銀行智慧用電監測平臺的設計與研究

姜孝田

（金程科技有限公司，杭州 310052）

1 引言

隨著科技發展，電力供應日益充分，電氣設備日益增多，電力在帶來光明和效率同時，也帶來火災危害。據應急管理部消防救援局統計[1]，2020 年全國共接報火災25.2 萬起，電氣類原因繼續強力影響火災走勢，全年因違反電氣安裝使用規定引發的火災共8.5 萬起，占總數的33.6%。其中，因電氣引發的較大火災36 起，占總數的55.4%。從電氣火災的分類看，因短路、過負荷、接觸不良等線路問題引發的火災占總數的68.9%，因故障、使用不當等設備問題引發的火災占總數的26.2%，其他電氣原因引發的火災占4.9%[2]。當前，在金融機構火災中，電氣火災已經成為消防防控重點，電氣也成為是金融網點發生火災最大的“元兇”。

2 銀行安全用電存在問題分析

隨著金融業務的發展和營業場所自身功能性的不斷擴展，用電設備和用電量與日俱增，而網點對電氣設備及線路的粗放管理模式，已遠遠不能適應消防安全需要。在安全用電方面主要存在以下問題。

2.1 使用問題

使用問題主要體現在管理粗放，隨意增加負載，用電不規范。營業場所內用電設備急增，如辦公電腦、粉碎機具、采光采暖、飲水、空調、新風系統；安防、網絡、自助設備機具等，由于用電回路沒有計量設施，用電設備加載在線路上時隨意性較強。具體表現為就近取電，哪里方便插哪里，哪里有插座就插哪里；對于線纜線徑粗細，是否預埋，通電量是多少，受溫度影響大小，經過多年使用，實際負載會降低到多少，還能不能負載該設備一概不知；空氣開關跳閘時，對于是負載過大，是漏電保護或者是短路的跳閘原因不明。只是復位完事，殊不知火災隱患依然產生，更有甚者，為應付空開跳閘問題，干脆換個更大功率的空開，結果大功率空開和電源線不匹配，造成線路過載燃燒，空開還沒有跳閘保護的問題[3]。

2.2 維護問題

維護問題主要體現在線路私拉亂扯，線型不符合要求等。當用電設備附近沒有取電口，網點或支行電工就從附近插座取電，私拉亂扯，隨意使用金屬線，甚至使用電話線或網線來接入強電設備，而這些線材根本不是強電所能使用的。

2.3 質量問題

質量問題主要體現在電器和接插件功率與標稱不符，未使用阻燃材料等。網點使用或安裝虛標功率、未使用阻燃材料的電器或接插件，設備長期在線，老化加快，易造成火災風險。

2.4 外部強干擾

外部強干擾主要有閃電、地震、鼠患、雨淋水浸等外部強干擾。電氣線路中存在隱患，如室外插座未做防水處理，室內穿線未強弱電分開或強電線路未穿管防護被鼠咬至短路等，閃電、地震、鼠患、線路雨淋水浸作為外界強干擾誘因，引起電氣類的火災。

2.5 管理問題

管理問題主要體現在非營業時間，非在用線路未斷開供電。

非營業時間，辦公區域的照明、插座、空調，以及現金區的柜員，非現金區的低柜柜員的電腦設備都不再需要供電，這些線路中存在電壓電流是浪費，更是安全隱患。據抽樣統計，非24 h 用電的回路占到網點總通電回路的70%以上，比重較大。如能在非營業時間，完全斷開這些回路電源，就能有效減少消防隱患70%以上。

3 銀行智慧用電監測平臺的整體框架

整理框架采用了環境傳感器感知和智慧微斷數據采集傳輸層、微服務機構數據中臺服務層、云平臺與大數據分析和應用服務層的3 層架構，主要涵蓋了設備運行參數及用電狀況的數據采集、基于分布式閉環控制、云平臺大數據分析以及相關的接口/協議/標準等。平臺功能可以分為整體用電數據分析、負載負荷用電數據監控、預警告警智能分析、警情聯動干預4 大功能模塊。

3.1 整體用電數據分析模塊

用電數據分析主要是通過環境傳感器及智慧微斷數據采集器采集的用電數據，通過算法模型進行數據清洗和數據挖掘分析，最終通過圖表化展現出來，是用電決策的客觀評測和改造規劃的參考。本項目模塊主要包括銀行的用電負載分析、電壓穩定情況分析、告警分析、用電設備功耗統計分析、各分支機構的功能分析。通過對各種維度的數據進行綜合分析，將用電特征圖形化，提供明確的數據支持，提高銀行用電的決策水平，促進銀行節能減排、安全用電。

3.2 用電數據監控模塊

用電數據監控模塊的硬件端采用的是終端智能微斷設備或者用電監控主機。通過終端設備的數據采集，將用電數據傳輸到數據中臺，通過數據展示平臺將數據呈現給決策者。用電數據監控模塊主要監控銀行用電每個支路的三相用電、單相用電的電壓、電流、負載、線路溫度、能耗、有功無功、漏電、短路、剩余電流、諧波、電弧、開閉狀態等指標。通過一張圖可以實時調取任意一個支路、總路的實時監測數據。數據的波動情況、峰谷值通過曲線圖、折線圖實時展示，還可以將歷年的數據進行拉出對比展示，給決策者提供實時、準確、直觀的用電數據。

