配電室環境監測系統
解決方案
第一章 項目概述
1.1 項目背景
配電室是電力系統末端配電網中傳輸、分配電能的主要電氣設備場所，是城市配電網系統的重要組成部分，起到保護、計量、分配電能的作用。
長期以來，配電室管理工作一直是供電系統運行管理的薄弱環節之一。一些配電室開關跳閘、危險氣體泄露、環境過熱影響設備運行、水浸導致設備損壞、設備被盜等問題，使得企業、居民的生活及工作用電均受到了不同程度的影響。
傳統的配電室運營管理主要是由工作人員逐個測量配電裝置及巡檢，結果是費時費工，既不能及時反映真實情況，也不能及時解決實際問題。隨著無人值守配電站的普及和貫徹，加強對配電室環境的監測，保障供電安全，已成為非常重要的工作。
配電室常見安全的隱患：
1、六氟化硫氣體泄漏隱患：裝有SF6設備的配電裝置室,當發生SF6氣體泄漏后，若通風不及時，SF6氣體會在低層空間積聚，造成局部缺氧；另一方面，由于SF6氣體本身無色無味，發生泄漏后不易讓人察覺，增加了對進入泄漏現場工作人員的潛在危險性，嚴重威脅人員的安全和健康，甚至造成惡性事故。
2、溫濕度隱患：由于溫濕度過高造成電子元件提前老化；
3、漏水隱患：汛期長降雨造成漏水滲水隱患；
4、空調控制隱患：空調無法根據配電室環境及時調整溫濕度，導致設備失靈；
5、火災隱患：煙霧監控不及時而造成的火災隱患；
6、供電隱患：當配電室發生意外之后，無法持續性供電問題；
7、非法闖入：不法分子闖入，設備失竊。
1.2 建設目標
配電室環境監測系統解決方案的總體目標是實現對配電室內的環境和設備進行統一監控和管理。
該系統解決方案是集配電室內環境監測（除了對SF6/O2氣體監測外，還包括了溫濕度、水浸、水位、煙霧、紅外監測等），設備控制（空調、風機），以及智能監控終端軟件于一體的智能配電室環境監測管理體系。
通過對配電室內的各種環境監測及報警數據進行分析，實時反映現場設備運行的環境情況、設備本身運行情況，通過聯動控制，保障配電室的電力設備安全運行。防止因環境改變、設備狀態變化而引起的事故，滿足配電室遠程運維的可靠管控要求。為新型現代化配電室的智能化、可視化、自動化、互動化做有效支撐。
配電室環境監測系統解決方案要實現的五個目標：
1、為配電室內各系統及設備運行提供高度穩定可靠的監測信息資源，提供實時數據監測以及必要的遠程控制、智能控制。
2、對配電室發生的故障產生故障告警，通過多種方式通知相關管理人員，及時處理，及時解決，對即將發生的故障進行預警。
3、促進配電室的自動化、智能化，明晰管理人員的權利和責任，提高機房的管理水平，節省配電所運行管理費用，達到短期投資、長期受益的目的。
4、利用平臺完善的數據統計和分析功能，為配電室管理者提供可靠地參考依據，為配電室建設與改進提供充分的決策依據。
5、預留充分的擴展功能，適應發展需要，做到方便擴展、容易更改，可適應環境的變化和管理需求的多樣化。
1.3 設計原則
根據配電室運營和管理的的實際需求，以及國內外技術發展的現狀和方向，參考國內外配電室環境監控技術建設的先進項目，借鑒其建設經驗，在方案中我們遵循以下幾項總體原則：
■ 穩定可靠：只有穩定運行的系統，才能確保電力配送工程系統平穩運行，監控系統的作用和意義才能體現。整體方案從方案架構、產品設計等各個層面，都以穩定可靠作為設計的第一目標。
■ 架構合理具有可擴展性：采用平臺級的理念來架構系統，使整個方案安全平穩地運行，并具備良好的擴展性。可擴展性保證當用戶有更多的要求時，引入的新設備可以順利地與本次配備的設備共同工作，進一步擴展與提高系統的性能和功能。
■ 盡可能簡約的配置：整個方案盡可能采用簡約的連接方式，去掉各種冗余配置，減少故障點，提高系統穩定性，降低系統造價。
