CN111127816B - 电气火灾联网监测预警、报警及应急控制系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电气火灾联网监测预警、报警及应急控制系统、方法，控制系统中的单相多功能电量监测仪表安装在入户总线上，实时采集入户总线上的各项参数，并将实时监测数据上传电气火灾联网监测平台；无线智能插排与用电设备连接，实时采集所连接用电设备的各项参数，并将实时监测数据和插排通断电状态信息上传电气火灾联网监测平台；电气火灾联网监测平台用于实时显示、分析处理采集信息，实时同步用户手机APP，用户可以通过电气火灾联网监测平台PC端或手机APP端远程对单相多功能电量监测仪表、无线智能插排进行通断电控制。本发明解决居民住宅、沿街店铺、家庭作坊等九小场所、三合一场所的电气火灾治理难题，预防电气火灾，避免不必要的经济损失。

Description

电气火灾联网监测预警、报警及应急控制系统、方法

技术领域

本发明涉及电气火灾安全监测领域，具体涉及电气火灾联网监测预警、报警及应急控制系统、方法。

背景技术

随着社会生活水平的不断提高，大量的各种各样的家用电器不断走进居民家庭，成为我们日常生活中离不开的必需品。然而，随着家用电器的日益增多，生活用电的大量使用，潜在的电气方面的火灾隐患也在不断地上升，发生了许多令人深思令人心痛的火灾事故。特别是居民住宅、沿街店铺、家庭作坊等为小火亡人的重灾区，多为电路故障、电器使用不当、插座故障等用电安全隐患引起的电气火灾，因此家庭住宅、“三合一”、“九小”场所的电气火灾治理，已成为我们当前火灾预防工作中的一项十分重要的工作。

目前，居民住宅、沿街商铺等小场所火灾报警系统多采用将烟雾传感器、温度传感器安装布置在室内、楼道处，监测烟雾信号、温度信号，并结合摄像头图像信息，触发报警装置，关联手机APP，让用户实现远程监控家中火情。但是该系统仅能起到远程监视作用，无法预防并远程应急控制火灾的发生。目前市场上具有远程控制功能的智能家用采集终端，如智能插座，主要用于解决智慧用电问题，通过测量电压、电流、功耗，辅助用户节约用电，远程控制电器设备的通断，但却不能起到预防电气火灾的作用。至今，居民住宅、沿街商铺等小场电气火灾问题仍未得到彻底解决。

发明内容

本发明提供电气火灾联网监测预警、报警及应急控制系统、方法，用以解决现有技术存在的不足。

本发明按以下技术方案实现：

电气火灾联网监测预警、报警及应急控制系统，包括：

具备远程控制功能的单相多功能电量监测仪表，其安装在入户总线上，实时采集入户总线上的电压、电流、功率、漏电流、电度、温度参数，并将实时监测数据上传电气火灾联网监测平台；

无线智能插排，其与用电设备连接，实时采集所连接用电设备的电压、电流、功耗、漏电、温度参数，并将实时监测数据和插排通断电状态信息上传电气火灾联网监测平台；

电气火灾联网监测平台，用于实时同步用户手机APP，用户可以通过电气火灾联网监测平台PC端或手机APP端远程对单相多功能电量监测仪表、无线智能插排进行通断电控制。

进一步，还包括无线烟感，该无线烟感安装在室内或楼道中，实时感应监测区域烟雾状态，并将烟感状态上传电气火灾联网监测平台，同步手机App。

进一步，无线智能插排包括MCU控制单元、电量芯片、温度监测单元、继电器和wifi模块；所述温度监测单元实时监测插排每路插口的铜片温度，所述继电器分别控制每路插口的电源通断状态，在MCU控制单元中设置温度保护阈值，当插排检测到某一路插口温度达到预设阈值时，插排自动切断该路电源；所述电量芯片实时监测插排每路插口的电压、电流、漏电流、功率，在MCU控制单元中设置电压、电流、漏电流、功率保护阈值，当插排检测到电压、电流、漏电流、功率达到保护阈值时自动切断插排总电源；通过wifi模块建立无线智能插排系统与电气火灾联网监测平台或手机通讯；用户通过电气火灾联网监测平台PC端或手机App端向插排下发每个插口电源或插排总电源的通断指令，控制每个插口电源及插排总电源通断状态。

