依托現代技術構建新型電氣安全管理系統

熊橙梁　楊奇　馬昕　彭浩明

[摘要] 針對我國煙草行業當前電氣安全所面臨的嚴峻形勢，深入研究和分析其原因，提出了具有創新價值的早期預警+柔性引導+立體管理的全新理念，并基于物聯網和智能化技術建立相應的電氣安全預警評價管理系統，以此拉近樓宇低壓配電網絡和電氣安全管理人員之間的距離，達到從根本上降低電氣安全事故發生率的作用。項目已在長沙市煙草系統全面實施，完全達到預期的設計效果。

[關鍵詞] 電氣安全； 早期預警； 柔性引導； 立體管理

[中圖分類號] F272.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2013）06- 0063- 03

1 背 景

隨著我國經濟建設的迅速發展，各類電器在人們的生產、生活中起著越來越重要的作用。隨之而來的則是用電量的急劇上升和用電環境的日趨復雜，電氣安全事故隱患隨之增多，用電安全的狀況極為嚴峻。煙草行業也不例外，且因其行業特點，電氣安全要求更高。

近年中消協聯合國家標準化委員會、中國家電研究院和中國家電行業協會對包括華東地區在內的20多個城市展開了用電環境抽樣調查。在2 386個被調查的對象中，用電環境安全合格的僅為576個，其余1 810個都存在不同程度的安全隱患，比例高達75.9%。另一方面，有統計資料表明，我國的用電死亡人數是發達國家的20～30倍；我國電氣火災，占整個火災比例已超過30% ，而發達國家為2%。

2 事故的成因

安全原理指出：在某種情況下，事故是否發生以及可能造成的后果具有極大的偶然性，但都有深刻的原因。這些原因包括直接原因和間接原因。事故是社會因素、管理因素和生產中的危險因素被偶然事件觸發造成的后果，這便是綜合論事故模式的基本觀點。樓宇低壓配電網絡的安全體系中，物質的（顯性的）以及人為的（隱性的）原因構成了安全評價中的危險因素的兩個重要方面。

2.1 顯性因素

電氣設備、電氣線路和突發事件是影響電氣安全主要的顯性因素。

（1） 電氣線路：電氣線路在長期使用的過程中，因線路老化、負荷增長等因素，造成負荷能力下降、漏電增加以及接觸不良等狀況，形成電氣安全隱患。

（2） 電氣設備：電氣設備種類繁多，且往往臨時采購，性能難以嚴格保障。另一方面，電氣設備的安全性能將隨時間逐漸下降，造成漏電超標、負荷超標或者開機時過載等狀況，形成電氣安全隱患。

（3） 突發因素：由各種意外原因（如鼠患、蟻患等）引發的諸如短路、過載、過壓欠壓、缺相、雷擊、靜電是引起電氣安全事故的外部突發因素。

2.2 隱性（人為）因素

深入研究各類電氣安全事故就會發現，幾乎所有電氣安全事故的背后總能從以下幾個方面找到人為因素的痕跡：

（1） 在人們的日常用電過程中，存在種種不良用電習慣，例如：不及時關閉電源；擅自使用大功率電氣設備，如烤火爐、電熱水器或大功率照明燈具等；甚至私拉亂接、屏蔽安全裝備等現象也時有發生。

（2） 在用電管理過程中，由于現有的電氣安全裝備無法早期發現隱患，并及時、直觀地向管理人員呈現，因此存在處置不及時，小的安全問題經過日積月累逐漸演變成安全事故。

（3） 由于電氣安全事故屬于低概率事件，人們總認為現有安全措施已經做夠，也從未親眼見到過重大電氣安全事故的發生，且現有電氣安全已有漏電開關及空氣開關等，還有定期的巡檢等措施，逐漸認為這些措施已經將安全裝進了保險箱，開始產生麻痹、僥幸等心理，造成電氣安全事故越來越多發和嚴重，其案例比比皆是，觸目驚心。

2.3 事故的規律

事實上，電氣安全事故的發生有其自身固有的規律。① 電氣安全事故由初期的隱患到最終爆發存在一個漸進的過程，早期關注隱患，可以預防惡性事故發生； ② 電氣安全事故發生的時間不可預測，往往發生在隨機的瞬間，巡檢不能保證及時告警，需進行常態化監測； ③ 電氣安全事故往往發生在不經意的部位，越是認為安全的場所事故越是容易發生，應對各類樓堂管所進行全面監測，不留死角。

2.4 現存的問題

2.4.1 硬件裝備

現有的電氣安全硬件系統存在諸多問題。比如：漏電、空氣開關只能監測固定門限、不能聯網遠傳相關數據，不利于管理；電氣火災監控系統的門限可調，但如何調又無法確定標準，監測參數少，且有閑置之嫌。

現有措施的片面性無法適應現在的用電安全需要，除此之外，技術系統與“人”之間存在距離，孤立的設備/系統由于表現不直觀、反饋不及時，不能與用電的主體——人緊密結合，也是安全事故得不到根本遏制的重要因素。

2.4.2 管理方法

從管理的角度看，目前各企事業單位所普遍采用的電氣安全管理方法有安全檢查表法、預先危險分析、事件樹分析法（FTA）、故障類型及影響分析法（FMEA）、模糊綜合安全評價法。

