摘 要：煙草物流配送中心儲(chǔ)存的卷煙具有價(jià)值高、易燃等特點(diǎn)，因此加強(qiáng)煙草物流配送中心的防火是安防的重要工作之一。本文提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧用電系統(tǒng)，應(yīng)用于物流中心園區(qū)，該系統(tǒng)由感知終端層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層交百層組成。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)物流中心園區(qū)電氣量進(jìn)行數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析及時(shí)地發(fā)現(xiàn)電氣線路和用電設(shè)備的異常并上送報(bào)警信息，工作人員通過(guò)交互層遠(yuǎn)程控制用電設(shè)備，達(dá)到消除潛在安全隱患的目的，實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備的智能化管理。通過(guò)開(kāi)展在功能性、非功能性、性能以及應(yīng)用場(chǎng)景等方面的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和試點(diǎn)建設(shè)，表明了該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)地監(jiān)控用電設(shè)備，有效地提升了用電設(shè)備的安全性、可靠性，降低了用電設(shè)備的事故發(fā)生率。

關(guān)鍵詞：煙草物流配送中心:物聯(lián)網(wǎng)；云計(jì)算；智慧用電；智能型電路保護(hù)空開(kāi)。

0引言

根據(jù)國(guó)家及國(guó)家煙草總局頒布的節(jié)能減排、 降本增效指導(dǎo)思想，在智能制造新時(shí)代的帶領(lǐng)下，煙草物流中心應(yīng)以創(chuàng)新利國(guó)家建設(shè)帶領(lǐng)和支撐升級(jí)發(fā)展,推進(jìn)現(xiàn)代物流建設(shè)。加快建設(shè)智慧物流提升倉(cāng)儲(chǔ)智能化水平實(shí)現(xiàn)智能化數(shù)據(jù)化，充分融合國(guó)家智能制造大方向。智慧物流指的是以信息技術(shù)為支撐,在物流的運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、包裝、裝卸搬運(yùn)、流通加工配送、信息服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)智能化，就卷煙物流配送中心而言倉(cāng)儲(chǔ)、分揀作為核心業(yè)務(wù)，涉及諸多設(shè)備、信息、管理等方面數(shù)據(jù)，為建設(shè)智能合儲(chǔ)提供了基礎(chǔ)。在一系列智能化改造過(guò)程中增加了大量的自動(dòng)化設(shè)備提高工作效率的同時(shí)也增加了電氣設(shè)備引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，如何規(guī)避這些風(fēng)險(xiǎn)是從業(yè)者值得思考的問(wèn)題。

近年來(lái),物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)在信息技術(shù)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,不少學(xué)者利用這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的智慧化管理。文獻(xiàn)[2]提出了基于云技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的綠色中心空調(diào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境監(jiān)測(cè)、空調(diào)、通風(fēng)和溫度控制等功能，有效地降低了機(jī)房的能耗。文獻(xiàn)[3]通過(guò)使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)燃煤火電廠中的人員管控、缺陷識(shí)別、門(mén)禁系統(tǒng)等方面進(jìn)行改進(jìn)和升級(jí)，以提高安全水平和效率。文獻(xiàn)[4]通過(guò)試驗(yàn)證明了LoRaWan電力物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)可以對(duì)建筑能耗實(shí)現(xiàn)可觀的降低。文獻(xiàn)[5]通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等新興技術(shù)搭建一個(gè)智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)電氣參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和報(bào)警，從而達(dá)到預(yù)警電氣火災(zāi)的目的。

在上述背景下，本文提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧用電系統(tǒng),通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)物流中心園區(qū)電氣量進(jìn)行數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)電氣線路和用電設(shè)備的異常并上送報(bào)警信息，工作人員通過(guò)交互層遠(yuǎn)程控制用電設(shè)備,達(dá)到消除潛在安全隱患的目的,實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備的智能化管理。*后通過(guò)實(shí)驗(yàn)和試點(diǎn)建設(shè)驗(yàn)證了該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)地監(jiān)控用電設(shè)備，有效地提升了煙草物流配送中心用電設(shè)備的安全性、可靠性，降低了用電設(shè)備的事故發(fā)生率。
1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

如圖1所示“物聯(lián)網(wǎng)”(InternetofThings)是一個(gè)集合感知網(wǎng)、傳感網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)，它通過(guò)各種信息傳感裝置將現(xiàn)實(shí)物品與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的目的就是讓所有的現(xiàn)實(shí)物品與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，可以在網(wǎng)絡(luò)上對(duì)物品進(jìn)行自動(dòng)、實(shí)時(shí)地定位、識(shí)別、監(jiān)控等。因此物聯(lián)網(wǎng)主要有射頻識(shí)別技術(shù)、傳感器技術(shù)、智能技術(shù)和納米技術(shù)這四個(gè)關(guān)鍵性應(yīng)用技術(shù)。

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  1. RFID

射頻識(shí)別技術(shù)(Radio FrequencyIdentification RFID)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境，同時(shí)射頻識(shí)別技術(shù)可以識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。射頻識(shí)別技術(shù)目前可以和大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算等結(jié)合，可以更好地應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)上。

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(chēng)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(lèi)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）線路高效滅弧：智慧電源管理模塊采用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)唷⒆詣?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）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)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。