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1.2傳感器技術(shù)
傳感器網(wǎng)絡(luò)主要包括感應(yīng)通訊、計(jì)算三個(gè)方面,主要技術(shù)為無(wú)線數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和用于其他傳感器通訊的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別是多次跳躍路由協(xié)議。通過(guò)感知識(shí)別技術(shù)讓物品可以清晰地表達(dá)自己所代表的信息。傳感器網(wǎng)絡(luò)可以說(shuō)是物聯(lián)網(wǎng)的眼睛和耳朵,負(fù)責(zé)感知海量信息。
1.3智能技術(shù)
采用智能技術(shù)，使得物品具有一定的智能性。能夠主動(dòng)或者被動(dòng)地實(shí)現(xiàn)與人溝通，甚至實(shí)現(xiàn)物品與物品之間的溝通，是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。作為支撐物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，主要的研究方向和內(nèi)容包括人工智能理論研究、先進(jìn)的人機(jī)交互技術(shù)與系統(tǒng)、智能控制技術(shù)與系統(tǒng)、智能信號(hào)處理。
1.4納米技術(shù)
當(dāng)前電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)要求器件和系統(tǒng)更小、更快、更冷。其中,更小指的是響應(yīng)速度要快更冷指的是單個(gè)器件的功耗要小。納米技術(shù)是建設(shè)者的*后疆界。它的影響是巨大的， 納米技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供了一個(gè)更加廣活的平臺(tái)。讓物聯(lián)網(wǎng)可以拓展到更小體積的物品上。在傳統(tǒng)中使用傳感器技術(shù)就能檢測(cè)到物體的信息。物體中的嵌人式智能技術(shù)能夠通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)邊界轉(zhuǎn)移信息處理能力而增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的威力，而納米技術(shù)的優(yōu)勢(shì)意味著物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中體積越來(lái)越小的物體能夠進(jìn)行交互和連接。
2智慧用電系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1智慧煙草物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)概念
智慧煙草物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)以先進(jìn)的傳感器 物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)信息技術(shù)為基礎(chǔ),由智能型設(shè)備設(shè)施、監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)、有線/無(wú)線傳輸系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、云平臺(tái)及移動(dòng)APP組成通過(guò)對(duì)煙草物流中心園區(qū)的各項(xiàng)用電設(shè)備設(shè)施的溫度信息、電壓電流信息等進(jìn)行統(tǒng)一化監(jiān)控與管理構(gòu)安全體系標(biāo)準(zhǔn)體系評(píng)價(jià)體系預(yù)警體系、科學(xué)指導(dǎo)體系為主的網(wǎng)絡(luò)化、一體化智能監(jiān)管平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)對(duì)物流中心園區(qū)的安全用電情況的智能監(jiān)測(cè)報(bào)警與遠(yuǎn)程可控管理，對(duì)各用電回路的重要安全指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與報(bào)警，對(duì)各種危險(xiǎn)用電行為進(jìn)行預(yù)警和保護(hù)并在智慧用電安全監(jiān)管與中能管理平臺(tái)中對(duì)以上異常警情進(jìn)行遠(yuǎn)程管理,將安全用電事故預(yù)防在前，管控在事中。
