金融安全防范系統中基于物聯網技術的智能冗余電源設計與應用

張飛

（深圳市天盈隆科技有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

隨著物聯網技術的不斷發展和應用和金融行業信息化的高速發展，金融安全防范系統得到了廣泛的應用和發展。作為金融安全防范系統的關鍵組成部分之一，電源系統在保障系統穩定運行和數據安全方面具有重要作用。金融行業需要安裝各種監控設備，如攝像頭、報警器、門禁等，以實現對內部和周邊環境的實時監測和預警[1]。然而，這些安防設備都需要電源供給，而傳統的電源管理方式存在著如下不足。

（1）電源線路布置復雜，容易造成線路老化、損壞、短路、超負荷、過熱、斷電、過壓、欠壓等故障，影響監控設備的正常工作。

（2）電源開關分散，難以集中管理和控制，容易造成用電浪費、安全隱患和人為干擾。

（3）電源狀態難以實時了解，無法及時發現和處理異常情況，影響監控效果和安全保障。

（4）電源質量不穩定，容易受到外界因素（如雷擊、停電等）的影響，導致安防設備損壞或數據丟失。

（5）電源停留在冷冗余技術階段，電源出現故障，自動切換時，有短暫的延時，會導致前端的安防設備重啟，給安全防范系統帶來一定的隱患。

（6）管理效率低，需要人工巡檢、維護、更換等操作，耗費人力、物力和時間。

這些問題不僅會導致設備的運行不穩定，還可能給用戶帶來巨大的安全隱患和經濟損失。

為了解決傳統電源系統存在的問題，本文基于物聯網技術，設計了一種智能冗余電源系統，并將其應用于金融安全防范系統。該系統具有智能監控、控制、數據采集分析、自動運行和維護功能，能夠實現不間斷運行和自我保護，提高了系統的可靠性和安全性。

本文將詳細介紹智能冗余電源系統的系統設計、功能特點及應用效果。通過實驗和測試，驗證了該系統的可行性和有效性，為安全防范系統提供了一種更加可靠、高效和安全的電源解決方案，對于提高金融安全防范系統的可靠性和安全性具有非常重要的意義。

1 系統設計

智能冗余電源系統的設計智能冗余電源控制器、智能電源切換模塊、網絡模塊和智能顯示模塊、數據采集模塊五部分組成，該系統的設計思路是通過智能化的監控和控制，實現電源的自動切換和自我保護，從而提高系統的可靠性和安全性。

1.1 智能冗余電源控制器

智能冗余電源控制器是系統的核心部分，它實現了主電源和備用電源的冗余切換和電源的智能管理。電源管理模塊具有過載保護、短路保護等功能，能夠有效防止電源過載和短路等故障，從而提高了系統的可靠性和安全性。電源管理模塊還具有自動檢測功能，能夠自動檢測電源的工作狀態，并根據實際情況進行相應的調整和處理，并在需要時迅速作出決策，實現自動化運轉和控制。

1.2 智能電源切換模塊

智能電源切換模塊是系統的關鍵部分，采用先進的電子切換控制算法和自適應算法，實現電源自動切換、數據采集和分析、故障診斷和系統優化等功能，采用1+1 熱冗余可插拔式設計，當主電源故障時，電源切換無人干預，自動切換至備用電源[2]，實現在不斷電關機的情況下，進行熱插拔更換電源，避免安防中斷和數據丟失等問題。

1.3 網絡模塊

網絡模塊可以實現智能冗余電源系統與上位機或其他設備之間的通信和數據傳輸，通信模塊采用現代化通信技術，如以太網、Wi-Fi 等，將安防設備的電源狀態、報警信息、各端口供電狀態（電流、電壓）、歷史數據和切換信息等信息實現高速、穩定和安全的數據傳輸，運維人員可以遠程訪問智能冗余電源系統，及時了解安防設備的運行情況和狀態信息，快速解決故障和升級系統。

1.4 智能顯示模塊

智能顯示模塊可實時顯示監測熱插拔模塊電源功率輸出、風扇轉速溫度運行時間、工作狀況、系統時間、市電輸入電壓、升壓通道電壓、各路輸出各通道電流、固件版本、防區輸入、網絡通訊等各類配置參數。實現對設備使用過程中的狀態數據信息掌控，方便運維人員進行系統維護和故障排除。

1.5 數據采集模塊

數據采集模塊主要用于采集系統運行狀態和電源工作狀態等數據，通過采集的數據進行分析和處理，為系統運行提供數據支持和保障。數據采集模塊采用傳感器進行數據采集，采集的數據包括電源輸出電壓、電流、溫度等參數，數據采集模塊還可以根據用戶的實際需求進行配置和擴展，并提供智能化的決策支持。

2 功能特點

2.1 實時監測和切換電源狀態

智能冗余電源可以實時監測安防設備的電源狀態，并在主電源故障時自動切換至備用電源，確保安防設備的穩定供電。電源實現無延時接管，不會對安防設備造成中斷和數據丟失等問題[3]。

2.2 1+1 熱冗余可插拔

智能冗余電源支持熱冗余可插拔設計，其中一個電源模塊是作為冗余電源的備份。當一個電源模塊發生故障時，熱冗余技術會立即啟動運行[4]，同時會產生報警。冗余電源接替故障模塊輸出工作量，并做到無延時接管，確保用電設備不間斷運轉，熱插拔采用A 模塊與B 模塊同時工作模式，可實現A 模塊與B 模塊各輸出50%左右的值。A 模塊與B 模塊都具備獨立工作能力，可隨時拔出任一電源，當其中一個出現故障時可不斷電關機的情況下進行熱插拔更換。

