電力系統智慧消防關鍵技術研究

摘要：隨著經濟的發展和人民生活水平的提高，電力系統的消防安全問題越來越受到關注。傳統的消防方式已經無法滿足現代電力系統消防安全需求，因此研究電力系統智慧消防關鍵技術具有重要的現實意義。應用電力系統智慧消防關鍵技術，可以實現對電力系統火災的實時監測、預警和快速處置，有效提高電力系統的消防安全水平。本文旨在探討電力系統智慧消防關鍵技術，以期為提高電力系統的消防安全水平提供參考。

關鍵詞：電力系統；智慧消防；關鍵技術

一、電力系統智慧消防關鍵技術應用優勢

（一）有利于實現遠程監督

當前，要想確保電力系統智慧消防關鍵技術得到有效運用，設計者要對被檢查的目標進行全面分析和理解，這樣才能全面把握潛在的消防隱患，從而減少火災發生。例如，對建設工程消防安全進行監督檢查，需要對與電力系統相關的結構和材料等多個方面產生完整的認識，并定期檢查消防設施和報警設施。消防巡查屬于經常性工作，往往需要耗費大量的人力、財力和物力，同時還會出現檢查不到位、檢查漏項缺項、缺少火災預判、長時間決策等問題。而基于電力系統合理運用智慧消防關鍵技術，可以有效監控傳感器網絡中的煙霧、火焰、CO₂等多種氣體，并對傳感器網絡進行實時監控。^[1]

（二）有利于實現緊急服務應用

針對火災事故具有即時性和不確定性的特點，應注重對電力系統智慧消防關鍵技術的應用。這樣，可以實現對被控對象的動態監控，而且將智慧技術與消防安全監督應急服務機制相結合，可以使消防快速出動，并通過構建無處不在的消防物聯網，對火災隱患進行實時排查。它可以有效提高火災的早期預警和緊急情況，提高工作效率。

二、傳統電力消防面臨的問題

當前，由于消防基礎設施老化、專業人才匱乏等因素影響，傳統的電力消防已不能滿足現代信息發展需求。同時，傳統的電力消防也存在信息采集不全、不及時等，所配備的消防和報警裝置也只是起到了事后作用，特別是在變電站實現無人管理之后，對電力消防提出了更高要求，這些問題需要及時解決。^[2]

（一）資料較少

傳統的電力消防信息采集設備少、范圍小、速度慢，能收集的信號也少，造成信息獲取難度大、匱乏等問題，導致工作人員很難對消防工作開展情況作出正確判斷與預測。

（二）維修難度大

傳統的電力消防安全維修主要依靠人工進行，因其工作強度大、時間長，大大提高了維修難度。

（三）缺乏有效監管

因為電力消防設備復雜、分布廣、人員數量和素質等因素的限制，傳統的電力消防管理模式在一定時期出現了“無人值守”現象，從而造成了巨大的安全隱患。^[3]

（四）互動疲勞

傳統的電力消防系統缺少有效的人機互動機制，不具備操作輔助、實時同步的消防指令，無法實現實時、動態、互動和融合的電力消防安全管理。

三、電力系統智慧消防關鍵技術分析

（一）LoRa技術

遠程無線電（LoRa）作為一種可以實現長距離、大容量、低功耗的無線通信技術，具有網絡結構簡單、傳輸延遲小的特點，可以使各點直接傳輸到網關中心。在節約傳輸時間、提高傳輸精度的同時，也可以實現與網關中心節點的快速連通。擴頻是一種依靠高頻進行通信的技術，它所需帶寬通常比信號所需帶寬要小。該系統的基本工作流程如下：第一，由調制解調器完成由模擬至數位信號的變換，再由擴頻碼產生器接收該數位信號；第二，進行擴頻，通過擴散編碼序列將信號頻譜拓寬，拓寬的信號被送入載波頻率調制；^[4]第三，經載波調制之后，通過天線將其發送出去。在數據采集方面，使用一種類似于天線的設備捕獲無線電波，而RF產生器則將采集到的無線電波轉化為中頻信號，并對中間頻率進行解調，恢復和輸出已發送的數據。

