CN104485751B - 一种施工安全用电智能系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种施工安全用电智能系统及其方法，包括一级配电箱和其下属的二级配电箱，所述二级配电箱电气连接各种用电设备；在所述一级配电箱末端线路、二级配电箱末端线路以及用电设备末端线路处均设置有用电信息采集电路，在智能控制终端传输用电信息时，同将相应设备的信息同步发送；通过设置门禁系统、用电防护装置、以及照明线路电压监测装置，确保施工用电安全。本发明全面实现智能化用电管理，实施主动管理，克服人工被动式管理所带来的监控漏洞，减少事故发生率。

Description

一种施工安全用电智能系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种用电监控系统和监控方法，具体涉及一种施工安全用电智能系统及其方法。

背景技术

随着电力改革的不断深入，电力基建企业作为电力系统内首批走向市场的企业，其市场竞争形式也越来越激烈。无疑，做好电网施工现场安全生产是参与这一竞争的重要砝码，而施工用电又是现场安全生产的一个重要的组成部分。因此，实现施工现场的安全用电具有深远的意义。然而近些年来，从电力系统施工现场的情况和相关安全检查的结果来看，电网施工现场存在在施工用电上存在一定的问题：1)对施工现场的设施使用情况没有作详细系统的记录，导致在用电策划上不到位；2)施工现场的配电箱没有进行用电防护，存在巨大的安全隐患；3)对于二级以上配电箱必须上锁的规定落实不到位，个别配电箱具体人员基于终端的监控漏洞对配电箱进行不规范操作；4)大多数施工现场的二级配电箱照明线路没有采用人体安全电压36V。以上问题的存在原因归根究底在于没有实现施工用电的智能化监控。目前，施工现场的用电情况依然主要依靠人力监控检测，要想做到严格的安全用电规范，就需要耗费大量的人力资源和时间，对于企业而言是难以实现的，而且，再严密的人力监测也难以避免出现疏漏。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种施工安全用电智能系统及智能化监控方法，通过信息通讯技术、高精度测量技术监测现场一级、二级配电箱的每个用电设备的用电信息，管理每条末端电气线路的位置、名称、参数、用途，显示每个数字终端的用电监测数据，对于重载过载、过压欠压、异常波动等问题一目了然；通过三级主动管理机制，提前发现问题，及时整改，减少事故发生率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种施工安全用电智能系统，包括一级配电箱和其下属的二级配电箱，所述二级配电箱电气连接各种用电设备；在所述一级配电箱末端线路、二级配电箱末端线路以及用电设备末端线路处均设置有用电信息采集电路；每个一级、二级配电箱和用电设备的用电信息采集电路均连接一个信息集成模块，而每个信息集成模块均包括有设备信息存储单元，用于存储包括编号、名称、位置在内的相应设备信息；智能控制终端与所述信息集成模块进行通讯连接；所述智能控制终端包括信息通讯模块、信息存储分析模块、信息输出模块以及警示模块，其中信息存储分析模块通过所述信息通讯模块获取信息集成模块传送的信息，并与所述信息输出模块相连接；所述信息存储分析模块中设有设备信息提取单元以及信息分类单元；所述警示模块与所述信息存储分析模块连接。

需要说明的是，所述设备信息存储单元的设置目的在于，每次信息集成模块将用电信息向智能控制终端传输时，都会将相应的设备信息一并发送，这样在信息存储分析模块在进行信息处理时，经过设备信息提取单元提取出设备信息后就能够获知接收的这些用电信息属于哪个设备，在发现问题时就能够及时进行解决、整改，责任落实到每个具体的设备管理负责人，克服以往发现问题却需要花费大量时间确定出现问题的设备以及设备位置。

需要进一步说明的是，所述一级配电箱和二级配电箱均设置有门禁系统，所述门禁系统包括RFID射频身份识别装置以及图像获取装置，均与所述智能控制终端的信息存储分析模块进行通讯连接；其中RFID射频身份识别装置包括IC卡、IC卡感应仪以及信息处理器；所述图像获取装置包括摄像仪。RFID射频身份识别装置用于验证进入人的身份信息，并据此确定是否授予其进入权限，而所述图像获取装置则用于实拍实际进入人的图像信息并传输至智能控制终端进行存储，便于核对验证的身份信息与实际进入人是否一致。