■ 更好的系統效率：方案設計以盡可能提高系統整體的運行效率為重要依據，選擇更合適的產品以及更合適技術方案實現。
■ 更高的性價比：方案一直以更高性價比為目標，不斷升級和改進軟硬件產品，針對各大環境監控系統都有對應的產品和方案。以“為客戶提供最高性價比的方案”為設計目標來進行方案設計，綜合客戶需求以及擴展性要求，選擇最合適的產品，降低系統造價，為客戶節約項目成本。
■ 系統更易于使用和維護：方案設計根據項目建設規則等選擇合適的監控產品和技術方案實現，力爭使系統更容易使用和維護，降低客戶使用監控系統的管理和維護成本。
1.4 設計依據
《高壓組合電器配電室六氟化硫環境監測系統》JB/T 10893- -2008
《六氟化硫電氣設備中氣體管理和檢測導則》GB/T8905-1996
《電子信息系統機房設計規范》GB50174-2008
《通用用電設備配電設計規范》GB 50055-2011
《電氣裝置工程施工及驗收規范》GBJ232--82
《入侵探測器通用技術條件》 GB10408.1-2000
《智能變電站技術導則》Q/GDW 383-2009
《供配電系統設計規范》GB 50052-2009
《低壓配電設計規范》GB 50054-2011
第二章 項目介紹
2.1 配電室環境監測系統介紹
為了充分保障配電室內設備運行的環境安全，需要對其內部環境進行監測，以達到實時、自動監測配電室內的環境，該系統主要涉及到配電室內的溫濕度、紅外、SF6/O2氣體濃度、水浸、水位、煙霧等環境監測。
通過設立統一監控管理站，對分布在配電室不同區域的多個設備和信息進行全數字化集中監控管理，實現配電室的少人或無人值守，滿足現代化智能配電室管理的需要，使用戶的維護模式從“被動搶修模式”變為“主動預防模式”。
本監測系統施工部署簡單方便，細節考慮周到，擴容方便。所有的監測設備都采用總線布線方式；監控管理平臺也非常人性化，界面友好、操作簡單、功能全面，監控設備的管理采用即插即用，監控平臺能夠自動搜索新增的設備，無需手動添加，維護非常方便。實現了即插即用系統集成擴容的平滑過渡，這樣需求方可以很方便地根據自身的需求和投資預算進行項目的投資，不會造成重復投資浪費。
2.3 配電室環境監測系統優勢
■ 專注所以專業
我司多年來一直專注于環境監測這個行業，力爭為客戶提供最好的、最高性價比的環境監測產品和解決方案，是環境監測行業的知名廠商。具有完備的產品和解決方案，供應地區300+、服務全球110k+客戶。
■ 系統級整體性及平臺化
借助自身多年來的行業經驗，結合客戶需求的方方面面，給出系統級、整體性的解決方案，具備更好分工以及協同效率，設計將具備良好的系統擴展性。本方案覆蓋配電室內的溫濕度、紅外、SF6/O2氣體濃度、水浸、水位、煙霧等各項環境參數的監控，具備高整合度；集測、管、控一體化的整體考慮，提升配電室環境監測系統的平臺級管理功能。
■ 基于標準的IP網絡，組網方便
配電室環境監測系統組網結構完全基于TCP/IP網絡通信協議，對監控節點分布廣、數量大的多站點集中智能監控提供了最有效的監控手段，使用基于IP網絡的監控系統為網絡運營維護的統一管理提供了便利。
■ 使用標準協議，擴展方便
使用標準的、開放的協議便于集成以及系統擴容。由于搭建了基于IP的監控平臺，現場數據采集也使用標準的MODBUS協議，使得增添監控節點或是增加監控信息非常方便，更實現了即插即用系統集成擴容的平滑過渡，這樣需求方可以很方便地根據自身的需求和投資預算進行項目的投資。
■ 具有豐富的自動告警方式
系統支持電話、短信、聲光、郵件等報警功能，并具有多種告警策略可以選擇，通用系統即可滿足絕大多數用戶的需求。
■ 優化的數據交互功能