（二）智能滅火器壓力表

智能滅火器壓力表可以對滅火器壓力進行持續監控，并通過PC和APP進行遠程監控，一旦出現異常立即報警。同時，也會對壓力數據進行實時監控和采集，不僅可以對滅火器狀況進行實時反饋，還可以連接到大數據庫進行智能分析計算，為火災早期預警提供了一定借鑒。本裝置除監控滅火器的氣壓值外，也可檢測其本身狀況，如電量不足、信號異常、連線異常等，均可通過計算機系統顯示。APP會給工作人員提示，使其能夠及時做出處理。每臺監視器都有自己的ID，通過PC和APP，可以精確定位滅火器的具體位置，一旦發生火災，能立刻找到滅火器的具體位置，極大提升了巡檢和維護效率。^[5]智能型滅火器壓力表也可以很好解決傳統干粉滅火器因氣壓過高或欠壓而無法進行實時監測的問題。壓力表主要由兩個主要部件組成，即壓力監測模塊和物聯網數據傳輸模塊。在該系統中，“壓力感知模塊”可以實時監控干粉滅火器內的壓力，并將壓力信息通過無線LoRa網絡傳輸到智能終端SEB終端。在此基礎上，將監控系統中的數據傳輸到消防監控平臺。

（三）消防事件AI圖像分析

隨著互聯時代的到來，視頻逐漸成為人們獲取信息、感知外界的主要渠道。每天所生成的視頻總時長達上萬小時，對其進行審查與分析有一定難度。工作人員可以嘗試以智能AI分析為基礎，將人工智能與多譜融合技術相結合，實現煙霧、火焰、消控室人員值班等實時分析，也可以對防火通道的占用情況、火災事故周邊入侵等展開分析，達到安消一體。這樣可以對火情進行及時預警和報警，同時還能對空間中的火焰進行精確定位，24小時有人值班監控，而且通過建筑物內部現有的視頻監控，結合消防事故AI圖像分析設備，實現對變電站消防的實時監控，進而提高變電站火災預警水平。

以AI視頻分析為基礎，以安消一體為核心，將現場監控攝像頭與火災事故AI影像解析設備連接起來，對消防事故進行分析、預警，并通過智能消防平臺進行可視化報警處理。該設備具備較強的計算能力與深度學習能力，能夠對火場中的煙、火進行快速識別與預警，顯著提高消防監控水平。也可以對消防控制室值班、消防通道占用、周邊入侵等違章現象進行智能化監控。比如，可以根據變電站控制室內的攝像頭傳輸的實時視頻信息，分析控制室中的人員狀況。當消控室里的工作人員離開一段時間后，控制室長期沒有人值班，該系統便會觸發警報，實現對變電所值班人員的管理。同時，也會根據實際的消防情況，構建監控數據模型。^[6]

四、電力智慧消防實現對策

（一）構建集中式信息窗口，多維度采集消防數據

首先，對感知網絡進行合理部署，確保各站點與消防系統設備實現全覆蓋。這可以打破以往僅由火警控制器對“火警”“故障”“失電”“聯動”4種信號進行采集與傳遞的局限，并在此基礎上對5大類48種類型的消防裝備進行全方位配置，并通過全方位部署數據感知層，全面覆蓋各站點與消防系統設備，進而采集所需的各項數據。其次，可視化展示信息，實現消防信息一屏全監控。第一，依托定位技術與地理信息，對現場、設備、故障進行定位，并通過對維修編號、接入狀況、火災報警等進行實時監測，打破信息孤島，進行集中管理。第二，以事故、現場監測為基礎，實時顯示各站點的消防事件，包括消防事件基本情況、實時曲線、重點裝備信息等。同時，也可以采用以下兩種監測方法：基本監測和專家監測，以達到對各個現場和消防事故的準確把握。^[7]第三，采用“資料+云監視”相結合的方式進行統一展示。云計算會實時連接各個站點，并提供三維多角度的監控視角，通過動態視頻與數據變化互相驗證，對每日消防安全狀況進行密切追蹤與掌握。

