電力系統(tǒng)智慧消防關鍵技術實踐研究

田正啟

摘要：近年來，我國電力行業(yè)得到了迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的建設規(guī)模也在不斷增大，對電力消防工作也提出了更高要求。因為電力系統(tǒng)的規(guī)模一般都比較大，在電力系統(tǒng)消防工作中有著工作量大與專業(yè)性強的特點，傳統(tǒng)的消防體系難以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的有效監(jiān)管，多采用的是被動的火情應急處置模式，難以滿足電力系統(tǒng)的消防管理需求。因此，我國各電力企業(yè)要主動構建智慧消防工作體系，將智能化技術融入到電力消防工作中，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)消防問題的有效監(jiān)管與及時處置，提高電力系統(tǒng)的整體運行安全性。據(jù)此，本文分析了電力消防系統(tǒng)建設中的現(xiàn)存問題，提出了電力系統(tǒng)智慧消防關鍵技術，希望通過本文的分析可以為該方面的研究提供一些思路。

關鍵詞：電力系統(tǒng)；智慧消防；關鍵技術

電力系統(tǒng)中的變電站等生產(chǎn)場所多處于無人值守狀態(tài)，外加上電力系統(tǒng)的運行特性，對于系統(tǒng)運行火情無法預估處理。現(xiàn)有的電力消防系統(tǒng)中存在消防設施獨立分散的情況，火情監(jiān)控設施不夠完善，在電力系統(tǒng)發(fā)生消防火災之后無法第一時間進行處理。因此，在電力消防系統(tǒng)建設過程中，需要加強對智能化技術與信息化技術的應用力度，積極構建智能消防體系，全方位提升電力系統(tǒng)的消防安全管控水平，使電力系統(tǒng)始終處于良好運行狀態(tài)。

一、電力消防系統(tǒng)建設中存在的問題

（一）消防設施實時監(jiān)測問題

在以往的電力消防系統(tǒng)中，因為受到技術因素的影響，以往的消防設施并不具備遠程監(jiān)控作用，無法及時發(fā)現(xiàn)火情信息并進行處理，因此在日常消防管理中要每月派遣專人進行檢查。在消防系統(tǒng)中，如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)控制柜誤動作、消防預警設備故障或者消防管網(wǎng)漏壓等情況時，無法在第一時間監(jiān)測并且作出應對，對各類電氣設施無法起到點對點的管理效果，影響到電力系統(tǒng)的消防管理效果[1]。

（二）現(xiàn)場火情探測能力不足

目前我國電力系統(tǒng)中應用到的各種消防報警裝置，主要選擇的是傳統(tǒng)的火災煙霧傳感器或者手動觸發(fā)報警器，這些設備在經(jīng)過了長時間的運行之后，會產(chǎn)生一定程度的設備老化問題，消防報警裝置在運行過程中還容易出現(xiàn)誤報情況，電力系統(tǒng)對于各類火災火情的預警能力不斷降低，也就難以獲得良好的火災預警效果。此外，在現(xiàn)有電力系統(tǒng)的火情探測系統(tǒng)中，相關檢測設備多是采用固定布置的方式，對每個區(qū)域的監(jiān)控強度無法有效調整，也就容易出現(xiàn)火情漏報情況，在火災發(fā)生第一時間內(nèi)無法有效處理。

二、電力消防問題的解決思路

（一）實現(xiàn)消防設施的實時監(jiān)測

在電力系統(tǒng)建設中，為了對傳統(tǒng)消防設施的實時監(jiān)測水平不足等問題進行解決，還要將傳感器技術應用到消防設施的動態(tài)管理中，對消防設施的運行狀態(tài)進行動態(tài)控制。比如通過壓力監(jiān)測設備的應用，能夠對滅火器內(nèi)的高壓氣瓶狀態(tài)進行監(jiān)測，實現(xiàn)對滅火劑運行壓力的實時測量，并且可以基于測量結果判斷消防設施是否處于可靠的運行狀態(tài)。通過傳感器技術等信息化技術的應用，及時發(fā)現(xiàn)運行異常的消防設施設備并進行更換處理，確保整個消防系統(tǒng)處于良好運行狀態(tài)。