需要进一步说明的是，所述警示模块包括预警单元、告警单元以及报警单元，分别与所述信息存储分析模块的输出端相连接。预警单元、告警单元以及报警单元的设置目的在于建立三级警示制度，有助于控制终端的管理人员根据发出警示信息的单元判断异常的严重程度而采取相应的解决措施。

需要进一步说明的是，所述用电信息采集电路包括漏电保护检测电路、开关信号检测端口电路、电流信号采集电路以及电压信号采集电路，所述电流信号采集电路和电压信号采集电路均连接集成电参数监测单元电路，用于读取三相电压信号、三相电流信号以及三相不平衡电流信号；另外，所述用电信息采集电路还包括温度传感器，设置在末端线路的外部；所述智能控制终端的信息存储分析模块通讯连接主开关控制装置以及分路开关控制装置。当智能控制终端发现实时采集到的用电信息出现较为严重的异常时，可以通过所述主开关控制装置或分路开关控制装置对发生异常的设备进行开关控制，避免异常进一步扩大。

需要进一步说明的是，所有信息集成模块均与所述智能控制终端之间、所述RFID射频身份识别装置和图像获取装置与所述智能控制终端之间均进行无线通讯，通过载波通信将信息传输至所述智能控制终端的信息存储分析模块。所述智能系统中要求通信的可靠性高、控制信息传输快速、信息传输的准确，而载波通信经过高效、安全的耦合设备与电力设备相连，这些耦合设备同时保证了载波的有效传送，又不影响工频电流的传输。

需要进一步说明的是，所述一级配电箱和二级配电箱均设置有用电防护装置，所述用电防护装置包括设置在配电箱外部的若干生物红外传感器，所述生物红外传感器连接有语音警告装置；另外，所述用电防护装置还包括定时电源电路切断装置，其连接有语音提示装置。所述用电防护装置进一步保证了配电箱的用电安全。

需要进一步说明的是，所述信息存储分析模块连接有定时器。所述定时器的主要作用是为智能控制终端设置自动巡检功能，即利用定时器设定合理的时间间隔，驱动所述信息存储分析模块每个一定的时间间隔对所存储的用电信息进行扫描检测，一旦发现异常立刻启动警示模块，通过管理人员进行处理，从而实现无需人工的定时自动巡检，节省人力物力，而且准确可靠。

需要进一步说明的是，所述信息存储分析模块还连接有二维码生成器。利用二维码标识每个一级、二级配电箱以及用电设备的管理人员信息，能够方便快捷地获知每个设备的管理责任人，以及及时下达指令和处理各种问题。

需要进一步说明的是，所述二级配电箱中电气线路分为动力电路、照明线路以及其它设备电路三条相互分离的线路，所述照明线路的电压不大于36V；所述照明线路连接有电压监测装置，所述电压监测装置与所述智能控制终端通讯连接。36V为人体安全电压，所述电压监测装置的目的在于监控照明线路的电压是否达到人体安全电压的标准，以保证照明设备的安全使用。

基于上述智能系统，一种施工安全用电智能化监控方法包括如下步骤：

S1为每个一级配电箱、二级配电箱以及用电设备编号和命名，将这些编号和名称信息与地址信息一并存储在信息采集模块的设备信息存储单元上，并将信息集成模块与智能控制终端建立无线通讯连接；

S2在每个一级配电箱以及二级配电箱上安装门禁系统，将门禁系统的RFID射频身份识别装置和图像获取装置与所述智能控制终端建立连接；

S3在每个一级配电箱和二级配电箱上安装用电防护装置；

S4对智能控制终端的定时器进行设定，以驱动所述信息存储分析单元定时对存储的信息进行扫描检测；

S5启动一级配电箱、二级配电箱和用电设备，此时用电信息采集电路开始对其所在的末端线路用电信息和周围环境信息进行采集，并传输至所述信息集成模块中，所述信息集成模块通过载波通信，将这些接收到的用电信息和环境信息连同存储在所述设备信息存储单元中的设备信息一并发送至所述智能控制终端；