（二）主動搭建智慧平臺，提升消防安全管控效能

第一，采用射頻識別、無線感知等技術，運用有線和無線通信的方法，對各個站點的消防系統進行信號、報警和壓力測量，并對水位及其它相關指標進行實時監控。同時，通過與本地的消防物聯網相連接，整合已有的各類信息中心，提高整個網絡的使用人數。強化系統報警聯動、設施巡查及消防監測，進行應急聯動，實現智能化、網絡化、實時化監測。第二，在傳統消防監測基礎上，利用視頻聯動、熱成像測溫、消防火眼、AI影像辨識等技術，實現對火災的自動辨識與報警。同時，對消防栓、消防水池水位、高位消防水箱以及消防給水管線閥門開關等進行實時監測，實現對各類消防報警的智能辨識、靈敏感知和迅速處置。^[8]

第三，合理整合安全大數據，并對數據展開分析。首先，透視過去。利用詞云圖、深度學習等方法，對消防事故進行分析，生成消防事故特征庫，以可視化的方式展現消防事故的發生過程，為妥善處理消防事故做出科學決策。其次，把握當下。利用大數據建模技術，對消防隱患進行實時預警，并發布相應的安全異常指令。最后，感受將來。基于深度學習的相關技術，是智慧消防的一種事前預防和預警手段，將火災風險消滅于初始階段。

（三）構建電力消防交互機制，提升作業指揮質量

利用系統平臺的智能分析能力、大屏幕的可視化顯示、手機應用程序與系統的連接，建立電力消防聯動機制。第一，電力消防作業智能指導。只需通過一個按鈕，該系統便可將工作單發送到工作人員的手機上，當設備出現異常情況時，會有明顯提示。通過該系統的設備功能定位，工作人員可以掌握具體位置、設備缺陷所在，同時也可以及時推送消缺方案，清晰明了告知維護人員，需要解決的問題有哪些、有哪些缺陷、需要攜帶哪些設備等，從而確保維修人員在開展消缺工作時，真正做到“只用跑一次”，或者“一次也不跑”。第二，對電力消防系統進行在線評估和改進。該系統將消防相關的法律法規、消防技術標準等集成在一起，實現線上消防安全評估功能。在每次評估過程中，可以通過感應層來自動收集數據，并將其與清單及對應的標準進行對比。對每項得分及總得分進行評價，對每個站點的火災安全隱患進行分析、預測和評價，并給出整改建議。

（四）建設監管預警系統，增強風險抵御能力

在電網中，對消防風險源進行監測和預警，并對其進行計算和報警，從而不斷提升消防預警的有效性。通過對消防事故發生原因與載體進行詳細分析，通過模擬仿真，預測出最終的結果，從而完成消防預警、報警等流程。同時，引入物聯網，實現對消防事件的評估。在此基礎上，要建立消防應急處置戰略數據庫，智能化、科學化進行多場景的消防預警分級，并與實際發生的消防事件進行實例融合，完成自治式消防應急處置決策的自動學習。由此可以正確把握防火的最佳時期，將造成的損失降到最小。^[9]此外，構建危險源監控預警系統，對消防危險源狀態、環境進行監控，實時分析危險源及其軌跡，根據分析結果構建電力消防危險源應急預警機制，增強變電站抵御消防風險的能力。

結語

總而言之，要想確保電力系統智慧消防關鍵技術得到有效應用，需要從多個方面入手，如構建集中式信息窗口，多維度采集消防數據；主動搭建智慧平臺，提升消防安全管控效能；構建電力消防交互機制，提升作業指揮質量；建設監管預警系統，增強風險抵御能力。通過這些措施，可以有效提升消防安全管控效能，保障電力企業穩定運行和人民生命財產安全。

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作者簡介：劉宏開（1976- ），男，漢族，廣西藤縣人，本科，工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。