電力系統(tǒng)智慧消防關(guān)鍵技術(shù)實(shí)踐研究

摘要：近年來，我國電力行業(yè)得到了迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模也在不斷增大，對(duì)電力消防工作也提出了更高要求。因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的規(guī)模一般都比較大，在電力系統(tǒng)消防工作中有著工作量大與專業(yè)性強(qiáng)的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的消防體系難以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的有效監(jiān)管，多采用的是被動(dòng)的火情應(yīng)急處置模式，難以滿足電力系統(tǒng)的消防管理需求。因此，我國各電力企業(yè)要主動(dòng)構(gòu)建智慧消防工作體系，將智能化技術(shù)融入到電力消防工作中，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)消防問題的有效監(jiān)管與及時(shí)處置，提高電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行安全性。據(jù)此，本文分析了電力消防系統(tǒng)建設(shè)中的現(xiàn)存問題，提出了電力系統(tǒng)智慧消防關(guān)鍵技術(shù)，希望通過本文的分析可以為該方面的研究提供一些思路。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；智慧消防；關(guān)鍵技術(shù)電力系統(tǒng)中的變電站等生產(chǎn)場所多處于無人值守狀態(tài)，外加上電力系統(tǒng)的運(yùn)行特性，對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行火情無法預(yù)估處理。現(xiàn)有的電力消防系統(tǒng)中存在消防設(shè)施獨(dú)立分散的情況，火情監(jiān)控設(shè)施不夠完善，在電力系統(tǒng)發(fā)生消防火災(zāi)之后無法第一時(shí)間進(jìn)行處理。因此，在電力消防系統(tǒng)建設(shè)過程中，需要加強(qiáng)對(duì)智能化技術(shù)與信息化技術(shù)的應(yīng)用力度，積極構(gòu)建智能消防體系，全方位提升電力系統(tǒng)的消防安全管控水平，使電力系統(tǒng)始終處于良好運(yùn)行狀態(tài)。一、電力消防系統(tǒng)建設(shè)中存在的問題（一）消防設(shè)施實(shí)時(shí)監(jiān)測問題在以往的電力消防系統(tǒng)中，因?yàn)槭艿郊夹g(shù)因素的影響，以往的消防設(shè)施并不具備遠(yuǎn)程監(jiān)控作用，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情信息并進(jìn)行處理，因此在日常消防管理中要每月派遣專人進(jìn)行檢查。在消防系統(tǒng)中，如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)控制柜誤動(dòng)作、消防預(yù)警設(shè)備故障或者消防管網(wǎng)漏壓等情況時(shí)，無法在第一時(shí)間監(jiān)測并且作出應(yīng)對(duì)，對(duì)各類電氣設(shè)施無法起到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的管理效果，影響到電力系統(tǒng)的消防管理效果[1]。（二）現(xiàn)場火情探測能力不足目前我國電力系統(tǒng)中應(yīng)用到的各種消防報(bào)警裝置，主要選擇的是傳統(tǒng)的火災(zāi)煙霧傳感器或者手動(dòng)觸發(fā)報(bào)警器，這些設(shè)備在經(jīng)過了長時(shí)間的運(yùn)行之后，會(huì)產(chǎn)生一定程度的設(shè)備老化問題，消防報(bào)警裝置在運(yùn)行過程中還容易出現(xiàn)誤報(bào)情況，電力系統(tǒng)對(duì)于各類火災(zāi)火情的預(yù)警能力不斷降低，也就難以獲得良好的火災(zāi)預(yù)警效果。此外，在現(xiàn)有電力系統(tǒng)的火情探測系統(tǒng)中，相關(guān)檢測設(shè)備多是采用固定布置的方式，對(duì)每個(gè)區(qū)域的監(jiān)控強(qiáng)度無法有效調(diào)整，也就容易出現(xiàn)火情漏報(bào)情況，在火災(zāi)發(fā)生第一時(shí)間內(nèi)無法有效處理。二、電力消防問題的解決思路（一）實(shí)現(xiàn)消防設(shè)施的實(shí)時(shí)監(jiān)測在電力系統(tǒng)建設(shè)中，為了對(duì)傳統(tǒng)消防設(shè)施的實(shí)時(shí)監(jiān)測水平不足等問題進(jìn)行解決，還要將傳感器技術(shù)應(yīng)用到消防設(shè)施的動(dòng)態(tài)管理中，對(duì)消防設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。