煙草物流配送中心屬于重要物資防范部位其具有儲(chǔ)存卷煙價(jià)值高和卷煙的易燃性等特點(diǎn)，加強(qiáng)煙草物流配送中心的防火是安防防范中重要的工作，電氣火災(zāi)發(fā)生主要原因如圖2所示。納人服務(wù)范圍的設(shè)備能通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)電氣引發(fā)火災(zāi)的主要因素進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣線路和用電設(shè)備存在的安全隱患，有效防止電氣火災(zāi)的發(fā)生，將發(fā)現(xiàn)的安全隱患即時(shí)發(fā)送預(yù)警信息，達(dá)到消除潛在安全隱患的目的，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、精細(xì)化的能源管理、控制、決策。
2.2智慧用電系統(tǒng)架構(gòu)
本文設(shè)計(jì)的智慧用電系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。智慧用電系統(tǒng)的架構(gòu)可以劃分為四個(gè)層次:感知終端層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層、交互層。
感知終端層主要作用是信息感知與采集，主要包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器。RFID標(biāo)簽、電壓電流傳感器等，是智慧用電系統(tǒng)的底層部分。技術(shù)方面，絕大部分傳感器技術(shù)基本成熟，可以做到實(shí)時(shí)在線精準(zhǔn)探測(cè)，但在低壓斷路器方面卻是無(wú)法很好的滿足系統(tǒng)智慧用電管理的需求。
低壓斷路器是低壓配電系統(tǒng)中*重要的開(kāi)關(guān)電器設(shè)備之一，在供配電系統(tǒng)中起著供配電線路的控制和故障保護(hù)的作用，對(duì)電網(wǎng)的安全，穩(wěn)定以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著十分重要的作用。針對(duì)煙草物流配送中心儲(chǔ)存卷煙具有價(jià)值高、易燃等特點(diǎn)，需要加強(qiáng)防火工作，因此本文提出和設(shè)計(jì)了一種智能型電路保護(hù)空開(kāi)(即俗稱的“空氣開(kāi)關(guān)”)來(lái)替代微型斷路器，從而解決傳統(tǒng)空開(kāi)安全效率低、無(wú)法配合智慧用電系統(tǒng)的問(wèn)題，提高煙草物流配送中心用電的安全性。
網(wǎng)絡(luò)層的作用是連接感知終端層和應(yīng)用層。 該層是智慧煙草用電的神經(jīng)中樞，該層將感知終端層采集的各類信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行匯總，通過(guò)各種傳輸方式將各種設(shè)備設(shè)施信息傳到智慧用電安全監(jiān)管與電能管理云平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。隨著無(wú)線傳輸技術(shù)的不斷發(fā)展，本系統(tǒng)摒棄傳統(tǒng)有線組網(wǎng)方式，采用有線/無(wú)線相結(jié)合的組網(wǎng)方式來(lái)建設(shè)智慧用電系統(tǒng)，提高系統(tǒng)安全性。
應(yīng)用層主要是將網(wǎng)絡(luò)層采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、可視化以及對(duì)各終端設(shè)備遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)智能檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警等功能。本系統(tǒng)摒棄傳統(tǒng)主機(jī)客戶端的模式，采用Web技術(shù)將系統(tǒng)部署在云平臺(tái)上，具有簡(jiǎn)潔、高效等優(yōu)點(diǎn)。
交互層主要作用為搭建值班人員工作站和移動(dòng)APP等人機(jī)交互模式，讓工作人員能對(duì)各種用電危險(xiǎn)和行為可以及時(shí)做出判斷、處理以及工作備案等。
2.3智慧用電系統(tǒng)創(chuàng)新性功能
（1）一鍵上電、一鍵斷電：智慧電箱可通過(guò)中心智能安全用電管理平臺(tái)軟件，對(duì)前端分時(shí)、分區(qū)設(shè)備實(shí)現(xiàn)一鍵上電、一鍵斷電等遠(yuǎn)程快速操控功能，避免因下班忘記關(guān)閉電源造成的過(guò)多浪費(fèi)和安全隱患。
