配电室环境监测系统
解决方案
第一章 项目概述
1.1 项目背景
配电室是电力系统末端配电网中传输、分配电能的主要电气设备场所、是城市配电网系统的重要组成部分，起到保护、计量、分配电能的作用。
长期以来，配电室管理工作一直是供电系统运行管理的薄弱环节之一。一些配电室开关跳闸、危险气体泄露、环境过热影响设备运行、水浸导致设备损坏、设备被盗等问题，使得企业、居民的生活及工作用电均受到了不同程度的影响。
传统的配电室运营管理主要是由工作人员逐个测量配电装置及巡检。也不能及时解决实际问题，既不能及时反映真实情况，结果是费时费工。随着无人值守配电站的普及和贯彻、已成为非常重要的工作，保障供电安全，加强对配电室环境的监测。
配电室常见安全的隐患：
1、六氟化硫气体泄漏隐患：装有SF6设备的配电装置室,当发生SF6气体泄漏后、造成局部缺氧；另一方面，严重威胁人员的安全和健康，增加了对进入泄漏现场工作人员的潜在危险性，若通风不及时，甚至造成恶性事故，由于SF6气体本身无色无味，SF6气体会在低层空间积聚，发生泄漏后不易让人察觉。
2、温湿度隐患：由于温湿度过高造成电子元件提前老化；
3、漏水隐患：汛期长降雨造成漏水渗水隐患；
4、空调控制隐患：空调无法根据配电室环境及时调整温湿度，导致设备失灵；
5、火灾隐患：烟雾监控不及时而造成的火灾隐患；
6、供电隐患：当配电室发生意外之后，无法持续性供电问题；
7、非法闯入：不法分子闯入，设备失窃。
1.2 建设目标
配电室环境监测系统解决方案的总体目标是实现对配电室内的环境和设备进行统一监控和管理。
该系统解决方案是集配电室内环境监测（除了对SF6/O2气体监测外，设备控制（空调、风机），以及智能监控终端软件于一体的智能配电室环境监测管理体系，还包括了温湿度、水浸、水位、烟雾、红外监测等）。
通过对配电室内的各种环境监测及报警数据进行分析。实时反映现场设备运行的环境情况、设备本身运行情况，通过联动控制，保障配电室的电力设备安全运行。防止因环境改变、设备状态变化而引起的事故，满足配电室远程运维的可靠管控要求。为新型现代化配电室的智能化、可视化、自动化、互动化做有效支撑。
配电室环境监测系统解决方案要实现的五个目标：
1、为配电室内各系统及设备运行提供高度稳定可靠的监测信息资源，提供实时数据监测以及必要的远程控制、智能控制。
2、对配电室发生的故障产生故障告警，通过多种方式通知相关管理人员，及时处理，对即将发生的故障进行预警，及时解决。
3、促进配电室的自动化、智能化，节省配电所运行管理费用，明晰管理人员的权利和责任，提高机房的管理水平，达到短期投资、长期受益的目的。
4、利用平台完善的数据统计和分析功能、为配电室管理者提供可靠地参考依据，为配电室建设与改进提供充分的决策依据。
5、预留充分的扩展功能。做到方便扩展、容易更改，可适应环境的变化和管理需求的多样化，适应发展需要。
1.3 设计原则
根据配电室运营和管理的的实际需求，以及国内外技术发展的现状和方向，参考国内外配电室环境监控技术建设的先进项目，借鉴其建设经验，在方案中我们遵循以下几项总体原则：
■ 稳定可靠：只有稳定运行的系统，监控系统的作用和意义才能体现，才能确保电力配送工程系统平稳运行。整体方案从方案架构、产品设计等各个层面，都以稳定可靠作为设计的第一目标。
■ 架构合理具有可扩展性：采用平台级的理念来架构系统，使整个方案安全平稳地运行，并具备良好的扩展性。可扩展性保证当用户有更多的要求时。引入的新设备可以顺利地与本次配备的设备共同工作，进一步扩展与提高系统的性能和功能。
■ 尽可能简约的配置：整个方案尽可能采用简约的连接方式。去掉各种冗余配置，提高系统稳定性，降低系统造价，减少故障点。