S6所述智能控制终端的信息存储分析模块接收到信息后，由设备信息提取单元提取其中的设备信息，然后由信息分类单元根据设备信息将属于不同设备的用电信息进行分类并传输至所述信息输出模块中，以不同形成显示出来；

S7RFID射频身份识别装置和图像获取装置将从每个一级或二级配电箱获得的管理人员信息和进入人员实拍图像信息通过载波通信传输至所述智能监控终端，所述二维码生成器根据信息存储分析模块中的管理人员信息生成二维码；

S8当时间达到定时器预先设定的时间间隔时，所述信息存储分析模块开始对该时间段内所存储的用电信息进行扫描检测，发现异常时根据异常的严重程度启动预警单元、告警单元或者报警单元；

S9当安装在一级配电箱和二级配电箱上的生物红外传感器感应到有人体进入危险区域时，向语音警告装置发送信号，语音警告装置随即发出语音警告，警告人体离开该危险区域，直至再无探测到人体特征为止；

S10所述定时电源电路切断装置会定时进行用电线路切断操作，并启动语音提示装置，提示停工区域的工作人员进行电线电具清理，直至清理工作完成为止；

S11当二级配电箱照明线路的电压监测装置测量到照明线路的电压大于人体安全电压36V时，向所述智能控制终端发送信号，驱动警示模块对智能控制终端的管理人员进行警示，促使管理人员进行处理；

S12所述智能控制终端会定时向总部管理终端发送本项目施工用电信息，以供管理人员制定用电调整和改善规划。

本发明的有益效果在于：

1、通过信息通讯技术、用电信息测量技术实时监测现场一级、二级配电箱的每个用电设备的用电信息，并能精确到用电信息所对应的每条末端电气线路的位置、名称、参数、用途，所有末端电气线路的用电信息一目了然；

2、对施工用电实施智能化主动管理，有助于提前发现问题和及时整改，减少事故发生率，主动管理不正常、不规范、不合理、不安全的用电，克服了以往人工式被动管理所带来的管理漏洞；

3、二级以上的配电箱均采用智能化门禁系统，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，而且能够对实际进入配电箱人员进行图像信息实拍，进一步提高配电箱门禁系统的有效性；

4、每个配电箱均配置有效的用电防护系统，有效防止配电箱工作期间人体误入危险区域造成危险事故，而且能有效督促停工区域的工作人员实施电线电具清理，规范施工场地的用电情况；

5、施工用电的所有数据均可显示、可回溯、可分析、可报表，通过数字化监测、数据对比、分析，能够及时线路之间的负载不均衡，主动调整，避免局部重载和空载闲置浪费。

附图说明

图1为本发明的总体系统结构示意图；

图2为图1中门禁系统的连接示意图；

图3为图1中警示模块的连接示意图；

图4为图1中用电信息采集电路连接示意图；

图5为图1中用电防护装置的连接示意图；

图6为图1中电压监测装置与二级配电箱照明电路连接示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

如图1所示，一种施工安全用电智能系统，包括一级配电箱和其下属的二级配电箱，所述二级配电箱电气连接各种用电设备；在所述一级配电箱末端线路、二级配电箱末端线路以及用电设备末端线路处均设置有用电信息采集电路；每个一级、二级配电箱和用电设备的用电信息采集电路均连接一个信息集成模块，而每个信息集成模块均包括有设备信息存储单元，用于存储包括编号、名称、位置在内的相应设备信息；智能控制终端与所述信息集成模块进行通讯连接；所述智能控制终端包括信息通讯模块、信息存储分析模块、信息输出模块以及警示模块，其中信息存储分析模块通过所述信息通讯模块获取信息集成模块传送的信息，并与所述信息输出模块相连接；所述信息存储分析模块中设有设备信息提取单元以及信息分类单元；所述警示模块与所述信息存储分析模块连接。