比如通過壓力監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)用，能夠?qū)缁鹌鲀?nèi)的高壓氣瓶狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對(duì)滅火劑運(yùn)行壓力的實(shí)時(shí)測量，并且可以基于測量結(jié)果判斷消防設(shè)施是否處于可靠的運(yùn)行狀態(tài)。通過傳感器技術(shù)等信息化技術(shù)的應(yīng)用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行異常的消防設(shè)施設(shè)備并進(jìn)行更換處理，確保整個(gè)消防系統(tǒng)處于良好運(yùn)行狀態(tài)。（二）提高現(xiàn)場火情探測能力針對(duì)現(xiàn)階段火情探測監(jiān)控范圍比較小的問題，可以結(jié)合電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，構(gòu)建一種基于臨時(shí)消防監(jiān)控裝置，使火情監(jiān)控范圍進(jìn)一步增加，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)監(jiān)控設(shè)備的遠(yuǎn)程調(diào)控。這樣可以對(duì)各個(gè)區(qū)域內(nèi)的監(jiān)控強(qiáng)度進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)節(jié)，提高電力系統(tǒng)的火情探測效果。此外，還可以在現(xiàn)有安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增設(shè)圖像火災(zāi)監(jiān)測功能，將AI分析聯(lián)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用其中。這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各類消防事件的有效識(shí)別與及時(shí)預(yù)警，提高火災(zāi)實(shí)時(shí)監(jiān)測與預(yù)警確認(rèn)推送能力[2]。三、電力系統(tǒng)智慧消防關(guān)鍵技術(shù)（一）LoRa技術(shù)LoRa技術(shù)即遠(yuǎn)距離無線電技術(shù)，作為一種有著較遠(yuǎn)傳輸距離以及傳輸功率損耗低的無線電技術(shù)，在電力系統(tǒng)智慧消防體系中有著良好的應(yīng)用價(jià)值。在LoRa技術(shù)應(yīng)用中，各點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)關(guān)中心的直接傳輸，并且有著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單與傳輸時(shí)延低的應(yīng)用優(yōu)勢?；贚oRa技術(shù)構(gòu)建智慧消防系統(tǒng)，主要是通過高頻寬的擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)手段，在信息傳輸時(shí)應(yīng)用的帶寬要遠(yuǎn)小于信號(hào)占用的帶寬。在信號(hào)傳遞過程中，首先利用調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行信號(hào)類型的轉(zhuǎn)換，將傳感器獲取到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，對(duì)數(shù)字信號(hào)開展擴(kuò)頻處理工作。該階段主要采用對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻碼序列，完成信號(hào)展寬調(diào)制工作之后，通過天線進(jìn)行調(diào)制后的信號(hào)傳遞，由信號(hào)接收端捕獲射頻信號(hào)。隨后通過射頻發(fā)生器將已經(jīng)捕獲到的射頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，借助相關(guān)軟件進(jìn)行信息內(nèi)容的解讀，實(shí)現(xiàn)對(duì)原始信息的還原輸出。需要注意的是，在信息容量固定的情況下，信號(hào)帶寬與信噪比之間呈現(xiàn)的是反比關(guān)系。在信號(hào)傳遞過程中，也可以通過適當(dāng)增加信號(hào)帶寬的方式，實(shí)現(xiàn)信噪比的有效控制，進(jìn)一步提高信號(hào)的傳遞質(zhì)量[3]。作為一種常見的無線通信技術(shù)手段，LoRa技術(shù)的通信距離能夠達(dá)到50km，信號(hào)傳遞的頻段在137-100500MHz之間，通信速率為300kbp，在信號(hào)傳遞過程中還支持傳感控制與信號(hào)加密等多種操作要求。與其他無線通信技術(shù)對(duì)比，LoRa通信技術(shù)在應(yīng)用中有著傳輸距離遠(yuǎn)與信號(hào)傳遞功耗低的特點(diǎn)。