無人值守變電站消防智能管控系統研究設計

宋 鵬，王文杰，周 信，孫笑非

（寧波供電公司，浙江 寧波，315000）

1 無人值守變電站的消防智能化

隨著信息化技術的高速發展，消防工作中信息化參與程度與應用水平也在逐步推進中。將信息技術引入消防工作，使之跟上時代步伐，更好地服務于社會大眾，是消防工作的必然趨勢。變電站是電壓轉換的場所，是將電力輸送給低壓電終端用戶的“最后一公里”路徑，變電站的穩定高效運行為區域居民的生活生產提供重要保障，一旦出現消防事故，則對區域社會經濟發展產生危害。

隨著市場經濟的進步和科學技術的發展，很多變電站都實行了無人值班制度，無人值守變電站為供電工作帶來便捷的同時，也為消防工作帶來挑戰。以信息化技術為抓手，結合變電站的無人值班制度和現代化管理制度，構建消防智能管控應用系統，有效提升消防減災救災能力和水平，對無人值守變電站消防管理具有重要意義。

2 消防管理需求分析

2.1 健全變電站消防安全機制

明確消防安全責任人：變電站的正常運行責任重大，變電站消防安全業務需設立完善的消防安全責任制度，以此提高變電站工作人員的責任意識和安全意識，確保工作人員遵守消防安全規定，消除變電站的安全隱患，避免安全事故的發生。

（1）建立消防安全預案：落實消防工作“預防為主，防消結合”的基本原則，應對突發的火災事故，制定消防安全應急預案。明確組織機構、接警程序、應急疏散、采取措施等信息，以備系統化、結構化分解實施。

（2）建立日常維保工作機制：變電站設備眾多，任何環節或設備出現安全隱患都可能產生嚴重影響，建立日常維保工作機制，明確變電站的消防主體責任人、消防責任并且安排專門的人員進行每日的檢查與管理，梳理相關隱患缺陷，核對專項排查結果，確保運維責任逐項落實到人，有效的維保機制是變電站安全和穩定的重要保障。

2.2 完善火災感知預警手段

通過視頻監控、紅外溫感、煙感等技術完善火災感知手段，實現變電站內消防告警、滅火系統、視頻監控系統、環境監測等有機地結合，及時識別火情，并發送火警信息，通過多源監測設備進行預警分析，避免漏報，錯報情況的發生，減少火警處理時間，實現高效響應，提高消防預警效益，為無人值守變電站提供消防智能分析和決策輔助。

2.3 優化消防管控調度體系

火情的監測、預警僅為消防處置的第一步，利用現有的監測數據和消防力量信息優化管控調度體系是亟需解決的問題。火災的發生及后續處置與變電站自身的基礎信息、消防滅火設備情況、周邊消防力量及消防物資配置情況，當前的地區自然條件、氣象條件等信息均有關聯，挖掘關聯數據的內在聯系，優化管控流程化體系，對數據進行實時動態監管，對處置情況進行跟蹤及反饋優化，實現消防管控智能化水平。

3 系統架構分析

基于物聯網的無人值守變電站消防智能管控系統由智能感知終端實現信息采集、火災識別，經通信鏈路傳輸至管控平臺，系統物理網絡結構示意圖見圖1。

圖1 系統網絡結構示意圖

管控平臺基于J2EE技術體系框架進行設計開發部署，采用SOA架構分層設計，總體架構包括基礎設施層、數據層、支撐層、應用層及標準規范體系、安全管理系統。系統總體架構如圖2所示。

圖2 無人值守變電站消防智能管控系統總體架構

基礎設施層：通過采集消防業務數據、部門共享數據、第三方平臺數據、物聯網數據等，形成“智慧消防”大數據源。

數據資源層：針對采集的原始數據，經過比對、過濾、整理等大數據處理，建成各類基礎數據庫、主題數據庫形成數據集市。

應用支撐層：建設統一用戶權限管理、業務流程管理、電子地圖基礎服務、企業服務總線、短信服務、日志服務、文件服務等系統，為平臺建設提供技術支撐。

應用層：建設智慧火災防控體系、智慧滅火救援體系、智慧社會聯動體系和智慧公共服務體系的多個應用系統，形成“智慧消防”云平臺，滿足火災防控、滅火救援、社會聯動、公共服務需要。由消防管控系統實現消防設施運行監視、火災報警、遠程控制、消防調度及信息管理等功能。

用戶層：面向消防主管部門、行業管理部門、政府部門、社會單位、公眾等用戶提供基于電腦、移動終端的各類業務應用。

體系保障：加強信息安全體系和技術標準體系建設，切實為平臺建設和運行提供安全保障和標準。

4 智能管控系統研究設計

4.1 變電站自動化消防子系統

變電站自動化消防子系統實現火災識別、滅火作業及信息上報功能。

4.1.1 火災識別

有別于傳統的變電站人工消防作業模式，利用視頻監控、紅外溫感、煙感等技術，實現變電站火災火警的自動識別，及時發現火災情況，進行火災報警，并在一定條件下，觸發自動滅火設置。