需要说明的是，所述设备信息存储单元的设置目的在于，每次信息集成模块将用电信息向智能控制终端传输时，都会将相应的设备信息一并发送，这样在信息存储分析模块在进行信息处理时，经过设备信息提取单元提取出设备信息后就能够获知接收的这些用电信息属于哪个设备，在发现问题时就能够及时进行解决、整改，责任落实到每个具体的设备管理负责人，克服以往发现问题却需要花费大量时间确定出现问题的设备以及设备位置。

需要进一步说明的是，如图2所示，所述一级配电箱和二级配电箱均设置有门禁系统，所述门禁系统包括RFID射频身份识别装置以及图像获取装置，均与所述智能控制终端的信息存储分析模块进行通讯连接；其中RFID射频身份识别装置包括IC卡、IC卡感应仪以及信息处理器；所述图像获取装置包括摄像仪。RFID射频身份识别装置用于验证进入人的身份信息，并据此确定是否授予其进入权限，而所述图像获取装置则用于实拍实际进入人的图像信息并传输至智能控制终端进行存储，便于核对验证的身份信息与实际进入人是否一致。

需要进一步说明的是，如图3所示，所述警示模块包括预警单元、告警单元以及报警单元，分别与所述信息存储分析模块的输出端相连接。预警单元、告警单元以及报警单元的设置目的在于建立三级警示制度，有助于控制终端的管理人员根据发出警示信息的单元判断异常的严重程度而采取相应的解决措施。

需要进一步说明的是，如图4所示，所述用电信息采集电路包括漏电保护检测电路、开关信号检测端口电路、电流信号采集电路以及电压信号采集电路，所述电流信号采集电路和电压信号采集电路均连接集成电参数监测单元电路，用于读取三相电压信号、三相电流信号以及三相不平衡电流信号；另外，所述用电信息采集电路还包括温度传感器，设置在末端线路的外部；所述智能控制终端的信息存储分析模块通讯连接主开关控制装置以及分路开关控制装置。当智能控制终端发现实时采集到的用电信息出现较为严重的异常时，可以通过所述主开关控制装置或分路开关控制装置对发生异常的设备进行开关控制，避免异常进一步扩大。

需要进一步说明的是，所有信息集成模块均与所述智能控制终端之间、所述RFID射频身份识别装置和图像获取装置与所述智能控制终端之间均进行无线通讯，通过载波通信将信息传输至所述智能控制终端的信息存储分析模块。所述智能系统中要求通信的可靠性高、控制信息传输快速、信息传输的准确，而载波通信经过高效、安全的耦合设备与电力设备相连，这些耦合设备同时保证了载波的有效传送，又不影响工频电流的传输。

需要进一步说明的是，如图5所示，所述一级配电箱和二级配电箱均设置有用电防护装置，所述用电防护装置包括设置在配电箱外部的若干生物红外传感器，所述生物红外传感器连接有语音警告装置；另外，所述用电防护装置还包括定时电源电路切断装置，其连接有语音提示装置。所述用电防护装置进一步保证了配电箱的用电安全。

需要进一步说明的是，如图1所示，所述信息存储分析模块连接有定时器。所述定时器的主要作用是为智能控制终端设置自动巡检功能，即利用定时器设定合理的时间间隔，驱动所述信息存储分析模块每个一定的时间间隔对所存储的用电信息进行扫描检测，一旦发现异常立刻启动警示模块，通过管理人员进行处理，从而实现无需人工的定时自动巡检，节省人力物力，而且准确可靠。

需要进一步说明的是，如图1所示，所述信息存储分析模块还连接有二维码生成器。利用二维码标识每个一级、二级配电箱以及用电设备的管理人员信息，能够方便快捷地获知每个设备的管理责任人，以及及时下达指令和处理各种问题。

需要进一步说明的是，如图6所示，所述二级配电箱中电气线路分为动力电路、照明线路以及其它设备电路三条相互分离的线路，所述照明线路的电压不大于36V；所述照明线路连接有电压监测装置，所述电压监测装置与所述智能控制终端通讯连接。36V为人体安全电压，所述电压监测装置的目的在于监控照明线路的电压是否达到人体安全电压的标准，以保证照明设备的安全使用。