3.3 預警告警智能分析

預警告警智能分析系統支持實時在線監測，即實時采集并上傳電氣線路的剩余電流、故障電弧、溫度、電流、電壓、功率等安全狀態參數，經云平臺的綜合診斷分析，及時發現漏電、過載、短路、過壓、接觸不良、升溫異常等電氣安全隱患。借助App/Web 智能終端，隨時隨地實現對銀行用電安全監測的透明化管理。對用電異常情況，進行智能分析，分類（外來故障，如過壓欠壓；用電故障，如過流等；平臺故障，如通信中斷等）進行告警報警。平臺還設置預警信息，鑒于目前大多用戶配備富裕的電容量，雖然電流未過流，但用電超過平時用電的最高值，分時段生成預警信息。

3.4 警情聯動干預模塊

警情聯動客戶可對遠程設備進行定時控制和手動控制，實現實時遠程控制、定時控制開關、分時段功率控制、定時限流等功能，模塊還支持遠程設備可定義為可控或者非可控，重要區域或重要設備的供電，不允許遠程控制，確保重要區域的供電安全。對網點空調進行遠程開關、遠程調溫等。

4 銀行智慧用電監測平臺的應用

4.1 營業網點用電管理

4.1.1 用電管理難點

營業網點在用電管理方面主要存在以下難點：一是網點眾多、地域分散、缺少專業電力運維人員；二是網點工作人員電力知識甚少，隨意增加線路負載；三是部分電器陳舊、線路老化，存在回路電弧產生電火花引起火災的風險；四是網點發生火災、洪災后，無法第一時間對電力線路斷電處理，存在觸電風險。

4.1.2 解決方案

1）用電分路監測

分時分區用電監測管理是根據營業機構用電各回路用途和負荷，采取“多回路、小電流”的設計原則，將網點回路分為24 h 回路、8 h 工作回路、24 h UPS 回路、8 h UPS 回路和定時回路5 大類。用電分類監測可以實現不同回路不同的監測配置，避免正常斷電引起的預警，實現分時分區用電的個性化配置與監測。

2）用電線路實時監測預警

一是過載監測。根據線路和接插件標稱功率，設定每條回路預警和最高負載值，系統根據實時電流監測，判斷是否過載，減少火災隱患。

二是異常監測。根據不同負載類型和時段，設定每條回路電流異常預警值，當電流異常變化達到設定值，產生預警信息。

三是溫度監測。根據接插件部位或線路溫度，對過溫現象實時監測，設定預警值，當系統監測溫度達到設定值時，進行預警。

四是漏電監測。設定漏電電流預警值，當系統監測到漏電電流高于設置值時，進行預警。

五是用電量統計。對每個監測線路進行用電量統計，并形成圖或表的形式展示，報表可以導出。

3）回路電火花和電弧監測預警

通過實時監測電流變化，根據電流強度和高頻率波動，判斷是否存在快速連續性電火花和電弧現象，再根據設定預警自動觸發，防止插座插排及用電設備出現高強度高頻率打火，避免引發火災，減少火災隱患。

4.2 辦公大樓用電管理

4.2.1 用電管理難點

辦公大樓在用電管理方面主要存在以下難點：一是下班后忘記斷電，如空調、飲水機、熱水器、電腦等設備處于無人管理的開機狀態；二是違規用電，隨意接入大功率用電器，導致有的線路超負荷；三是打印機等設備未完全關閉，設備長時間的待機將耗去大量的電能；四是缺乏技術手段進行常態化的安全用電檢查、管理。

4.2.2 解決方案

（1）人機結合管理。針對各辦公大樓用電存在時段性和不確定性因素，采用人機結合的遠程用電監測方式。對機關大樓低層的營業網點（營業室），按照前述網點用電管理方式進行規劃和部署。對辦公樓層，采用早上定時監測是否開啟、晚上定時監測是否關閉方式進行用電管理。（2）遠程監測回路。通過網絡實現對大量開關的監測，能夠實現方便查詢當前開關狀態等，方便集中管理。（3）用電線路實時監測預警。實現過載監測、異常監測、溫度監測、漏電監測和用電量統計功能。（4）回路電火花和電弧監測預警斷電功能。（5）配電線路斷電預警功能。

4.3 自助銀行用電管理

4.3.1 用電管理難點

在離行式自助銀行中，過流保護與負載不匹配、隨意添加負載、分路引線不規范、長期過載、鼠患等是造成安全隱患的主要因素。此外，機房空調故障、UPS 故障引發火災的情況偶有發生，市電斷電預警信息無法及時上傳，容易掩蓋潛在案件風險。

4.3.2 解決方案

1）用電分路監測。自助銀行用電可分為照明、空調、室外燈箱、ATM 用電及UPS 電源。管理措施如下：一是定時回路監測，包括自助大廳照明，室外燈箱用電等；二是24 h 監測回路，包括ATM 用電、空調、UPS 電源等；三是工作聯動回路監測，主要是機房（加鈔間）照明。

2）智能用電監測。包括過載監測、異常監測、溫度監測、漏電監測、用電量統計功能，詳見前文。

3）智能空調運行監控。空調根據環境溫度變化進行啟停工作，重點監控該線路狀態。

4）市電斷電監測。對市電線路狀態進行實時監測，一旦發生市電斷電，及時發送預警信息。

5 結語

本文分別從使用問題、維護問題、質量問題、外部強干擾、管理問題等層面闡述了銀行安全用電的現狀、存在的問題，給出了銀行安全用電的解決辦法，建設“銀行智慧用電監測平臺”。文章還提出了“銀行智慧用電監測平臺”在銀行用電的營業網點用電管理、辦公大樓用電管理、自助銀行用電管理3 種應用場景。對未來銀行安全用電監測的廣泛應用起到了示范與引領作用。