（二）提高現(xiàn)場火情探測能力

針對現(xiàn)階段火情探測監(jiān)控范圍比較小的問題，可以結合電力系統(tǒng)的運行特點，構建一種基于臨時消防監(jiān)控裝置，使火情監(jiān)控范圍進一步增加，能夠實現(xiàn)對監(jiān)控設備的遠程調控。這樣可以對各個區(qū)域內(nèi)的監(jiān)控強度進行自動化調節(jié)，提高電力系統(tǒng)的火情探測效果。此外，還可以在現(xiàn)有安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上，增設圖像火災監(jiān)測功能，將AI分析聯(lián)動技術應用其中。這樣可以實現(xiàn)對各類消防事件的有效識別與及時預警，提高火災實時監(jiān)測與預警確認推送能力[2]。

三、電力系統(tǒng)智慧消防關鍵技術

（一）LoRa技術

LoRa技術即遠距離無線電技術，作為一種有著較遠傳輸距離以及傳輸功率損耗低的無線電技術，在電力系統(tǒng)智慧消防體系中有著良好的應用價值。在LoRa技術應用中，各點可以實現(xiàn)與網(wǎng)關中心的直接傳輸，并且有著網(wǎng)絡結構簡單與傳輸時延低的應用優(yōu)勢。基于LoRa技術構建智慧消防系統(tǒng)，主要是通過高頻寬的擴頻調制技術手段，在信息傳輸時應用的帶寬要遠小于信號占用的帶寬。在信號傳遞過程中，首先利用調制解調器進行信號類型的轉換，將傳感器獲取到的模擬信號轉換成數(shù)字信號，對數(shù)字信號開展擴頻處理工作。該階段主要采用對應的擴頻碼序列，完成信號展寬調制工作之后，通過天線進行調制后的信號傳遞，由信號接收端捕獲射頻信號。隨后通過射頻發(fā)生器將已經(jīng)捕獲到的射頻信號進行調節(jié)，借助相關軟件進行信息內(nèi)容的解讀，實現(xiàn)對原始信息的還原輸出。需要注意的是，在信息容量固定的情況下，信號帶寬與信噪比之間呈現(xiàn)的是反比關系。在信號傳遞過程中，也可以通過適當增加信號帶寬的方式，實現(xiàn)信噪比的有效控制，進一步提高信號的傳遞質量[3]。

作為一種常見的無線通信技術手段，LoRa技術的通信距離能夠達到50km，信號傳遞的頻段在137-100500MHz之間，通信速率為300kbp，在信號傳遞過程中還支持傳感控制與信號加密等多種操作要求。與其他無線通信技術對比，LoRa通信技術在應用中有著傳輸距離遠與信號傳遞功耗低的特點。該技術的傳輸速率相對比較低，因此適用于智慧檢測等對傳輸效率要求不高的場景。在電力系統(tǒng)智慧消防搭建過程中，因為電力系統(tǒng)的建設規(guī)模比較大，在信號傳遞過程中，對于傳輸距離有著非常高的要求。因此，LoRa通信技術能夠很好滿足消防智慧系統(tǒng)搭建需求，為信號傳遞與接收提供良好的技術支持，從而在電力系統(tǒng)火情發(fā)生的第一時間及時進行處理，提高消防系統(tǒng)的運行智能化水平。

（二）智能滅火器壓力表

智能滅火器壓力表也是電力智慧消防系統(tǒng)建設中的一項關鍵技術。在該技術應用過程中，能夠在明顯增加傳統(tǒng)滅火器運行壓力基礎上，還具備壓力實時在線監(jiān)測功能。智能滅火器壓力表可以將監(jiān)測到的壓力數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)较拦芸仄脚_，在出現(xiàn)了滅火器壓力異常情況時，也可以實現(xiàn)自動化報警，及時進行壓力調整處理，確保滅火器始終處于良好運行狀態(tài)。通過智能滅火器壓力表的應用，能夠對傳統(tǒng)干粉滅火器的過壓問題與欠壓問題起到良好的解決效果[4]。