基于上述智能系统，一种施工安全用电智能化监控方法包括如下步骤：

S1为每个一级配电箱、二级配电箱以及用电设备编号和命名，将这些编号和名称信息与地址信息一并存储在信息采集模块的设备信息存储单元上，并将信息集成模块与智能控制终端建立无线通讯连接；

S2在每个一级配电箱以及二级配电箱上安装门禁系统，将门禁系统的RFID射频身份识别装置和图像获取装置与所述智能控制终端建立连接；

S3在每个一级配电箱和二级配电箱上安装用电防护装置；

S4对智能控制终端的定时器进行设定，以驱动所述信息存储分析单元定时对存储的信息进行扫描检测；

S5启动一级配电箱、二级配电箱和用电设备，此时用电信息采集电路开始对其所在的末端线路用电信息和周围环境信息进行采集，并传输至所述信息集成模块中，所述信息集成模块通过载波通信，将这些接收到的用电信息和环境信息连同存储在所述设备信息存储单元中的设备信息一并发送至所述智能控制终端；

S6所述智能控制终端的信息存储分析模块接收到信息后，由设备信息提取单元提取其中的设备信息，然后由信息分类单元根据设备信息将属于不同设备的用电信息进行分类并传输至所述信息输出模块中，以不同形成显示出来；

S7RFID射频身份识别装置和图像获取装置将从每个一级或二级配电箱获得的管理人员信息和进入人员实拍图像信息通过载波通信传输至所述智能监控终端，所述二维码生成器根据信息存储分析模块中的管理人员信息生成二维码；

S8当时间达到定时器预先设定的时间间隔时，所述信息存储分析模块开始对该时间段内所存储的用电信息进行扫描检测，发现异常时根据异常的严重程度启动预警单元、告警单元或者报警单元；

S9当安装在一级配电箱和二级配电箱上的生物红外传感器感应到有人体进入危险区域时，向语音警告装置发送信号，语音警告装置随即发出语音警告，警告人体离开该危险区域，直至再无探测到人体特征为止；

S10所述定时电源电路切断装置会定时进行用电线路切断操作，并启动语音提示装置，提示停工区域的工作人员进行电线电具清理，直至清理工作完成为止；

S11当二级配电箱照明线路的电压监测装置测量到照明线路的电压大于人体安全电压36V时，向所述智能控制终端发送信号，驱动警示模块对智能控制终端的管理人员进行警示，促使管理人员进行处理；

S12所述智能控制终端会定时向总部管理终端发送本项目施工用电信息，以供管理人员制定用电调整和改善规划。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种施工安全用电智能系统，包括一级配电箱和其下属的二级配电箱，所述二级配电箱电气连接各种用电设备；其特征在于：在所述一级配电箱末端线路、二级配电箱末端线路以及用电设备末端线路处均设置有用电信息采集电路；每个一级、二级配电箱和用电设备的用电信息采集电路均连接一个信息集成模块，而每个信息集成模块均包括有设备信息存储单元，用于存储包括编号、名称、位置在内的相应设备信息；智能控制终端与所述信息集成模块进行通讯连接；所述智能控制终端包括信息通讯模块、信息存储分析模块、信息输出模块以及警示模块，其中信息存储分析模块通过所述信息通讯模块获取信息集成模块传送的信息，并与所述信息输出模块相连接；所述信息存储分析模块中设有设备信息提取单元以及信息分类单元；所述警示模块与所述信息存储分析模块连接；所述一级配电箱和二级配电箱均设置有门禁系统，所述门禁系统包括RFID射频身份识别装置以及图像获取装置，均与所述智能控制终端的信息存储分析模块进行通讯连接；其中RFID射频身份识别装置包括IC卡、IC卡感应仪以及信息处理器；所述图像获取装置包括摄像仪。

2.根据权利要求1所述的一种施工安全用电智能系统，其特征在于，所述警示模块包括预警单元、告警单元以及报警单元，分别与所述信息存储分析模块的输出端相连接。

3.根据权利要求1所述的一种施工安全用电智能系统，其特征在于，所述用电信息采集电路包括漏电保护检测电路、开关信号检测端口电路、电流信号采集电路以及电压信号采集电路，所述电流信号采集电路和电压信号采集电路均连接集成电参数监测单元电路，用于读取三相电压信号、三相电流信号以及三相不平衡电流信号；另外，所述用电信息采集电路还包括温度传感器，设置在末端线路的外部；所述智能控制终端的信息存储分析模块通讯连接主开关控制装置以及分路开关控制装置。