■ 更好的系统效率：方案设计以尽可能提高系统整体的运行效率为重要依据，选择更合适的产品以及更合适技术方案实现。
■ 更高的性价比：方案一直以更高性价比为目标。针对各大环境监控系统都有对应的产品和方案，不断升级和改进软硬件产品。以“为客户提供最高性价比的方案”为设计目标来进行方案设计。综合客户需求以及扩展性要求，降低系统造价，选择最合适的产品，为客户节约项目成本。
■ 系统更易于使用和维护：方案设计根据项目建设规则等选择合适的监控产品和技术方案实现，降低客户使用监控系统的管理和维护成本，力争使系统更容易使用和维护。
1.4 设计依据
《高压组合电器配电室六氟化硫环境监测系统》JB/T 10893- -2008
《六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则》GB/T8905-1996
《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008
《通用用电设备配电设计规范》GB 50055-2011
《电气装置工程施工及验收规范》GBJ232--82
《入侵探测器通用技术条件》 GB10408.1-2000
《智能变电站技术导则》Q/GDW 383-2009
《供配电系统设计规范》GB 50052-2009
《低压配电设计规范》GB 50054-2011
第二章 项目介绍
2.1 配电室环境监测系统介绍
为了充分保障配电室内设备运行的环境安全，需要对其内部环境进行监测，以达到实时、自动监测配电室内的环境，该系统主要涉及到配电室内的温湿度、红外、SF6/O2气体浓度、水浸、水位、烟雾等环境监测。
通过设立统一监控管理站。使用户的维护模式从“被动抢修模式”变为“主动预防模式”，实现配电室的少人或无人值守，对分布在配电室不同区域的多个设备和信息进行全数字化集中监控管理，满足现代化智能配电室管理的需要。
本监测系统施工部署简单方便、细节考虑周到，扩容方便。所有的监测设备都采用总线布线方式；监控管理平台也非常人性化、无需手动添加，维护非常方便，界面友好、操作简单、功能全面，监控设备的管理采用即插即用，监控平台能够自动搜索新增的设备。实现了即插即用系统集成扩容的平滑过渡，这样需求方可以很方便地根据自身的需求和投资预算进行项目的投资，不会造成重复投资浪费。
2.3 配电室环境监测系统优势
■ 专注所以专业
我司多年来一直专注于环境监测这个行业，力争为客户提供最好的、最高性价比的环境监测产品和解决方案，是环境监测行业的知名厂商。具有完备的产品和解决方案，供应地区300+、服务全球110k+客户。
■ 系统级整体性及平台化
借助自身多年来的行业经验、给出系统级、整体性的解决方案，具备更好分工以及协同效率，结合客户需求的方方面面，设计将具备良好的系统扩展性。本方案覆盖配电室内的温湿度、红外、SF6/O2气体浓度、水浸、水位、烟雾等各项环境参数的监控、具备高整合度；集测、管、控一体化的整体考虑，提升配电室环境监测系统的平台级管理功能。
■ 基于标准的IP网络，组网方便
配电室环境监测系统组网结构完全基于TCP/IP网络通信协议，对监控节点分布广、数量大的多站点集中智能监控提供了最有效的监控手段，使用基于IP网络的监控系统为网络运营维护的统一管理提供了便利。
■ 使用标准协议，扩展方便
使用标准的、开放的协议便于集成以及系统扩容。由于搭建了基于IP的监控平台，更实现了即插即用系统集成扩容的平滑过渡，这样需求方可以很方便地根据自身的需求和投资预算进行项目的投资，使得增添监控节点或是增加监控信息非常方便，现场数据采集也使用标准的MODBUS协议。
■ 具有丰富的自动告警方式
系统支持电话、短信、声光、邮件等报警功能。并具有多种告警策略可以选择，通用系统即可满足绝大多数用户的需求。
