電氣火災(zāi)在火災(zāi)事件中所占的比例呈逐年上升的趨勢(shì)，在電氣火災(zāi)的防控工作中，遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)揮著重要的作用，能夠從源頭上抑制電氣火災(zāi)的產(chǎn)生，保證人身和財(cái)產(chǎn)的安全，而在智能監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用上，也需要對(duì)設(shè)備、技術(shù)手段進(jìn)行不斷的更新。
1 電氣火災(zāi)智能監(jiān)控系統(tǒng)工作原理與特征
1.1 系統(tǒng)工作原理
在電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，諸如電流載荷過(guò)大、溫度驟升、功率過(guò)高等原因都會(huì)引發(fā)故障的發(fā)生. 當(dāng)出現(xiàn)此類(lèi)故障而導(dǎo)致電弧、漏電等探測(cè)器以及剩余電流傳感器等設(shè)備所檢測(cè)到的閾值超出了原本預(yù)設(shè)的范圍值時(shí)，終端探測(cè)裝置利用電磁場(chǎng)感應(yīng)原理以及溫度效應(yīng)的變化，自動(dòng)從現(xiàn)場(chǎng)采集該區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)參數(shù)以及狀態(tài)信息，再將所收集到的信息、數(shù)據(jù)傳送到電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器之中，經(jīng)過(guò)放大、A/D 轉(zhuǎn)換、CUP 對(duì)變化幅值進(jìn)行分析和判斷， 檢測(cè)出異常的閾值，與報(bào)警預(yù)設(shè)值進(jìn)行對(duì)比，一旦有超出預(yù)定值的情況，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。與此同時(shí)，將數(shù)據(jù)、報(bào)警信息、狀態(tài)信息等傳送到電氣火災(zāi)監(jiān)控器做更深入的分析. 當(dāng)從所采集到的信息中判斷存在火災(zāi)隱患時(shí)，會(huì)將這一信息傳送至監(jiān)控主機(jī)， 通過(guò)報(bào)警器、指示燈等設(shè)備發(fā)揮其警示作用 。
1.2 系統(tǒng)特征
電氣火災(zāi)智能監(jiān)控系統(tǒng)具有以下特征 :(1) 為了能夠使用戶(hù)更加方便地將電氣的運(yùn)行控制在安全范圍以?xún)?nèi)，智能監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)電氣終端進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以數(shù)字化的形式將現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)加以呈現(xiàn) ;(2) 通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行智能遠(yuǎn)程監(jiān)控，能夠有效降低人力巡查的成本. 系統(tǒng)在檢測(cè)出存在火災(zāi)隱患時(shí)，將通過(guò)無(wú)線(xiàn)互聯(lián)的方式將具體信息數(shù)據(jù)傳輸至用戶(hù)終端，提升管理效率的同時(shí)避免重大火災(zāi)的發(fā)生 ;(3) 用戶(hù)可根據(jù)大數(shù)據(jù)智能平臺(tái)提供的可視化圖表，對(duì)安全指標(biāo)進(jìn)行全面的監(jiān)控，并在發(fā)現(xiàn)異常的情況下提供報(bào)警通知等服務(wù) ;(4) 智能監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)行實(shí)名認(rèn)證，對(duì)非認(rèn)證用戶(hù)的訪問(wèn)有嚴(yán)格的限制，能夠確保用戶(hù)信息安全，同時(shí)緩存相關(guān)數(shù)據(jù)，避免因網(wǎng)絡(luò)因素、設(shè)備故障等原因造成數(shù)據(jù)的丟失，確保系統(tǒng)的安全性與可靠性。
2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析
2.1 剩余電流式電氣監(jiān)控設(shè)備
第一，密集母線(xiàn)回路位置，關(guān)于線(xiàn)路較長(zhǎng)的電力輸送，由于密集母線(xiàn)槽并不是標(biāo)準(zhǔn)件，所以其絕緣材料和組裝形式不能為整體質(zhì)量奠定保證和基礎(chǔ)。所以在密集母線(xiàn)回路實(shí)際使用過(guò)程中， 經(jīng)常會(huì)不斷出現(xiàn)接頭位置絕緣不足現(xiàn)象，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致整個(gè)地鐵之中出現(xiàn)一系列嚴(yán)重問(wèn)題，那么則可以使用剩余電流檢測(cè)設(shè)備對(duì)其絕緣基本狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)分析，能夠?qū)φ麄€(gè)地鐵起到有效預(yù)防火災(zāi)的效果。