（2）定期生成用電情況報(bào)表：中心智能安全用電管理平臺(tái)可按區(qū)域、定期生成用電量統(tǒng)計(jì)、報(bào)警。信息等數(shù)據(jù)報(bào)表并呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)的曲線圖，可直觀顯示某時(shí)間段區(qū)域的用電情況。
（3）智慧芯片監(jiān)測(cè)、機(jī)電控制：智慧電源管理模塊內(nèi)置機(jī)械控電裝置和數(shù)字化控制芯片，實(shí)現(xiàn)對(duì)每一回路的智能斷路控電功能，可實(shí)現(xiàn)在數(shù)字芯片故障狀態(tài)下，各智慧電源管理模塊依舊保留短路保護(hù)、漏電保護(hù)等用電保護(hù)功能。
（4）線路高效滅�。褐腔垭娫垂芾砟K采用13 片滅弧柵，可有效滅弧，預(yù)防電氣火災(zāi)。智慧電源管理模塊采用高熔點(diǎn)動(dòng)/靜銀觸點(diǎn)設(shè)計(jì)、高等級(jí)滅弧裝置、紫銅接線端子，具有電子輕觸式按鍵開(kāi)關(guān)與機(jī)械手柄雙重控制機(jī)構(gòu)的手自一體化設(shè)計(jì)，采用高規(guī)格防火阻燃外殼材料。
（5）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格、組網(wǎng)設(shè)計(jì):智慧電源管理模塊外觀尺寸均采用國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)軌式安裝，針插式通訊連接,通訊即插即拔，各智能模塊可任意排列，靈活配置,便于安裝維護(hù)。
（7）智能分?jǐn)�、自�?dòng)送電：智慧電源管理模塊具有過(guò)流過(guò)載保護(hù)功能，超過(guò)額定電流35%的狀態(tài)下,5s斷路;超過(guò)額定電流100%的狀態(tài)下，Is斷路; 漏電檢測(cè)斷電10s后自動(dòng)送電。
（8）全方位線路監(jiān)控:智慧電源管理系統(tǒng)通過(guò)對(duì)每一回路的漏電流、電壓、電流、功率、開(kāi)關(guān)溫度、用電量、回路線路打火等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)模塊上傳到云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)管理中心對(duì)網(wǎng)點(diǎn)線路狀況一目了然的遠(yuǎn)程監(jiān)控(可擴(kuò)展到手機(jī)監(jiān)控)o
（9）遠(yuǎn)程控制線路通斷：監(jiān)控中心對(duì)前端配電箱各回路的供電狀況實(shí)時(shí)掌控，一旦發(fā)現(xiàn)異常報(bào)警，為保障人員的生命安全和國(guó)家、單位財(cái)產(chǎn)安全, 可遠(yuǎn)程對(duì)前端異�；芈愤M(jìn)行遠(yuǎn)程控制斷閘或故障恢復(fù)后的合閘，將事故所引的損失減少到*小。
（10）智慧化管理:智慧化、物聯(lián)網(wǎng)化的電源管理解決方案，可靈活的設(shè)定電源管理系統(tǒng)的工作計(jì)劃、用量計(jì)劃、分時(shí)分區(qū)供電、用量統(tǒng)計(jì)情況、各種異常及報(bào)警情況，并以豐富的圖表形式呈現(xiàn)、分析岀安全用電的情況，為管理提供豐富詳細(xì)的決策依據(jù),實(shí)現(xiàn)輕松管理、智慧管理。如圖4所示。
2.4智慧用電系統(tǒng)功能特性
（1）高度集成性：在終端層將電源的各種參數(shù)監(jiān)測(cè)與管理集成在一套智慧電源箱內(nèi)，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)所有智能化監(jiān)測(cè)、管理、報(bào)警、控制等功能，實(shí)現(xiàn)高度集成的電源智慧管理。
圖4平臺(tái)多途徑推送用電狀態(tài)
高可靠性:在智慧電源箱內(nèi)置防雷模塊，具有可靠的防雷接地保護(hù)；對(duì)過(guò)流、過(guò)溫、過(guò)載、超負(fù)荷、短路、缺相等危險(xiǎn)用電行為進(jìn)行預(yù)警和保護(hù)，對(duì)線路接頭打火情況進(jìn)行預(yù)警。
實(shí)時(shí)監(jiān)控性：系統(tǒng)可對(duì)每一用電回路的電流、電壓、功率、接頭溫度等用電指標(biāo)參數(shù)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與報(bào)警。
（4）易管理性：電源自控技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與報(bào) 警技術(shù)的集成，系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制、 報(bào)警、管理功能。集中管理、多級(jí)聯(lián)網(wǎng)、分析決策, 為客戶實(shí)現(xiàn)了安全用電、規(guī)范用電、節(jié)能用電、智慧用電的智能化管理。