■ 优化的数据交互功能
配电室环境监测系统报警事件采用先进的实时报警方式，除了监控中心可以通知管理人员告警信息，环境监控主机也支持实时报警功能，它具有强大的脱机短信报警功能，还可以通过4G/以太网/RS485等方式主动上传监控数据及报警信息。系统可将管理软件数据处理的工作分摊到下面的监控主机上。而在异常发生时可以及时将报警事件通知到监控中心，减少系统正常时发送的普通数据，这样可灵活设置报告数据的间隔。从而保证了监控系统报警的实时性和可靠性。
■ 软硬件产品集成度高
配电室环境监测系统软硬件产品根据行业发展的需要、不断集成有效地新功能，给客户提供更高性价比的产品，与时俱进，使产品具备越来越高的集成度，不断更新换代对应的产品，剔除过时及冗余的功能。
■ 系统具有完善的网络脱机管理功能
当监控主机通讯链路中断之后，监控主机的告警信息以及实时数据会存在本地，脱机数据重新上传到监控中心，当通讯链路恢复之后，保证监控数据的完整性。监控中心具有完善的中断监测机制、及时发出告警，设备通讯中断后。
■ 配电室环境监测系统施工部署简单、方便
所有的监测设备都采用RS485总线布线；监控管理平台多种部署方式。界面友好、操作简单、功能全面，针对简单需求可以实现傻瓜式安装，非常人性化，轻松实现监控功能及报警的配置。
■ 切合客户需求的独有功能
配电室环境监测系统结合客户需求，集成了很多比较实用的功能，也可根据客户需求，支持定制。从客户使用的角度出发，使应用和维护尽可能方便省心。
■ 多平台远程管理，功能强大
配电室环境监测系统支持电脑PC端、APP移动端、微信公众号等多种方式远程查看、管理数据。
第三章 项目方案设计
3.1 配电室环境监测系统方案设计
配电室环境监测系统要由三个工作模块组成，第一部分：环境监测（SF6/O2气体泄露监测、温湿度监测、水浸监测、火灾监测、红外入侵监测）；第二部分：设备联动控制（空调控制、风机控制）；第三部分：智能环境监控主机与平台软件通信。
该系统通过在配电室配置相应的传感器以RS485布线方式连接环境监控主机将采集到的环境数据用4G/以太网上传至环境监控云平台。通过软件对每个测点的测量值及其工作状态进行连续采集，如出现异常，系统会自动发出声光、短信、语音、邮件告警及时通知相关管理人员，将可能出现的险情消灭在萌芽状态，避免造成大的经济损失及影响配电室设备的正常工作。
3.2 配电室环境监测系统拓扑图
3.3 配电室环境监测系统子系统方案设计
3.3.1 环境监测
3.3.1.1 SF6/O2气体泄露监测
监测对象：监测配电室内的电缆地沟、配电装置、二次设备室等气体采样区的六氟化硫、氧气含量。
监测内容：各气体传感器信号采集、测点状态检测、超限告警、报警记录、继电器控制。
监测效果：在配电室内的电缆地沟、配电装置、二次设备室等区域安装SF6/O2二合一变送器。通过RS485布线实时上传数据至气体报警控制器。当监测到任一气体浓度超限。报警主机触发报警，自动启动声光、短信等报警信息，并联动风机等排风系统及时进行通风。
【设备配置】
设备 | 型号 | 款式 |
六氟化硫氧气变送器 | | SF6分辨率：1ppm SF6量程范围：0~1000ppm SF6稳定性≤2%信号值/月 SF6响应时间 ≤30S SF6重复性：≤3% O2分辨率：0.1%VOL O2精度：±3%FS O2量程：0~30%Vol O2重复性 ≤1% O2响应时间：≤10S |
气体报警控制器 | |
供电电压：AC220V±15% 可区分正常、高报、低报、故障、屏蔽、延时共六种状态 通信接口：4G/RS-485从站接口 4路继电器输出 数据上传间隔 5S~65535S可设 内置存储容量：13万条 |