电气火灾联网监测预警、报警及应急控制方法，该方法如下:

电气火灾联网监测平台对单相多功能电量监测仪表、无线智能插排、无线烟感采集的电压、电流、功耗、漏电、温度、烟感数据，设置报警阀值，当监测参数达到预设阀值时发出异常报警；

当电气火灾联网监测平台检测到楼道烟雾报警、总线温度报警同时发生；或室内烟雾报警、用电末端温度报警同时发生，电气火灾联网监测平台判定有电气火灾隐患发生，立即发出电气火灾预警，同时通过手机APP推送给用户，提醒用户检查线路，排查隐患；

用户可以通过电气火灾联网监测平台PC端或手机APP端远程控制单相多功能电量监测仪表切断入户总线电源，或控制无线智能插排切断用电设备电源，避免电气火灾的发生。

进一步，电气火灾联网监测平台通过漏电趋势预警分析模型，分析判断是否有漏电趋势发生，若判断有漏电趋势时立即发出漏电趋势预警通知，推送到用户手机App。

进一步，所述漏电趋势预警分析模型计算过程如下：

电气火灾联网监测平台遍历连续前n天的历史数据，检索每天最大电流I，然后获取最大电流时刻的漏电流I_L，将获取的数据进行大数据处理；

将每连续两天的前一天和后一天的最大电流时刻的漏电流I_L进行除法比对，得出n-1个漏电流系数值如下：

将每连续两天的后一天和前一天最大电流I进行除法比对，得出n-1个最大电流系数值如下：

电气火灾联网监测平台通过数据对比模型，将每组最大电流系数与相应漏电流系数的乘积进行大小对比，满足以下条件的，判定为漏电趋势预警：

n值可以根据不同用户的不同需求确定，n≥2，优选n＝7。

进一步，通过温升趋势预警分析模型，分析判断是否有温升趋势发生，若判断有温升趋势时立即发出温升趋势预警，实时推送到用户手机APP。

进一步，平台遍历连续前m天的历史数据，检索每天最大电流，然后获取最大电流时刻的温度值，将每连续两天的前一天与后一天的温度值进行除法比对，得出m-1个温度系数值如下：

将每连续两天的后一天与前一天的最大电流I进行除法比对，得出m-1个电流系数值如下：

平台通过数据对比模型，将每相邻两个漏电流系数进行大小对比，若满足以下条件，判定为温升趋势预警：

m值可以根据不同用户的不同需求确定，m≥2。

进一步，电气火灾联网监测平台通过插排检测的实时电流值与插排额定电流比较，实时电流值大于插排额定电流的说明插排负载过大，电气火灾联网监测平台发出负荷超载报警提示。

本发明有益效果：

电气火灾联网监测平台通过漏电趋势预警分析模型、温升趋势预警分析模型，智能分析入户总线和下级用电回路的用电安全参数，结合烟感状态，对用户用电安全状态进行平台可视化智能联网监测，让用户随时随地实时掌握自身用电安全状况，辅助用户对供电线路及用电设备进行检修和诊断。当发现用电安全隐患、火灾报警等异常时，通过手机app或平台pc端随时远程应急控制监控场所的供电状态，解决居民住宅、沿街店铺、家庭作坊等九小场所、三合一场所的电气火灾治理难题，预防电气火灾，避免不必要的经济损失。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

图1为电气火灾联网监测预警、报警及应急控制系统原理图；

图2为电气火灾联网监测平台处理数据流程图；

图3为电气火灾联网监测平台用电安全隐患预知预警流程图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1所示，电气火灾联网监测预警、报警及应急控制系统，包括单相多功能电量监测仪表、无线智能插排、电气火灾联网监测平台和无线烟感。