4.1.2 滅火作業

變電站自動噴淋系統若發生誤動現象，將對變壓器等設備帶來不良后果，故變電站消防設備采取自動和手動相結合的方式進行滅火作業。火災識別系統識別到火情后，進行火警報送，消控值班人員接收到火警后，通過監測系統進行確認，然后通過遠程手動方式，啟動滅火設備進行作業；若火警響應時間超過一定閾值或多個火警監測信源同時發生火警報警時，可由系統啟動自動滅火設備進行滅火作業，及時處置，提高消防滅火效率。

4.1.3 信息上報

變電站建設有視頻監控，溫感、煙感、滅火設備運行監測等設備，對實時監控的畫面、火警信號、照明設備、滅火設備工作情況、故障信息進行上報，實現全方位的物聯信息感知，消控室消防管控平臺對相關上報信息進行解析入庫，并通過數據服務進行數據頻次和數據質量的監測分析，確保后臺及時接收高質量監測信息，實時動態感知無人值守變電站消防態勢，為人工消防管控決策調度提供依據。

4.2 消控室消防管控子系統

消控室消防管控子系統實現運行數據監控及可視化展示、火災報警提示、遠程控制、消防任務及資源調度、系統管理功能。

4.2.1 運行監控

變電站前端設備建設有視頻監控，溫感、煙感、滅火設備運行監測等設備，設備監測數據為消控室消防管控管理人員提供數據支撐。在消控室的管控子系統上，管理人員可實時查看相關設備的運行數據，并查詢歷史數據，進行多源數據比對分析，通過可視化圖表形式對各類消防設備的運行狀態進行直觀的監測和展示，動態分析實時消防情勢。

前端感知設備數據由于設備老化，網絡故障等原因，可能會發生誤報、漏報等情況，構建監視數據管理服務，對數據報送頻次進行監控，通過多源數據比對對數據質量進行分析，確保前端設備運行穩定，構筑變電站消防工作的第一道防火墻。

4.2.2 火災報警

系統通過聲音提示，光標閃爍，短信、電話告警等不同表達方式，結合圖表等展示方式對監視內容進行實時狀態、過程時序、極值、超限等信息的展示查詢及分析，為人工消防管控決策調度提供依據。

根據結構化消防預案信息，在系統中自動判斷觸發的火警級別及預案中下一步應急響應作業指令，并在頁面中進行展示，由消防管控工作人員進行指令確認及執行。相關火警預案信息及響應動作同時發送短信信息給相應的責任單位和關聯責任人手機上，為后面消防協同指揮調度提供便捷。

4.2.3 遠程控制

當無人值守變電站發生火情時，火災識別系統將發出火警告警信息。消控室值班人員消防管控系統接收到火警后，通過網絡進行遠程控制，實現滅火消防作業。消防設備可進行現地操作和遠程操作，其中現地操作具有較高權限，當消防管控系統通過網絡與操作權限口令取得較高權限時，即可在系統中進行遠程滅火作業。遠程控制子系統可控制前端滅火設備作業，同時系統建立事件響應操作庫，對前端視頻監控系統、溫感、煙感、設備操作系統相關數據同步，自動進行事件編號，對整個消防滅火救援作業過程進行監測跟蹤記錄，以備災后進行過程分析，優化消防作業實施。

4.2.4 消防調度

供電公司一般管理多個變電站，消防管控系統同時對多個變電站進行消防管理，實現監視、預警、控制、調度為一體的管控體系。消防調度是對消防力量進行的組織、安排、調配的過程，變電站自動化消防系統可在現場或遠程控制進行消防作業，同時需消控工作人員根據預案進行結構化消防應急響應，科學調度消防力量和消防物資，調度系統可根據各處消防力量和消防物資分布，進行應急調度，通過系統進行調度配置，同時系統對各個責任人發出調度通知短信，基于移動端GPS位置信息進行調度配置執行跟蹤。有效提升消防應急響應效率，提高消防救援滅火效益。

4.2.5 信息管理

系統實現對各類傳感器、消防控制設備基礎信息，維保臺賬的管理，對設備型號、位置、安裝年份、維保頻次、維保歷史記錄等信息進行精細化管理，夯實變電站無人值守工作基礎。同時在系統中對系統登錄、遠程控制的權限和賬戶進行管理，確保系統安全。

5 結束語

無人值守變電站消防智能管控系統以消防管理信息化措施為主要抓手，圍繞變電站無人值守消防應用需求，通過多源自動化控制設備及監測設施融合，對火災進行精準的識別，進行高效的消防作業，實現變電站的消防智能管控體系，保證無人值守變電站系統的安全高效運行，保障區域社會經濟穩定可持續發展。