智能滅火器壓力表的模板組成主要包含有壓力傳感器模塊與物聯(lián)網(wǎng)傳輸模塊。在實際運行過程中，壓力傳感器模塊能夠直接監(jiān)測到滅火器的實時壓力值，并且對壓力值進行采集與傳遞。物聯(lián)網(wǎng)傳輸模塊在獲取到實時壓力值數(shù)據(jù)之后，通過物聯(lián)網(wǎng)無線LoRa協(xié)議進行信號傳遞。物聯(lián)網(wǎng)邊緣代理網(wǎng)關SEB可以實現(xiàn)這些信號的接收與分析，借助通信網(wǎng)絡渠道，直接在物聯(lián)業(yè)務節(jié)點處進行傳感壓力信息傳遞，隨后采用相關的消防管控平臺，對這些數(shù)據(jù)信息進行整合分析，判斷滅火器等消防系統(tǒng)的運行狀態(tài)，實現(xiàn)消防設施的智能化管理，提高智慧消防系統(tǒng)建設水平[5]。

在智能滅火器壓力表運行中，要對滅火器壓力進行持續(xù)性監(jiān)測，并且需要實現(xiàn)PC、APP遠程監(jiān)控與異常報警功能。通過該智能化技術的應用，可以對出現(xiàn)壓力異常問題的滅火器及時進行更換，杜絕滅火器超期服役、銹蝕損壞等問題，在火災發(fā)生之后也能夠及時進行滅火處理。在實際運行中，能夠對滅火器的壓力數(shù)據(jù)及時采集與上傳，一般每隔24h會上報3次壓力數(shù)據(jù)到相關的設備管理平臺，對滅火器的實時狀態(tài)進行反饋，還能夠通過大數(shù)據(jù)技術進行智能分析運算工作，為后續(xù)消防預警工作的開展提供良好的參考依據(jù)。除了對滅火器的運行壓力進行監(jiān)測之外，智能滅火器壓力表還需要對監(jiān)測器的運行狀態(tài)進行檢查，在發(fā)現(xiàn)有電池電量過低、信號異常或者連線異常等問題時，可以在第一時間內(nèi)通過PC與APP對管理人員發(fā)出預警信息，方便設備管理人員及時進行處理。在每一個監(jiān)測器上均會設置獨立的ID，而且通過物聯(lián)網(wǎng)技術應用，在PC端以及移動端的APP上面，能夠對每個滅火器的具體位置進行精準定位。在電力系統(tǒng)出現(xiàn)了火情之后，相關人員可以基于智能滅火器的定位功能，第一時間鎖定具體位置，及時找到滅火器并且進行滅火處理。這樣能夠使電力系統(tǒng)的火情在第一時間得到應對，提高電力系統(tǒng)的消防管理性能[6]。

（三）消防事件AI圖像分析

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，視頻成為了信息傳播與內(nèi)容傳遞的主要途徑。在進行海量視頻審核與管理過程中，可以基于AI技術手段進行視頻內(nèi)容的分析工作。因此，在智慧消防系統(tǒng)建立過程中，也可以應用AI圖像分析模式，實現(xiàn)對場景視頻的有效劃分，這樣可以對消防系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)進行動態(tài)監(jiān)控，在結合人工智能與多光譜融合技術的基礎上，強化消防事件監(jiān)測水平。在該系統(tǒng)運行過程中，自身具有煙霧分析、火焰分析、消控室人員值班分析、消防事件分析預警等多種功能。在該AI圖像分析系統(tǒng)運行之后，能實現(xiàn)對安消一體的火災探測工作，在發(fā)現(xiàn)火情信息之后也能夠及時發(fā)出預警或者報警信息，還可以實現(xiàn)對空間內(nèi)火情發(fā)生情況的精準定位。在消防事件AI圖像分析技術應用中，可以借助于建筑物內(nèi)已有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對區(qū)域內(nèi)的消防情況進行實時監(jiān)測，使電力系統(tǒng)內(nèi)的消防火災報警能力得到進一步提升。