具体的，在入户总线处，将具备远程控制功能的单相多功能电量监测仪表安装在入户总线上，实时采集入户总线上的电压、电流、功率、漏电流、电度、温度参数，通过GPRS无线通讯方式，将实时监测数据上传电气火灾联网监测平台。

在用电末端，用无线智能插排连接家庭用电设备，实时采集所连接用电设备的电压、电流、功耗、漏电、温度参数，具备用电状态异常报警、限定保护、过载保护、插口通断控制等功能，通过WiFi技术与电气火灾联网监测平台通讯，实时上传检测数据和插排通断电状态信息。

将无线烟感安装在室内或楼道中，实时感应监测区域烟雾状态，通过NB-Lot 技术将烟感状态上传电气火灾联网监测平台。

电气火灾联网监测平台具备实时显示、异常报警、隐患分析、大数据处理、电气火灾预警等功能，实时同步用户手机APP，用户可以通过平台PC端或手机 APP端远程对单相多功能电量监测仪表、无线智能插排进行通断电控制。

以下对无线智能插排作进一步的说明：

无线智能插排包括MCU控制单元、电量芯片、温度监测单元、继电器和wifi 模块。

温度监测单元实时监测插排每路插口的铜片温度，继电器分别控制每路插口的电源通断状态，在MCU控制单元中设置温度保护阈值，当插排检测到某一路插口温度达到预设阈值时，插排自动切断该路电源；

电量芯片实时监测插排每路插口的电压、电流、漏电流、功率，在MCU控制单元中设置电压、电流、漏电流、功率保护阈值，当插排检测到电压、电流、漏电流、功率达到保护阈值时自动切断插排总电源。

通过wifi模块建立无线智能插排系统与电气火灾联网监测平台或手机通讯。

MCU控制单元对插排每路插口进行编号，使用时通过气火灾联网监测平台或手机App录入每路插口连接的用电设备信息，使插排每路插口与所连接的用电设备形成一一映射关系；用户通过电气火灾联网监测平台PC端或手机App端向插排下发每个插口电源或插排总电源的通断指令，控制每个插口电源及插排总电源通断状态；插排同时将每个插口的通断电状态实时上传电气火灾联网监测平台，电气火灾联网监测平台同步到手机App，用户通过电气火灾联网监测平台PC端或手机App端实时查看插排及所连接用电设备的供电状态。

如图1、图2、图3所示，电气火灾联网监测平台处理数据流程如下：

电气火灾联网监测平台对单相多功能电量监测仪表、无线智能插排、无线烟感采集的电压、电流、功耗、漏电、温度、烟感数据，设置报警阀值，当监测参数达到预设阀值时发出异常报警。

当电气火灾联网监测平台检测到楼道烟雾报警、总线温度报警同时发生；或室内烟雾报警、用电末端温度报警同时发生，电气火灾联网监测平台判定有电气火灾隐患发生，立即发出电气火灾预警，同时通过手机APP推送给用户，提醒用户检查线路，排查隐患。用户可以通过电气火灾联网监测平台PC端或手机APP 端远程控制单相多功能电量监测仪表切断入户总线电源，或控制无线智能插排切断用电设备电源，避免电气火灾的发生。

实施例1，电气火灾联网监测平台通过漏电趋势预警分析模型，分析判断是否有漏电趋势发生，若判断有漏电趋势时立即发出漏电趋势预警通知，推送到用户手机app，漏电趋势预警分析模型计算过程如下：