4.根据权利要求1所述的一种施工安全用电智能系统，其特征在于，所有信息集成模块均与所述智能控制终端之间、所述RFID射频身份识别装置和图像获取装置与所述智能控制终端之间均进行无线通讯，通过载波通信将信息传输至所述智能控制终端的信息存储分析模块。

5.根据权利要求1所述的一种施工安全用电智能系统，其特征在于，所述一级配电箱和二级配电箱均设置有用电防护装置，所述用电防护装置包括设置在配电箱外部的若干生物红外传感器，所述生物红外传感器连接有语音警告装置；另外，所述用电防护装置还包括定时电源电路切断装置，其连接有语音提示装置。

6.根据权利要求1所述的一种施工安全用电智能系统，其特征在于，所述信息存储分析模块连接有定时器。

7.根据权利要求1所述的一种施工安全用电智能系统，其特征在于，所述信息存储分析模块还连接有二维码生成器。

8.根据权利要求1所述的一种施工安全用电智能系统，其特征在于，所述二级配电箱中电气线路分为动力电路、照明线路以及其它设备电路三条相互分离的线路，所述照明线路的电压不大于36V；所述照明线路连接有电压监测装置，所述电压监测装置与所述智能控制终端通讯连接。

9.一种施工安全用电智能化监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1为每个一级配电箱、二级配电箱以及用电设备编号和命名，将这些编号和名称信息与地址信息一并存储在信息采集模块的设备信息存储单元上，并将信息集成模块与智能控制终端建立无线通讯连接；

S2在每个一级配电箱以及二级配电箱上安装门禁系统，将门禁系统的RFID射频身份识别装置和图像获取装置与所述智能控制终端建立连接；

S3在每个一级配电箱和二级配电箱上安装用电防护装置；

S4对智能控制终端的定时器进行设定，以驱动信息存储分析模块定时对存储的信息进行扫描检测；

S5启动一级配电箱、二级配电箱和用电设备，此时用电信息采集电路开始对其所在的末端线路用电信息和周围环境信息进行采集，并传输至所述信息集成模块中，所述信息集成模块通过载波通信，将这些接收到的用电信息和环境信息连同存储在所述设备信息存储单元中的设备信息一并发送至所述智能控制终端；

S6所述智能控制终端的信息存储分析模块接收到信息后，由设备信息提取单元提取其中的设备信息，然后由信息分类单元根据设备信息将属于不同设备的用电信息进行分类并传输至信息输出模块中，以不同形成显示出来；

S7 RFID射频身份识别装置和图像获取装置将从每个一级或二级配电箱获得的管理人员信息和进入人员实拍图像信息通过载波通信传输至所述智能控制终端，二维码生成器根据信息存储分析模块中的管理人员信息生成二维码；

S8当时间达到定时器预先设定的时间间隔时，所述信息存储分析模块开始对该时间段内所存储的用电信息进行扫描检测，发现异常时根据异常的严重程度启动预警单元、告警单元或者报警单元；

S9当安装在一级配电箱和二级配电箱上的生物红外传感器感应到有人体进入危险区域时，向语音警告装置发送信号，语音警告装置随即发出语音警告，警告人体离开该危险区域，直至再无探测到人体特征为止；

S10所述定时电源电路切断装置会定时进行用电线路切断操作，并启动语音提示装置，提示停工区域的工作人员进行电线电具清理，直至清理工作完成为止；

S11当二级配电箱照明线路的电压监测装置测量到照明线路的电压大于人体安全电压36V时，向所述智能控制终端发送信号，驱动警示模块对智能控制终端的管理人员进行警示，促使管理人员进行处理；

S12所述智能控制终端会定时向总部管理终端发送本项目施工用电信息，以供管理人员制定用电调整和改善规划。