該技術(shù)的傳輸速率相對(duì)比較低，因此適用于智慧檢測等對(duì)傳輸效率要求不高的場景。在電力系統(tǒng)智慧消防搭建過程中，因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的建設(shè)規(guī)模比較大，在信號(hào)傳遞過程中，對(duì)于傳輸距離有著非常高的要求。因此，LoRa通信技術(shù)能夠很好滿足消防智慧系統(tǒng)搭建需求，為信號(hào)傳遞與接收提供良好的技術(shù)支持，從而在電力系統(tǒng)火情發(fā)生的第一時(shí)間及時(shí)進(jìn)行處理，提高消防系統(tǒng)的運(yùn)行智能化水平。（二）智能滅火器壓力表智能滅火器壓力表也是電力智慧消防系統(tǒng)建設(shè)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。在該技術(shù)應(yīng)用過程中，能夠在明顯增加傳統(tǒng)滅火器運(yùn)行壓力基礎(chǔ)上，還具備壓力實(shí)時(shí)在線監(jiān)測功能。智能滅火器壓力表可以將監(jiān)測到的壓力數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)较拦芸仄脚_(tái)，在出現(xiàn)了滅火器壓力異常情況時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化報(bào)警，及時(shí)進(jìn)行壓力調(diào)整處理，確保滅火器始終處于良好運(yùn)行狀態(tài)。通過智能滅火器壓力表的應(yīng)用，能夠?qū)鹘y(tǒng)干粉滅火器的過壓問題與欠壓問題起到良好的解決效果[4]。智能滅火器壓力表的模板組成主要包含有壓力傳感器模塊與物聯(lián)網(wǎng)傳輸模塊。在實(shí)際運(yùn)行過程中，壓力傳感器模塊能夠直接監(jiān)測到滅火器的實(shí)時(shí)壓力值，并且對(duì)壓力值進(jìn)行采集與傳遞。物聯(lián)網(wǎng)傳輸模塊在獲取到實(shí)時(shí)壓力值數(shù)據(jù)之后，通過物聯(lián)網(wǎng)無線LoRa協(xié)議進(jìn)行信號(hào)傳遞。物聯(lián)網(wǎng)邊緣代理網(wǎng)關(guān)SEB可以實(shí)現(xiàn)這些信號(hào)的接收與分析，借助通信網(wǎng)絡(luò)渠道，直接在物聯(lián)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行傳感壓力信息傳遞，隨后采用相關(guān)的消防管控平臺(tái)，對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合分析，判斷滅火器等消防系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)消防設(shè)施的智能化管理，提高智慧消防系統(tǒng)建設(shè)水平[5]。在智能滅火器壓力表運(yùn)行中，要對(duì)滅火器壓力進(jìn)行持續(xù)性監(jiān)測，并且需要實(shí)現(xiàn)PC、APP遠(yuǎn)程監(jiān)控與異常報(bào)警功能。通過該智能化技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)出現(xiàn)壓力異常問題的滅火器及時(shí)進(jìn)行更換，杜絕滅火器超期服役、銹蝕損壞等問題，在火災(zāi)發(fā)生之后也能夠及時(shí)進(jìn)行滅火處理。在實(shí)際運(yùn)行中，能夠?qū)缁鹌鞯膲毫?shù)據(jù)及時(shí)采集與上傳，一般每隔24h會(huì)上報(bào)3次壓力數(shù)據(jù)到相關(guān)的設(shè)備管理平臺(tái)，對(duì)滅火器的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行反饋，還能夠通過大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行智能分析運(yùn)算工作，為后續(xù)消防預(yù)警工作的開展提供良好的參考依據(jù)。除了對(duì)滅火器的運(yùn)行壓力進(jìn)行監(jiān)測之外，智能滅火器壓力表還需要對(duì)監(jiān)測器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，在發(fā)現(xiàn)有電池電量過低、信號(hào)異常或者連線異常等問題時(shí)，可以在第一時(shí)間內(nèi)通過PC與APP對(duì)管理人員發(fā)出預(yù)警信息，方便設(shè)備管理人員及時(shí)進(jìn)行處理。在每一個(gè)監(jiān)測器上均會(huì)設(shè)置獨(dú)立的ID，而且通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，在PC端以及移動(dòng)端的APP上面，能夠?qū)γ總€(gè)滅火器的具體位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位。