配電室環境監測系統報警事件采用先進的實時報警方式，除了監控中心可以通知管理人員告警信息，環境監控主機也支持實時報警功能，它具有強大的脫機短信報警功能，還可以通過4G/以太網/RS485等方式主動上傳監控數據及報警信息。系統可將管理軟件數據處理的工作分攤到下面的監控主機上，這樣可靈活設置報告數據的間隔，減少系統正常時發送的普通數據，而在異常發生時可以及時將報警事件通知到監控中心。從而保證了監控系統報警的實時性和可靠性。
■ 軟硬件產品集成度高
配電室環境監測系統軟硬件產品根據行業發展的需要，與時俱進，不斷更新換代對應的產品，剔除過時及冗余的功能，不斷集成有效地新功能，使產品具備越來越高的集成度，給客戶提供更高性價比的產品。
■ 系統具有完善的網絡脫機管理功能
當監控主機通訊鏈路中斷之后，監控主機的告警信息以及實時數據會存在本地，當通訊鏈路恢復之后，脫機數據重新上傳到監控中心，保證監控數據的完整性。監控中心具有完善的中斷監測機制，設備通訊中斷后，及時發出告警。
■ 配電室環境監測系統施工部署簡單、方便
所有的監測設備都采用RS485總線布線；監控管理平臺多種部署方式，針對簡單需求可以實現傻瓜式安裝，非常人性化，界面友好、操作簡單、功能全面，輕松實現監控功能及報警的配置。
■ 切合客戶需求的獨有功能
配電室環境監測系統結合客戶需求，集成了很多比較實用的功能，也可根據客戶需求，支持定制。從客戶使用的角度出發，使應用和維護盡可能方便省心。
■ 多平臺遠程管理，功能強大
配電室環境監測系統支持電腦PC端、APP移動端、微信公眾號等多種方式遠程查看、管理數據。
第三章 項目方案設計
3.1 配電室環境監測系統方案設計
配電室環境監測系統要由三個工作模塊組成，第一部分：環境監測（SF6/O2氣體泄露監測、溫濕度監測、水浸監測、火災監測、紅外入侵監測）；第二部分：設備聯動控制（空調控制、風機控制）；第三部分：智能環境監控主機與平臺軟件通信。
該系統通過在配電室配置相應的傳感器以RS485布線方式連接環境監控主機將采集到的環境數據用4G/以太網上傳至環境監控云平臺。通過軟件對每個測點的測量值及其工作狀態進行連續采集，如出現異常，系統會自動發出聲光、短信、語音、郵件告警及時通知相關管理人員，將可能出現的險情消滅在萌芽狀態，避免造成大的經濟損失及影響配電室設備的正常工作。
3.2 配電室環境監測系統拓撲圖
3.3 配電室環境監測系統子系統方案設計
3.3.1 環境監測
3.3.1.1 SF6/O2氣體泄露監測
監測對象：監測配電室內的電纜地溝、配電裝置、二次設備室等氣體采樣區的六氟化硫、氧氣含量。
監測內容：各氣體傳感器信號采集、測點狀態檢測、超限告警、報警記錄、繼電器控制。
監測效果：在配電室內的電纜地溝、配電裝置、二次設備室等區域安裝SF6/O2二合一變送器，通過RS485布線實時上傳數據至氣體報警控制器。當監測到任一氣體濃度超限，報警主機觸發報警，自動啟動聲光、短信等報警信息，并聯動風機等排風系統及時進行通風。
【設備配置】
設備 | 型號 | 款式 |
六氟化硫氧氣變送器 | | SF6分辨率：1ppm SF6量程范圍：0~1000ppm SF6穩定性≤2%信號值/月 SF6響應時間 ≤30S SF6重復性：≤3% O2分辨率：0.1%VOL O2精度：±3%FS O2量程：0~30%Vol O2重復性 ≤1% O2響應時間：≤10S |
氣體報警控制器 | |
供電電壓：AC220V±15% 可區分正常、高報、低報、故障、屏蔽、延時共六種狀態 通信接口：4G/RS-485從站接口 4路繼電器輸出 數據上傳間隔 5S~65535S可設 內置存儲容量：13萬條 |
3.3.1.2 溫濕度監測