平台遍历连续前n天的历史数据，检索每天最大电流I，然后获取最大电流时刻的漏电流I_L，将获取的数据进行大数据处理。

将每连续两天的前一天和后一天的最大电流时刻的漏电流I_L进行除法比对，得出n-1个漏电流系数值如下：

将每连续两天的后一天和前一天最大电流I进行除法比对，得出n-1个最大电流系数值如下：

平台通过数据对比模型，将每组最大电流系数与相应漏电流系数的乘积进行大小对比，满足以下条件的，判定为漏电趋势预警：

n值可以根据不同用户的不同需求确定，n≥2，优选n＝7。

通过以下案例作具体说明：n值可以根据不同用户的不同需求确定，根据平台大数据统计分析家庭用电规律，优选n＝7。从电气火灾联网监测平台数据库中调取某一用户连续7天用电数据，获取的最大电流、最大电流时刻、最大电流时刻的漏电流值如下表所示：

用以上公式，计算得每相邻两天的最大电流系数与相应漏电流系数的乘积的大小关系为：

1>0.97>0.89>0.79>0.76>0.48>0.31，即判定在2019年10月3日-2019年10月 9日的7天内发生漏电趋势预警，同时通过手机APP推送给用户，提醒用户对线路及用电设备进行隐患检查，避免隐患扩大引发火灾事故。

实施例2，通过温升趋势预警分析模型，分析判断是否有温升趋势发生，若判断有温升趋势时立即发出温升趋势预警，实时推送到用户手机APP，所述的温升趋势预警分析模型计算公式如下：

平台遍历连续前m天的历史数据，m≥2，检索每天最大电流，然后获取最大电流时刻的温度值，将每连续两天的前一天与后一天的温度值进行除法比对，得出m-1个温度系数值如下：

将每连续两天的后一天与前一天的最大电流I进行除法比对，得出m-1个电流系数值如下：

平台通过数据对比模型，将每相邻两个漏电流系数进行大小对比，若满足以下条件，判定为温升趋势预警：

m值可以根据不同用户的不同需求确定，m≥2。优选取m＝7，即根据前7天的相关数据判断前7天温升趋势。

日期	最大电流I(A)	最大电流时刻	最大电流时刻的温度℃
				2019.10.7	570.4	17:12	59.4
2019.10.8	592.1	22:57	50.0
				2019.10.9	520.6	03:12	60.6
2019.10.10	368	00:03	50.9
				2019.10.11	225.8	14:30	33.8
2019.10.12	225.7	22:15	36.5
				2019.10.13	216.7	14:45	35.9

用以上公式，计算得每相邻两天的最大电流系数与相应温度系数的乘积的大小关系为：

1>0.97>0.93>0.92>0.84>0.72>0.60,即判定在2019年10月7日-2019年10 月13日的7天内发生温升预警，同时通过手机APP推送给用户。

实施例3，平台通过插排检测的实时电流值与插排额定电流比较，实时电流值大于插排额定电流的说明插排负载过大，平台发出负荷超载报警提示。

无线智能插排包括MCU控制单元、wifi模块、电量芯片、温度监测单元、继电器，MCU控制单元对插排每路插口进行编号，使用时通过平台或手机App录入每路插口连接的用电设备信息，使插排每路插口与所连接的用电设备形成一一映射关系。

温度监测单元实时监测插排每路插口的铜片温度，继电器分别控制每路插口的电源通断状态，在MCU中设置温度保护阈值，当插排检测到某一路插口温度达到预设阈值时，插排自动切断该路电源。在MCU中设置电压、电流、漏电、功率保护阈值，当插排检测到电压、电流、漏电、功率达到保护阈值时自动切断插排总电源。

用户也可通过平台PC端或app端向插排下发每个插口电源或插排总电源的通断指令，控制每个插口电源及插排总电源通断状态。

当检测参数实时值降到保护阈值以下，插排自动接通插口电源。

插排同时将每个插口的通断电状态实时上传平台，平台同步到手机app，用户通过PC端或app端实时查看插排及所连接用电设备的供电状态。

综上，电气火灾联网监测平台通过漏电趋势预警分析模型、温升趋势预警分析模型，智能分析入户总线和下级用电回路的用电安全参数，结合烟感状态，对用户用电安全状态进行平台可视化智能联网监测，让用户随时随地实时掌握监控场所用电安全状况，辅助用户对供电线路及用电设备进行检修和诊断。当发现用电安全隐患、火灾报警等异常时，通过手机app或平台pc端随时远程应急控制家庭供电状态，解决居民住宅、沿街店铺、家庭作坊等九小场所、三合一场所的电气火灾治理难题，预防电气火灾，避免不必要的经济损失。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (3)

