧消防平台中获得可视化的消防预警与管理效果。消防事件AI图像分析装置可以实现对烟雾与火焰等图像信息进行快速甄别，显著提高电力系统的火灾监测和预警能力。针对电力系统中的消防控制室值班、消防通道占用等一些违规现象，可以进行智能化监管，确保在第一时间进行处理。比如对于变电站消防控制室的运行状态，可以通过监控摄像机实时传达视频信息，对控制室人员情况通过AI视频分析系统进行识别，实现变电站的全天候监控与管理。对于消防通道占用以及周界入侵等問题，通过构建监控区域数据模型的方式，能够发出实时监测报警信息，保障消防通道的畅通性，火灾发生之后第一时间进行应对，使电力消防系统始终处于良好运行状态。结语新时期我国智能化技术不断发展