在電力系統(tǒng)出現(xiàn)了火情之后，相關(guān)人員可以基于智能滅火器的定位功能，第一時(shí)間鎖定具體位置，及時(shí)找到滅火器并且進(jìn)行滅火處理。這樣能夠使電力系統(tǒng)的火情在第一時(shí)間得到應(yīng)對(duì)，提高電力系統(tǒng)的消防管理性能[6]。（三）消防事件AI圖像分析隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，視頻成為了信息傳播與內(nèi)容傳遞的主要途徑。在進(jìn)行海量視頻審核與管理過程中，可以基于AI技術(shù)手段進(jìn)行視頻內(nèi)容的分析工作。因此，在智慧消防系統(tǒng)建立過程中，也可以應(yīng)用AI圖像分析模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)場景視頻的有效劃分，這樣可以對(duì)消防系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，在結(jié)合人工智能與多光譜融合技術(shù)的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化消防事件監(jiān)測水平。在該系統(tǒng)運(yùn)行過程中，自身具有煙霧分析、火焰分析、消控室人員值班分析、消防事件分析預(yù)警等多種功能。在該AI圖像分析系統(tǒng)運(yùn)行之后，能實(shí)現(xiàn)對(duì)安消一體的火災(zāi)探測工作，在發(fā)現(xiàn)火情信息之后也能夠及時(shí)發(fā)出預(yù)警或者報(bào)警信息，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)空間內(nèi)火情發(fā)生情況的精準(zhǔn)定位。在消防事件AI圖像分析技術(shù)應(yīng)用中，可以借助于建筑物內(nèi)已有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)區(qū)域內(nèi)的消防情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，使電力系統(tǒng)內(nèi)的消防火災(zāi)報(bào)警能力得到進(jìn)一步提升。在基于AI視頻的煙火復(fù)合識(shí)別算法模型搭建過程中，主要將深度學(xué)習(xí)模型作為重要模型，以卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)Faster-RCNN模型作為基礎(chǔ)。在Faster-RCNN模型基礎(chǔ)上，進(jìn)行現(xiàn)有的算法改進(jìn)。在模型搭建過程中，可以應(yīng)用Tensorflow深度學(xué)習(xí)應(yīng)用框架，加載自有數(shù)據(jù)集訓(xùn)練之后，能夠?qū)熿F、火焰等圖像信息進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別。在具體識(shí)別過程中，可以從煙火的能量、形狀與運(yùn)動(dòng)特性等方面入手，實(shí)現(xiàn)煙火目標(biāo)的快速識(shí)別。在該階段，也可以通過視頻源多幀圖像的方式，進(jìn)行煙火目標(biāo)的準(zhǔn)確判斷與輸出[7]。在基于AI視頻分析系統(tǒng)進(jìn)行電力系統(tǒng)智慧消防搭建時(shí)，可以將該分析裝置接入到現(xiàn)場監(jiān)控?cái)z像機(jī)中，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)中獲取到的各類消防事件進(jìn)行分析處理，隨后通過AI影像分析技術(shù)手段，在智慧消防平臺(tái)中獲得可視化的消防預(yù)警與管理效果。消防事件AI圖像分析裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧與火焰等圖像信息進(jìn)行快速甄別，顯著提高電力系統(tǒng)的火災(zāi)監(jiān)測和預(yù)警能力。針對(duì)電力系統(tǒng)中的消防控制室值班、消防通道占用等一些違規(guī)現(xiàn)象，可以進(jìn)行智能化監(jiān)管，確保在第一時(shí)間進(jìn)行處理。比如對(duì)于變電站消防控制室的運(yùn)行狀態(tài)，可以通過監(jiān)控?cái)z像機(jī)實(shí)時(shí)傳達(dá)視頻信息，對(duì)控制室人員情況通過AI視頻分析系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別，實(shí)現(xiàn)變電站的全天候監(jiān)控與管理。對(duì)于消防通道占用以及周界入侵等問題，通過構(gòu)建監(jiān)控區(qū)域數(shù)據(jù)模型的方式，能夠發(fā)出實(shí)時(shí)監(jiān)測報(bào)警信息，保障消防通道的暢通性，火災(zāi)發(fā)生之后第一時(shí)間進(jìn)行應(yīng)對(duì)，使電力消防系統(tǒng)始終處于良好運(yùn)行狀態(tài)。結(jié)語新時(shí)期我國智能化技術(shù)不斷發(fā)展