監測對象：配電室不同區域的溫度、濕度進行實時監測。
監測內容：實時監測配電室內的溫濕度數據，防止室內溫濕度過高而造成的設備損壞故障。
監測效果：本地液晶屏顯示，實時顯示溫濕度傳感器所在位置的溫度、濕度變化情況，一旦溫濕度超出范圍，即刻啟動報警，提醒管理人員及時調整空調的工作設置值或調整配電室內的設備分布情況。
【設備配置】
設備 | 款式 | 技術參數 |
溫濕度變送器
| | 直流電源（默認）：10-30V DC 最大功耗：0.4W 探頭工作溫度：-40~+80℃ 探頭工作濕度：0~100%RH 通信協議：Modbus-RTU 通信協議 輸出信號：485信號 溫度顯示分辨率：0.1℃ 濕度顯示分辨率：0.1%RH |
3.3.1.3 水浸監測
監測對象：對空調、窗戶、地面等處可能有漏水、積水的地方進行監測。
監測內容：實時檢測并記錄漏水、積水情況，且實時報警，減少漏水積水引起的漏電、短路等狀況。
監測效果：在配電室的空調、窗戶、不同地面區域安裝水浸傳感器和液位傳感器，實時監測各區域模塊的漏水和積水情況，當其中任一參數超過設定值時監控主機觸發報警，平臺啟動短信、聲光報警，及時通知管理人員緊急處理。
【設備配置】
設備 | 款式 | 技術參數 |
水浸變送器 | | 供電：DC10-30V 功耗：0.4W 變送器電路工作溫度： -20℃~+60℃， 0%RH~95%RH（非結露） 輸出信號：RS485信號輸出 |
液位傳感器 | |
測量范圍：0-300M (可選) 測量精度：0.2%FS，0.5%FS (默認) 溫度漂移：0.03%FS/°C 過載能力:<1.5倍量程 |
3.3.1.4 火災監測
監測對象：對配電室環境中的煙感狀態進行監測。
監測內容：實時監測室內煙霧濃度，且及時報警，將火災隱患控制在初期，減少可能造成的損失。
監測效果：在配電室內的不同區域布置煙霧報警器，通過RS485布線實時上傳數據至監控主機。當監測到氣點處的六氟化硫氣體濃度和氧氣濃度高于設定值時，自動啟動本地聲音報警，監控主機觸發聲光報警,啟動短信、電話等報警類型，幫助管理人員及時發現火災隱患。
【設備配置】
設備 | 樣式 | 技術參數 |
煙霧報警器 | | 供電電源：10~30V DC 報警聲響：≥80dB 煙霧靈敏度：1.06±0.26%FT 符合標準：GB4715-2005 工作環境：-10℃~50℃，≤95%（非結露） |
3.3.1.5 紅外入侵監測
監測內容：自動檢測周邊環境是否有異常情況，如果有人體移動現象就自動向主機傳遞告警信號。防范非法進入、破壞配電室設備設施。
監測效果：在配電室門口、窗戶等位置安裝紅外探測器，通過RS485布線方式連接環境監控主機。當有入侵者通過探測區域時，探測器將自動探測區域內人體的活動。如有動態移動現象，監控主機觸發報警，自動啟動聲光、短信、電話等報警信息。
【設備配置】
設備 | 款式 | 技術參數 |
吸頂式紅外探測器 | | 報警延時：30s、10s、5s輸出可選 工作環境：-10℃~50℃ ≤95%（非結露） 安裝方式：吸頂 安裝高度：2.5~6m 探測角度：全方位360° 信號輸出：RS485（Modbus-RTU） |
3.3.2 設備聯動控制
3.3.2.1 空調控制
工作內容：根據配電室內的實際溫濕度智能調節空調的運行狀態，使配電室始終保持恒溫恒濕的狀態，避免環境溫濕度過高過低導致配電設備老化受損，降低運營成本。
工作效果：在配電室內安裝學習型紅外空調控制器，實時采集環境中的溫濕度，當監測到溫度、濕度等任一數值超限時，代替空調遙控器自動完成空調的開關功能。
【設備配置】
設備 | 款式 | 技術參數 |