在基于AI視頻的煙火復合識別算法模型搭建過程中，主要將深度學習模型作為重要模型，以卷積神經(jīng)網(wǎng)絡Faster-RCNN模型作為基礎。在Faster-RCNN模型基礎上，進行現(xiàn)有的算法改進。在模型搭建過程中，可以應用Tensorflow深度學習應用框架，加載自有數(shù)據(jù)集訓練之后，能夠對煙霧、火焰等圖像信息進行精準識別。在具體識別過程中，可以從煙火的能量、形狀與運動特性等方面入手，實現(xiàn)煙火目標的快速識別。在該階段，也可以通過視頻源多幀圖像的方式，進行煙火目標的準確判斷與輸出[7]。

在基于AI視頻分析系統(tǒng)進行電力系統(tǒng)智慧消防搭建時，可以將該分析裝置接入到現(xiàn)場監(jiān)控攝像機中，對監(jiān)控系統(tǒng)中獲取到的各類消防事件進行分析處理，隨后通過AI影像分析技術手段，在智慧消防平臺中獲得可視化的消防預警與管理效果。消防事件AI圖像分析裝置可以實現(xiàn)對煙霧與火焰等圖像信息進行快速甄別，顯著提高電力系統(tǒng)的火災監(jiān)測和預警能力。針對電力系統(tǒng)中的消防控制室值班、消防通道占用等一些違規(guī)現(xiàn)象，可以進行智能化監(jiān)管，確保在第一時間進行處理。比如對于變電站消防控制室的運行狀態(tài)，可以通過監(jiān)控攝像機實時傳達視頻信息，對控制室人員情況通過AI視頻分析系統(tǒng)進行識別，實現(xiàn)變電站的全天候監(jiān)控與管理。對于消防通道占用以及周界入侵等問題，通過構建監(jiān)控區(qū)域數(shù)據(jù)模型的方式，能夠發(fā)出實時監(jiān)測報警信息，保障消防通道的暢通性，火災發(fā)生之后第一時間進行應對，使電力消防系統(tǒng)始終處于良好運行狀態(tài)。

結語

新時期我國智能化技術不斷發(fā)展，其在電力領域與消防領域也獲得了良好的應用效果。隨著變電站的增多，電力系統(tǒng)消防維護工作量大、專業(yè)性強，使得消防設施難以監(jiān)管到位，同時在電力系統(tǒng)運行期間會面臨一定的消防隱患問題。對此，要結合電力系統(tǒng)智慧消防工作的開展需求，合理應用各項智能化關鍵技術，進行智慧消防系統(tǒng)的不斷優(yōu)化。這樣能夠對電力系統(tǒng)的火情信息起到良好的監(jiān)測效果，在火情發(fā)生之后也可以在第一時間進行處理，確保電力系統(tǒng)始終處于安全可靠運行狀態(tài)，為人們提供更加優(yōu)質的電力服務[8]。

參考文獻

[1]過浩，周剛，王法順.電力系統(tǒng)智慧消防關鍵技術研究[J].電子產(chǎn)品世界，2022，29（09）：29-31，67.

[2]顏國華，盛鵬飛，傅進，等.基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的智慧消防管控系統(tǒng)[J].電氣開關，2020，58（02）：99-103.

[3]胡強棚，曾賢功，朱婷，等.智慧消防在電力企業(yè)的落地與實踐[J].數(shù)字通信世界，2020（01）：259.

[4]夏天，聶江龍，王安民，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧電力消防管理體系的建設[J].通信電源技術，2019，36（07）：167-169.

[5]吳穎.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧電力消防管理體系的建設[J].信息技術時代，2022（17）：10-12.

[6]彭敏.智慧消防系統(tǒng)的構建與應用研究[J].消防界（電子版），2023，9（04）：66-68.

[7]趙大宏.智慧消防服務云平臺前景探討[J].消防界（電子版），2020，6（20）：92-93.

[8]張杰.電力企業(yè)的智慧消防管理體系建設[J].消防界（電子版），2020，6（18）：75+77.