3.3.1.2 温湿度监测
监测对象：配电室不同区域的温度、湿度进行实时监测。
监测内容：实时监测配电室内的温湿度数据，防止室内温湿度过高而造成的设备损坏故障。
监测效果：本地液晶屏显示，实时显示温湿度传感器所在位置的温度、湿度变化情况，一旦温湿度超出范围，即刻启动报警，提醒管理人员及时调整空调的工作设置值或调整配电室内的设备分布情况。
【设备配置】
设备 | 款式 | 技术参数 |
温湿度变送器
| | 直流电源（默认）：10-30V DC 最大功耗：0.4W 探头工作温度：-40~+80℃ 探头工作湿度：0~100%RH 通信协议：Modbus-RTU 通信协议 输出信号：485信号 温度显示分辨率：0.1℃ 湿度显示分辨率：0.1%RH |
3.3.1.3 水浸监测
监测对象：对空调、窗户、地面等处可能有漏水、积水的地方进行监测。
监测内容：实时检测并记录漏水、积水情况，且实时报警，减少漏水积水引起的漏电、短路等状况。
监测效果：在配电室的空调、窗户、不同地面区域安装水浸传感器和液位传感器，实时监测各区域模块的漏水和积水情况、当其中任一参数超过设定值时监控主机触发报警，平台启动短信、声光报警，及时通知管理人员紧急处理。
【设备配置】
设备 | 款式 | 技术参数 |
水浸变送器 | | 供电：DC10-30V 功耗：0.4W 变送器电路工作温度： -20℃~+60℃， 0%RH~95%RH（非结露） 输出信号：RS485信号输出 |
液位传感器 | |
测量范围：0-300M (可选) 测量精度：0.2%FS，0.5%FS (默认) 温度漂移：0.03%FS/°C 过载能力:<1.5倍量程 |
3.3.1.4 火灾监测
监测对象：对配电室环境中的烟感状态进行监测。
监测内容：实时监测室内烟雾浓度、且及时报警、将火灾隐患控制在初期，减少可能造成的损失。
监测效果：在配电室内的不同区域布置烟雾报警器，通过RS485布线实时上传数据至监控主机。当监测到气点处的六氟化硫气体浓度和氧气浓度高于设定值时，监控主机触发声光报警,启动短信、电话等报警类型，自动启动本地声音报警，帮助管理人员及时发现火灾隐患。
【设备配置】
设备 | 样式 | 技术参数 |
烟雾报警器 | | 供电电源：10~30V DC 报警声响：≥80dB 烟雾灵敏度：1.06±0.26%FT 符合标准：GB4715-2005 工作环境：-10℃~50℃，≤95%（非结露） |
3.3.1.5 红外入侵监测
监测内容：自动检测周边环境是否有异常情况，如果有人体移动现象就自动向主机传递告警信号。防范非法进入、破坏配电室设备设施。
监测效果：在配电室门口、窗户等位置安装红外探测器。通过RS485布线方式连接环境监控主机。当有入侵者通过探测区域时。探测器将自动探测区域内人体的活动。如有动态移动现象。自动启动声光、短信、电话等报警信息，监控主机触发报警。
【设备配置】
设备 | 款式 | 技术参数 |
吸顶式红外探测器 | | 报警延时：30s、10s、5s输出可选 工作环境：-10℃~50℃ ≤95%（非结露） 安装方式：吸顶 安装高度：2.5~6m 探测角度：全方位360° 信号输出：RS485（Modbus-RTU） |
3.3.2 设备联动控制
3.3.2.1 空调控制
工作内容：根据配电室内的实际温湿度智能调节空调的运行状态。使配电室始终保持恒温恒湿的状态，降低运营成本，避免环境温湿度过高过低导致配电设备老化受损。
工作效果：在配电室内安装学习型红外空调控制器、代替空调遥控器自动完成空调的开关功能，当监测到温度、湿度等任一数值超限时，实时采集环境中的温湿度。
【设备配置】
设备 | 款式 | 技术参数 |