（5）降低能耗、節(jié)能減排:對(duì)每一回路靈活設(shè)置分區(qū)、分時(shí)供電管理，以適應(yīng)前端各種長(zhǎng)期、臨時(shí)、 營(yíng)業(yè)、非營(yíng)業(yè)等情況下的供電需求，可對(duì)每一回路設(shè)置定時(shí)供電管理，減少不必要電力消耗。
（6）易維護(hù)性：前端設(shè)備單路故障斷電不影響其他回路工作，系統(tǒng)維護(hù)方便，即裝即用，簡(jiǎn)化維護(hù)工作。
（7）高兼容性：安防工程的安全性和可靠性很 大程度上取決于所選設(shè)備的性能、質(zhì)量。但高質(zhì)量設(shè)備組合在一起，并不一定能構(gòu)成高質(zhì)量的系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際情況考慮設(shè)備相互間的兼容性，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
此外本系統(tǒng)還有著可擴(kuò)展、操作簡(jiǎn)便、易于掌握等特點(diǎn)。
3 試點(diǎn)應(yīng)用分析
為了驗(yàn)證本系統(tǒng)的有效性和適應(yīng)性，廣西壯族自治區(qū)某公司自2021年9月起便從系統(tǒng)功能、性能、非功能性和實(shí)際應(yīng)用性四方面開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和現(xiàn)場(chǎng)的試點(diǎn)建設(shè)。試點(diǎn)建設(shè)分為試點(diǎn)推廣階段、分區(qū)域試點(diǎn)推廣階段、全物流中心園區(qū)推廣階段三個(gè)階段，經(jīng)過(guò)三個(gè)階段的應(yīng)用與推廣，驗(yàn)證了本文所提的智慧用電系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性。
首先對(duì)物流中心所有用電設(shè)備、設(shè)施的功率、 電壓電流等資料進(jìn)行調(diào)研和收集；然后向市場(chǎng)采購(gòu)已有的物聯(lián)網(wǎng)用電模塊進(jìn)行更換配電箱的空開(kāi)模塊;接著根據(jù)項(xiàng)目物流中心聯(lián)合工房的設(shè)備使用情況調(diào)整物聯(lián)網(wǎng)智慧用電模塊的靈敏度、各種閥值等參數(shù)，同時(shí)設(shè)計(jì)煙草專用物聯(lián)網(wǎng)智慧用電管理平臺(tái)軟件;*后通過(guò)調(diào)正參數(shù)和運(yùn)行測(cè)試，在線實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)所有用電情況，反復(fù)調(diào)試后，選取安全、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定、可靠的參數(shù)方案寫(xiě)入硬件用電模塊，完成物聯(lián)網(wǎng)智慧用電管理平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，*終實(shí)現(xiàn)對(duì)該煙草公司物流園區(qū)重要用電設(shè)備設(shè)施的智能化監(jiān)測(cè)、管理、預(yù)警、控制等功能，實(shí)現(xiàn)高度集成的電源智慧管理。本文開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的智慧用電系統(tǒng)性能測(cè)試結(jié)果如表1所示。
（1）數(shù)據(jù)刷新響應(yīng)時(shí)間：用戶使用瀏覽器訪問(wèn)智慧用電系統(tǒng)云平臺(tái)，等待時(shí)間遠(yuǎn)小于Is,人機(jī)交互頁(yè)面上數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新的平均響應(yīng)時(shí)間為250ms, 數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性好，信息交互效率高，無(wú)響應(yīng)超時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患，系統(tǒng)能迅速進(jìn)行報(bào)警。
（2）負(fù)載量：人機(jī)交互子系統(tǒng)能承受被200個(gè)以上用戶同時(shí)訪問(wèn)。
（3）遠(yuǎn)程控制時(shí)間：對(duì)于設(shè)備的遠(yuǎn)程合閘分閘平均響應(yīng)時(shí)間為362ms,響應(yīng)時(shí)間快,無(wú)響應(yīng)超時(shí)。
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