2.3 遠程監控和管理

網絡模塊可以將安防設備的電源狀態和切換信息傳輸至監控終端，實現遠程監控和管理。監控終端可以實現對安防設備的遠程監控和管理，包括電源狀態的實時監測、電源切換、供電端口的控制和歷史數據的查詢和分析等，當設備發生故障或異常情況時，監控系統可以通過短信、郵件或手機客戶端通知運維人員，提醒運維人員及時處理故障，并進行及時的應急預案，從而避免了安全事故的發生[5]。

2.4 自動化運行和維護

智能冗余電源可以實現自動化運行和維護，不需要人工干預，降低了運維成本和風險。通過智能冗余電源的自動化運行和維護，可以減少設備維修和更換的次數，降低設備運營成本，并且可以提高設備的穩定性和可靠性，保障安防設備的正常運行，提高安防設備的運維效率和安全性，降低了人為操作帶來的錯誤和機會性，為金融行業提供更加安全和可靠的電力供應。

2.5 數據采集和分析

智能冗余電源實現數據采集和分析，包括電源狀態、設備機房環境（外接煙感、水浸、紅外、市電等探測器）、切換時間和歷史數據等信息。通過數據采集和分析，運營人員可以及時了解設備的實際運行情況，預測出可能出現的問題，對設備進行優化和整合，提高設備的可靠性和穩定性。

2.6 布防與撤防

實現遠程強制布撤防指令對設備實施強制布防、強制撤防、自動布撤防3 種工作狀態模式，設備提供了8 個布防時間段，實現精細化布防時間取值，針對不同的工作模式，設備匯總各類信息做出智能判斷，做出相應的輸出和報警。

2.7 供電故障短路保護

每一路輸出均有自恢復限流保護功能，當接入某通道的設備發生短路時，系統檢測到異常，該通道啟動自我保護，不影響其他通道的正常供電[6]，當有電源與前端的安防設備傳輸距離較遠時，會產生電壓衰減，導致前端的安防設備產生供電不足的現象，通過適量的調節端口電壓，保證前端的安防設備的穩定運行。除了能夠在故障短路故障時自行保護之外，智能冗余電源系統也能夠在電路問題解除后重新啟動，確保安防設備的質量和性能，為金融安全防范系統提供更高的保障水平。

3 應用效果

通過案例分析和實驗驗證，證明了智能冗余電源在安防設備中的應用具有很好的效果。在安防設備中應用智能冗余電源后，可以有效地提高設備的可靠性和穩定性，避免了因電源故障而導致的安防設備中斷和數據丟失等問題。智能冗余電源應用于安放設備中如圖1 所示。

圖1 智能冗余電源應用于安放設備中

在實驗過程中，通過對安防設備進行了多次電源切換和故障模擬實驗，驗證了智能冗余電源的可靠性和穩定性。實驗結果顯示，智能冗余電源可以不間斷的自動切換至備用電源，避免了安防設備中斷和數據丟失等問題。

可對電源異常、市電通斷、用電負載等第一時間進行監測，利用數據實時監測、告警閥值設定、告警監測，將大大減輕日常巡檢人員的工作量，保障網點攝像機、傳感器等設備供電安全穩定運行，減少了因供電原因導致的攝像機數據丟失而帶來的財產和名譽損失。

當設備出現異常掉電、短路、過壓等情況時，可及時向上級服務器和管理人員發送報警信息，能第一時間做出響應，運維人員可直接根據掉電的報警信息，快速排查出供電故障端口所屬設備，從而高效應對故障情況。

智能冗余電源可以實現數據采集和分析功能，通過對歷史數據進行分析和處理，可以發現電源故障的原因和規律，優化設備運營，提高設備的可靠性以及穩定性。

此外，智能電源的應用避免了行業從前安防設備電源供電查線難，理線難的問題。運維人員在排查電源故障的過程中大大減少了排查時間及排查難度，減少了運維人員的人力及時間成本。

綜上所述，智能冗余電源在安全防范系統中的應用具有非常好的效果，可以有效地提高安全防范系統的可靠性和穩定性，保障客戶的安全運營和客戶資產的安全。

4 結語

本文研究了金融安全防范系統基于物聯網技術的智能冗余電源設計與應用。通過對智能冗余電源系統的系統設計和功能特點進行介紹，證明了該系統可以實現對金融安防防范系統的穩定供電和遠程監控和管理。通過案例分析和實驗驗證，智能冗余電源系統在保障安全防范系統穩定運行和數據安全方面具有重要作用。該系統通過物聯網技術實現智能監控、控制、數據采集分析、自動運行和維護等功能，大大提高了系統的可靠性和安全性。同時，該系統還具有布線簡單、易于管理、故障排查方便、能耗低等優點，為安全防范系統提供了一種更加可靠、高效和安全的電源解決方案。

通過采取以上技術與措施進行處理，保障了在金融安防系統穩定運行，采用本文所提出的方法，取得良好的應用效果。這個系統可以應用于公安、交通、司法、教育、金融、社區等各個領域中，保障安全防范系統及設備的穩定供電和正常運行，還可以結合其他物聯網技術和智能化技術，實現安全防范系統的全面升級、優化及應用，具有重要參考價值。