學習型 紅外空調控制器 | | 供電 DC 10~30V 功耗 0.3W 工作環境：-20℃~+60℃ 0%RH~95%RH 非結露 通信接口：RS485 紅外口：紅外發射延長線可達5米 |
3.3.2.2 風機控制
工作內容：及時根據配電室內的溫濕度、煙感、氣體濃度等數值信息進行通風換氣。
工作效果：環境監控主機主動接收所有采集設備上傳的監測數據，當任一數值超限告警時，自動發送聯動通風命令給風機，及時進行通風。此外設定風機每天定時啟動和停止的時間，給配電室定時通風。
3.3.3 智能環境監控主機與平臺軟件通信
工作對象：對整個系統進行實時監控。
工作效果：自動收集智能環境監控主機上傳的數據，當其中任一參數超過設定值時報警主機觸發報警，啟動短信、聲光報警，及時通知管理人員緊急處理。
工作內容：數據24小時不間斷監測、設備運行狀態監測、超限告警、繼電器控制。
第四章 綜合環境監控云平臺介紹
4.1 綜合環境監控云平臺功能描述
綜合環境云平臺以先進的信息采集系統、物聯網、云平臺、大數據以及互聯網等信息技術為基礎，各級用戶通過PC端WEB、APP客戶端、微信端等多種渠道訪問平臺數據，實現遠程系統管理功能。用戶可實時對項目上每個重要參數進行實時監測、管理，同時實現基于平臺的遠程手動控制。
4.2 綜合環境監控云平臺功能介紹
4.2.1大屏可視化
可滾動顯示配電室各區域的環境監測數據，數據清晰、直觀，便于管理員進行系統查看。
【大屏可視化】
4.2.2 數據實時監控
配電室環境監測系統中的數據均由綜合環境云平臺處理。在軟件頁面中，可從樹狀圖中清晰地找出每個配電室的環境情況。數據可以通過圖形化界面、列表和曲線的方式反映，圖形化界面的優勢在于讓用戶直觀看到數據和傳感器相對位置，列表則更利于用戶對數據進行對比。
【首頁數據展示】
【實時數據】
4.2.3 超限報警
平臺支持短信、振鈴、微信、郵件、報警彈窗、音頻報警、離線告警等多種報警方式，報警內容可自定義。
支持所有監測因子報警上限、下限，預警上限、下限設置，支持因子數據異常字體變色，因子告警數據顏色用戶可自定義。
數據異常可根據報警持續時間，向不同管理人員越級發送告警信息。
針對短信、振鈴、微信、郵件告警方式有專門的告警聯系人管理列表，便于當報警聯系人變動時快速查詢、添加、刪除。
4.2.4歷史數據查詢、導出
可查詢一個或多個監測點的歷史數據、報警數據，根據需要選擇相應的監測點、時間范圍和數據類型進行查詢。
支持PDF、excel等多種數據格式導出，導出內容標題、使用單位名稱用戶可自定義，同時可導出數據查詢的時間段、查詢數據賬號、保存數據間隔、離線判斷間隔等重要信息。
【歷史數據】
【報警數據】
4.2.5 流量卡預警功能
實時獲取現場4G型物聯網設備的卡號，自動分析卡號剩余流量，自動分析，到期時間預警提醒，讓項目管理人員及時充值，防止流量卡到期運營商銷號造成項目停滯。
4.2.6 系統管理
平臺具有完善的權限分級和管轄分區等等功能，無限級權限設定，根據要求自由組合權限。用戶操作具有完善的日志記錄，方便查看操作記錄。
4.2.7 權限管理
針對項目實際需求增設子賬號，并分配不同管理權限，做到項目管理分工明確，用戶可定義不同的用戶角色，并賦予角色的不同權限管理。
【賬號管理】
【管理員權限設置】
【管理員菜單權限】
4.2.8 二次開發
提供基于本平臺的API接口，便于第三方平臺實時調取數據。
4.2.9 APP客戶端
為方便客戶使用，我司推出云平臺手機端APP“云控通”，方便用戶24小時實時監測。可以通過賬號密碼登錄云平臺，一鍵控制上萬個設備。支持視頻查看，設備故障/異常報警，支持離線告警功能，支持實時數據查看，歷史數據曲線查看，還可連接藍牙打印機進行數據打印，功能強大。