第二，剩余電流檢測(cè)設(shè)備的具體使用，可以對(duì)電纜剩余電流進(jìn)行最有效的監(jiān)控，在整個(gè)過(guò)程中不需要安裝進(jìn)線(xiàn)回路以及母聯(lián)回路等，單獨(dú)一個(gè)剩余電流檢測(cè)就能夠起到很好的火災(zāi)防火作用。
第三，對(duì)區(qū)間隧道水泵供電回路進(jìn)行合理檢測(cè)工作中，需要對(duì)剩余電流檢測(cè)進(jìn)行增設(shè)基本工作，由于水泵電纜長(zhǎng)時(shí)間處在通電情況下，并且自身存在安裝環(huán)境不好以及溫度高等各種問(wèn)題， 因此使得絕緣設(shè)備會(huì)在長(zhǎng)期運(yùn)行之中降低自身的絕緣能力，絕緣受損情況出現(xiàn)的比較多，所以在此位置上需要添加多余電流設(shè)備進(jìn)行工作，進(jìn)而能夠起到最好的電氣火災(zāi)監(jiān)控作用。
2.2 電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器
借助這些基本設(shè)備對(duì)收集到的真實(shí)信息進(jìn)行最有效的判斷和分析，能夠?qū)χ車(chē)鷶?shù)據(jù)進(jìn)行整合，并實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控工作。數(shù)據(jù)集中監(jiān)控設(shè)計(jì)一般是因?yàn)楸O(jiān)控主機(jī)和其他不同監(jiān)控單元形成的主要內(nèi)容，一般適用于小型系統(tǒng)監(jiān)控工作的實(shí)現(xiàn)。監(jiān)控主機(jī)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理功能，并且需要整合設(shè)備具有非常強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和處理功能，可以對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)具有良好的數(shù)據(jù)處理功能，因此能夠看出其也可以使用在大型系統(tǒng)處理工作之中。借助不同監(jiān)控單元對(duì)檢測(cè)器進(jìn)行合理檢測(cè)和連接工作，并且能夠?qū)Φ罔F進(jìn)行全面集中的管理，對(duì)整個(gè)地鐵正確運(yùn)行具有一定價(jià)值和作用。
2.3 電氣火災(zāi)監(jiān)控平臺(tái)
2.3.1 服務(wù)端
服務(wù)端由微服務(wù)架構(gòu)組件和微服務(wù)應(yīng)用模塊組成。微服務(wù)架構(gòu)組件由 SpringCloud 提供，主要有 API 網(wǎng)關(guān)、服務(wù)發(fā)現(xiàn)以及負(fù)載均衡 ( 圖中未畫(huà)出 )、服務(wù)容錯(cuò)保護(hù)等，構(gòu)成微服務(wù)架構(gòu)應(yīng)用模塊開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。各模塊使用 SpringBoot 框架實(shí)現(xiàn)。
MQTT、CoAP 以及 HTTP 服務(wù)實(shí)現(xiàn)與探測(cè)器的通信功能。若探測(cè)器使用 HTTP 協(xié)議則需要先經(jīng)過(guò) API 網(wǎng)關(guān)，再由 HTTP 服務(wù)模塊進(jìn)行處理。設(shè)備服務(wù)提供探測(cè)器最新上報(bào)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)信息查詢(xún)等服務(wù); 信息通知服務(wù)主要負(fù)責(zé)異步給用戶(hù)發(fā)送報(bào)警信息通知等服務(wù) ; 用戶(hù)服務(wù)提供用戶(hù)登錄和探測(cè)器管理服務(wù)。
2.3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)
使用單一的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，受限于硬盤(pán)讀寫(xiě)速度和數(shù)據(jù)庫(kù)本身的性能，易造成效率低下，難以滿(mǎn)足高并發(fā)訪問(wèn)的需求。例如當(dāng)用戶(hù)查看設(shè)備的最新信息時(shí)，如果每次都直接從 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取，MySQL 的搜索引擎需要先根據(jù)設(shè)備 ID 從硬盤(pán)讀取該設(shè)備所有的數(shù)據(jù)信息，然后根據(jù)時(shí)間字段降序或者升序排序，取出第一條或者最后一條才能得到最終需要的數(shù)據(jù)。