但這些方法存在一個普遍的問題：所有過程不能與技術系統融合，全部需要人工操作，數據錄入、事件分析、權重評估等工作量巨大且主觀因素影響嚴重，造成效率低下，可操作性差，容易流于形式，難以落實到具體的管理行為中。

3 解決方案

3.1 發展趨勢

面對新形勢下的安全用電問題國家領導人在各種場合多次強調指出：“處理重大事故要做到預防重于救災，堅持‘四個不放過原則遏制和處理重特大事故，并要求各地建立完善災害預防機制，強調要將災害預防等科技知識納入國民教育范疇” 。

國外先進國家的用電量是中國的若干倍，電氣安全事故保持相當低的水平，根本原因就是這些國家安裝了類似電氣安全管理系統，如：日本1978年強制推行電氣火災監控系統，其電氣火災占總火災的比例從20世紀80年代的30%下降到了目前的2%左右。

3.2 優秀的管理

全球有許多知名的企業都建立了符合自己行業特征的安全管理體系，來實現安全管理運營。其中比較成熟的公司有杜邦公司，其安全管理分為風險控制（工藝風險）與文化建設（行為安全）兩個大方面（如圖1所示）。

這些先進管理方法的根本在于制訂、推進并最終形成企業安全文化。只有深入骨髓的安全文化，才能將安全管理體系與“人”融為一體，進而從根本上提高設施、環境、資源和人員等各個方面的安全管理水平。

3.3 全新的理念

在這樣的思路指導下，針對現有問題，湖南林澤科技發展有限公司充分利用自身團隊在現代通信技術、計算機技術（神經網絡、模式識別、數據庫技術等）、物聯網（有線/無線）和泛在終端技術、現代傳感與數據處理技術等方面的技術積累，在國內外首倡“早期預警+柔性引導+立體管理”的電氣安全管理新理念，并通過實時化、網絡化、智能化的電氣安全預警評價管理系統，構建全天候、全過程、全方位的電氣安全綜合管理新模式，實現技術系統與“人”之間的有機融合，達到從根本上遏制電氣安全事故的目的。

3.3.1 早期預警

所謂早期預警就是24小時不間斷地監測樓宇低壓配電系統中各類電氣安全元素，包括各節點的漏電流、電流、電壓、相位、煙塵等參數，并基于智能化的數學模型，分析各類隱患，監測電氣系統中的突發事件（如短路、過載、過欠壓、缺相等），電氣線路的安全狀況（如線路老化、漏電、接觸不良等），電氣設備的安全性能（如設備過流、漏電及過沖擊等），檢查用戶是否使用非法電氣設備、是否按時關閉電氣設備等，對電氣安全事故進行預防。

基于技術系統全天候的自動化監測，很好地解決了安全檢查表法大量數據自動錄入問題。并且通過建立基于預先危險分析、事件樹分析法（FTA）、故障類型及影響分析的數學模型，解決了電氣安全事件分析過程中的準確度問題。

3.3.2 柔性引導

影響電氣安全的根本因素是人，任何電氣安全管理的方法如果不考慮人的因素都是不徹底的。而人的因素又是最抽象和最復雜的管理元素，傳統的剛性管理并不能徹底解決針對人的管理問題，和諧社會的建設和國內外先進的經驗告訴我們，剛性的管理必須結合柔性的關懷才能取得接近預期的效果。

為此，系統以“自錄入的用電安全模糊綜合評價模型”為基礎，按照綠藍黃橙紅5個級別，分別評定電氣線路各分支、各重點電氣設備以及用電和管理人員的電氣安全等級，并且，以此為基礎，進一步綜合評價房間、樓層、樓棟甚至整個區域的電氣安全等級（見圖2），以此實現直觀和柔性的引導，督促用電人員和管理人員改善行為習慣，實現技術系統與影響電氣安全的根本要素——“人”之間的有機結合，達到從根本上改善電氣安全狀況的目的。

3.3.3 立體管理

電氣安全狀況的預測和分析結果，通過泛在智能終端，如手提計算機、臺式計算機、智能手機、PDA等，結合相關專家知識庫，第一時間向相關人員發起警示，警示信息包括事件類型、位置、危害程度以及建議處置方案等。相關人員必須立即采取相應措施處理突發事件和安全隱患，并及時向系統登記處置結果，否則系統將發起向上級管理人員的二次警示。相關管理人員也可以通過這些泛在終端及物聯網系統，在任何時間、任何地點，實現對任何目標（如節點）的立體化管理。

4 目的及意義

電氣安全早期預警、柔性引導、立體管理的理念，在全國屬于首創，且目前在國外也未發現有用類似理念和技術解決電氣安全問題的產品或報道。項目的技術系統和管理理念已在長沙市煙草系統全面實施，系統運行過程中發現了諸多電氣安全隱患，有效地促進了長沙市煙草系統的電氣安全管理水平的提高，完全達到了項目預期的設計效果。項目的高新技術特征，符合中煙集團的創新理念和要求，可以讓先進的科學成果更好地服務于湖南中煙的整體建設。同時也符合國家安全生產領域整體發展方向，有利于從根本上改善我國煙草行業電氣安全事故的發生率，使廣大人民群眾的生命財產獲得更多的保障，對國家安全生產起到積極作用，有利于社會和諧穩定，為我國國民經濟發展做出積極的貢獻。

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