1.电气火灾联网监测预警、报警及应急控制方法，其特征在于，该方法如下:

电气火灾联网监测平台对单相多功能电量监测仪表、无线智能插排、无线烟感采集的电压、电流、功耗、漏电、温度、烟感数据，设置报警阀值，当监测参数达到预设阀值时发出异常报警；

当电气火灾联网监测平台检测到楼道烟雾报警、总线温度报警同时发生；或室内烟雾报警、用电末端温度报警同时发生，电气火灾联网监测平台判定有电气火灾隐患发生，立即发出电气火灾预警，同时通过手机APP推送给用户，提醒用户检查线路，排查隐患；

用户可以通过电气火灾联网监测平台PC端或手机APP端远程控制单相多功能电量监测仪表切断入户总线电源，或控制无线智能插排切断用电设备电源，避免电气火灾的发生；

电气火灾联网监测平台通过漏电趋势预警分析模型，分析判断是否有漏电趋势发生，若判断有漏电趋势时立即发出漏电趋势预警通知，推送到用户手机App；

所述漏电趋势预警分析模型计算过程如下：

电气火灾联网监测平台遍历连续前n天的历史数据，检索每天最大电流I，然后获取最大电流时刻的漏电流I_L，将获取的数据进行大数据处理；

将每连续两天的前一天和后一天的最大电流时刻的漏电流I_L进行除法比对，得出n-1个漏电流系数值如下：

将每连续两天的后一天和前一天最大电流I进行除法比对，得出n-1个最大电流系数值如下：

电气火灾联网监测平台通过数据对比模型，将每组最大电流系数与相应漏电流系数的乘积进行大小对比，满足以下条件的，判定为漏电趋势预警：

n值可以根据不同用户的不同需求确定，n≥2；

通过温升趋势预警分析模型，分析判断是否有温升趋势发生，若判断有温升趋势时立即发出温升趋势预警，实时推送到用户手机APP；

平台遍历连续前m天的历史数据，检索每天最大电流，然后获取最大电流时刻的温度值，将每连续两天的前一天与后一天的温度值进行除法比对，得出m-1个温度系数值如下：

将每连续两天的后一天与前一天的最大电流I进行除法比对，得出m-1个电流系数值如下：

平台通过数据对比模型，将每相邻两个漏电流系数进行大小对比，若满足以下条件，判定为温升趋势预警：

m值可以根据不同用户的不同需求确定，m≥2。

2.根据权利要求1所述的电气火灾联网监测预警、报警及应急控制方法，其特征在于：电气火灾联网监测平台通过插排检测的实时电流值与插排额定电流比较，实时电流值大于插排额定电流的说明插排负载过大，电气火灾联网监测平台发出负荷超载报警提示。

3.根据权利要求2所述的电气火灾联网监测预警、报警及应急控制方法，其特征在于：无线智能插排包括MCU控制单元、电量芯片、温度监测单元、继电器和wifi模块；

所述温度监测单元实时监测插排每路插口的铜片温度，所述继电器分别控制每路插口的电源通断状态，在MCU控制单元中设置温度保护阈值，当插排检测到某一路插口温度达到预设阈值时，插排自动切断该路电源；

所述电量芯片实时监测插排每路插口的电压、电流、漏电流、功率，在MCU控制单元中设置电压、电流、漏电流、功率保护阈值，当插排检测到电压、电流、漏电流、功率达到保护阈值时自动切断插排总电源；

通过wifi模块建立无线智能插排系统与电气火灾联网监测平台或手机通讯。

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