這種方式在用戶(hù)訪問(wèn)量大及設(shè)備多的情況下，將對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)造成巨大壓力，同時(shí)服務(wù)器的響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)也會(huì)影響用戶(hù)體驗(yàn)。相似的問(wèn)題也會(huì)出現(xiàn)在用戶(hù)查詢(xún)?cè)O(shè)備的歷史數(shù)據(jù)時(shí)。為此，平臺(tái)使用非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)Redis 作為補(bǔ)充，以減輕關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的壓力，提高平臺(tái)的處理速度和并發(fā)能力。此外，在分布式系統(tǒng)中的用戶(hù)單點(diǎn)登錄、本平臺(tái)中存儲(chǔ)隨機(jī)密碼的短時(shí)間定時(shí)存儲(chǔ)業(yè)務(wù)中，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)也具有更好的適應(yīng)性。
2.3.3 客戶(hù)端
(1) 瀏覽器客戶(hù)端
前端頁(yè)面部分，使用 AJAX 技術(shù) ，通過(guò)在后臺(tái)與服務(wù)端進(jìn)行少量數(shù)據(jù)交換，在不重新加載整個(gè)網(wǎng)頁(yè)的情況下，實(shí)時(shí)更新設(shè)備上報(bào)信息。數(shù)據(jù)可視化使用 Datatables 表格插件和 Hightcharts 圖表庫(kù)。
(2) 移動(dòng)端 APP
為實(shí)現(xiàn)用戶(hù)隨時(shí)隨地查詢(xún)電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的相關(guān)信息狀態(tài)的需求，開(kāi)發(fā)了基于 Android 的移動(dòng)端 APP。采用經(jīng)典的 MVC 開(kāi)發(fā)架構(gòu)，分為業(yè)務(wù)層、視圖層和操作層。業(yè)務(wù)層處理各類(lèi)應(yīng)用業(yè)務(wù)，完成網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理功能; 視圖層分為可視視圖和隱藏視圖，主要完成手機(jī)端與用戶(hù)的交互和應(yīng)用界面的更新替換; 操作層用來(lái)分離業(yè)務(wù)層和視圖層的聯(lián)系，降低程序的耦合，使應(yīng)用更加健壯，同時(shí)為后期維護(hù)做準(zhǔn)備具體，具體實(shí)現(xiàn)功能與瀏覽器端類(lèi)似。
2.4 智能傳感分析
隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)科技的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器具備智能傳感功能將是智能監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的一大發(fā)展趨勢(shì). 要想充分實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化這一研發(fā)定位，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的服務(wù)方向，需要通過(guò)智能模塊與常規(guī)傳感器進(jìn)行有效集成的方式，監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的智能感知，結(jié)合溫度探測(cè)、剩余電流探測(cè)器等，研發(fā)出綜合性較強(qiáng)的智能探測(cè)器. 依托于 RTOS 軟件平臺(tái)、ARM 嵌入式硬件平臺(tái)，將傳感器的參數(shù)進(jìn)行采集與發(fā)送. 同時(shí)，建立專(zhuān)業(yè)的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)庫(kù)，結(jié)合實(shí)時(shí)的報(bào)警信息來(lái)判斷故障的類(lèi)型、程度、發(fā)生原因、具體方位等，并制定出有效的解決策略. 智能分析技術(shù)可以提供智能故障診斷、故障趨勢(shì)分析預(yù)測(cè)等功能，通過(guò)曲線(xiàn)走向來(lái)了解、掌握故障前后設(shè)備的狀態(tài)變化，并結(jié)合數(shù)據(jù)進(jìn)行故障的原因分析。
總之，在地鐵之中要高度重視電氣火災(zāi)監(jiān)控機(jī)制的實(shí)施，對(duì)周?chē)赡艹霈F(xiàn)的一切事物等進(jìn)行詳細(xì)分析，制定相對(duì)應(yīng)機(jī)制，針對(duì)整個(gè)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、自身存在的特點(diǎn)、以及應(yīng)用進(jìn)行深入分析，使其可以在地鐵之中充分發(fā)揮自身的價(jià)值和作用，推動(dòng)整個(gè)地鐵事業(yè)的發(fā)展。