学习型 红外空调控制器 | | 供电 DC 10~30V 功耗 0.3W 工作环境：-20℃~+60℃ 0%RH~95%RH 非结露 通信接口：RS485 红外口：红外发射延长线可达5米 |
3.3.2.2 风机控制
工作内容：及时根据配电室内的温湿度、烟感、气体浓度等数值信息进行通风换气。
工作效果：环境监控主机主动接收所有采集设备上传的监测数据，自动发送联动通风命令给风机，当任一数值超限告警时，及时进行通风。此外设定风机每天定时启动和停止的时间，给配电室定时通风。
3.3.3 智能环境监控主机与平台软件通信
工作对象：对整个系统进行实时监控。
工作效果：自动收集智能环境监控主机上传的数据，当其中任一参数超过设定值时报警主机触发报警，启动短信、声光报警，及时通知管理人员紧急处理。
工作内容：数据24小时不间断监测、设备运行状态监测、超限告警、继电器控制。
第四章 综合环境监控云平台介绍
4.1 综合环境监控云平台功能描述
综合环境云平台以先进的信息采集系统、物联网、云平台、大数据以及互联网等信息技术为基础。实现远程系统管理功能，各级用户通过PC端WEB、APP客户端、微信端等多种渠道访问平台数据。用户可实时对项目上每个重要参数进行实时监测、管理，同时实现基于平台的远程手动控制。
4.2 综合环境监控云平台功能介绍
4.2.1大屏可视化
可滚动显示配电室各区域的环境监测数据。便于管理员进行系统查看，数据清晰、直观。
【大屏可视化】
4.2.2 数据实时监控
配电室环境监测系统中的数据均由综合环境云平台处理。在软件页面中、可从树状图中清晰地找出每个配电室的环境情况。数据可以通过图形化界面、列表和曲线的方式反映、图形化界面的优势在于让用户直观看到数据和传感器相对位置，列表则更利于用户对数据进行对比。
【首页数据展示】
【实时数据】
4.2.3 超限报警
平台支持短信、振铃、微信、邮件、报警弹窗、音频报警、离线告警等多种报警方式，报警内容可自定义。
支持所有监测因子报警上限、下限，预警上限、下限设置，支持因子数据异常字体变色，因子告警数据颜色用户可自定义。
数据异常可根据报警持续时间，向不同管理人员越级发送告警信息。
针对短信、振铃、微信、邮件告警方式有专门的告警联系人管理列表，便于当报警联系人变动时快速查询、添加、删除。
4.2.4历史数据查询、导出
可查询一个或多个监测点的历史数据、报警数据，根据需要选择相应的监测点、时间范围和数据类型进行查询。
支持PDF、excel等多种数据格式导出。导出内容标题、使用单位名称用户可自定义，同时可导出数据查询的时间段、查询数据账号、保存数据间隔、离线判断间隔等重要信息。
【历史数据】
【报警数据】
4.2.5 流量卡预警功能
实时获取现场4G型物联网设备的卡号。自动分析卡号剩余流量，防止流量卡到期运营商销号造成项目停滞，自动分析，到期时间预警提醒，让项目管理人员及时充值。
4.2.6 系统管理
平台具有完善的权限分级和管辖分区等等功能，无限级权限设定，根据要求自由组合权限。用户操作具有完善的日志记录，方便查看操作记录。
4.2.7 权限管理
针对项目实际需求增设子账号，并赋予角色的不同权限管理，并分配不同管理权限，做到项目管理分工明确，用户可定义不同的用户角色。
【账号管理】
【管理员权限设置】
【管理员菜单权限】
4.2.8 二次开发
提供基于本平台的API接口，便于第三方平台实时调取数据。
4.2.9 APP客户端
为方便客户使用、方便用户24小时实时监测，我司推出云平台手机端APP“云控通”。可以通过账号密码登录云平台，一键控制上万个设备。支持视频查看，设备故障/异常报警、还可连接蓝牙打印机进行数据打印，支持实时数据查看，功能强大，支持离线告警功能，历史数据曲线查看。
