摘 要：煙草物流配送中心儲存的卷煙具有價值高、易燃等特點，因此加強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。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對物流中心園區(qū)電氣量進(jìn)行數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析及時地發(fā)現(xiàn)電氣線路和用電設(shè)備的異常并上送報警信息，工作人員通過交互層遠(yuǎn)程控制用電設(shè)備，達(dá)到消除潛在安全隱患的目的，實現(xiàn)用電設(shè)備的智能化管理。通過開展在功能性、非功能性、性能以及應(yīng)用場景等方面的實驗驗證和試點建設(shè)，表明了該系統(tǒng)可以實時地監(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)；云計算；智慧用電；智能型電路保護(hù)空開。

0引言

根據(jù)國家及國家煙草總局頒布的節(jié)能減排、 降本增效指導(dǎo)思想，在智能制造新時代的帶領(lǐng)下，煙草物流中心應(yīng)以創(chuàng)新利國家建設(shè)帶領(lǐng)和支撐升級發(fā)展,推進(jìn)現(xiàn)代物流建設(shè)。加快建設(shè)智慧物流提升倉儲智能化水平實現(xiàn)智能化數(shù)據(jù)化，充分融合國家智能制造大方向。智慧物流指的是以信息技術(shù)為支撐,在物流的運輸、倉儲、包裝、裝卸搬運、流通加工配送、信息服務(wù)等各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)智能化，就卷煙物流配送中心而言倉儲、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)智能合儲提供了基礎(chǔ)。在一系列智能化改造過程中增加了大量的自動化設(shè)備提高工作效率的同時也增加了電氣設(shè)備引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險。因此，如何規(guī)避這些風(fēng)險是從業(yè)者值得思考的問題。

近年來,物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)在信息技術(shù)方面取得了長足的進(jìn)步,不少學(xué)者利用這些技術(shù)實現(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)，實現(xiàn)了環(huán)境監(jiān)測、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]通過使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對燃煤火電廠中的人員管控、缺陷識別、門禁系統(tǒng)等方面進(jìn)行改進(jìn)和升級，以提高安全水平和效率。文獻(xiàn)[4]通過試驗證明了LoRaWan電力物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)可以對建筑能耗實現(xiàn)可觀的降低。文獻(xiàn)[5]通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等新興技術(shù)搭建一個智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)，對電氣參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和報警，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),通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對物流中心園區(qū)電氣量進(jìn)行數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析，及時地發(fā)現(xiàn)電氣線路和用電設(shè)備的異常并上送報警信息，工作人員通過交互層遠(yuǎn)程控制用電設(shè)備,達(dá)到消除潛在安全隱患的目的,實現(xiàn)用電設(shè)備的智能化管理。*后通過實驗和試點建設(shè)驗證了該系統(tǒng)可以實時地監(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)是一個集合感知網(wǎng)、傳感網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)，它通過各種信息傳感裝置將現(xiàn)實物品與網(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)實物品與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，可以在網(wǎng)絡(luò)上對物品進(jìn)行自動、實時地定位、識別、監(jiān)控等。因此物聯(lián)網(wǎng)主要有射頻識別技術(shù)、傳感器技術(shù)、智能技術(shù)和納米技術(shù)這四個關(guān)鍵性應(yīng)用技術(shù)。

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  1. RFID

射頻識別技術(shù)(Radio FrequencyIdentification RFID)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別過程無需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境，同時射頻識別技術(shù)可以識別高速運動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。射頻識別技術(shù)目前可以和大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算等結(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、計算三個方面,主要技術(shù)為無線數(shù)據(jù)庫技術(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。通過感知識別技術(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。能夠主動或者被動地實現(xiàn)與人溝通，甚至實現(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)、智能信號處理。

1.4納米技術(shù)

當(dāng)前電子技術(shù)的發(fā)展趨勢要求器件和系統(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)提供了一個更加廣活的平臺。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)就能檢測到物體的信息。物體中的嵌人式智能技術(shù)能夠通過在網(wǎng)絡(luò)邊界轉(zhuǎn)移信息處理能力而增強網(wǎng)絡(luò)的威力，而納米技術(shù)的優(yōu)勢意味著物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中體積越來越小的物體能夠進(jìn)行交互和連接。
2智慧用電系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計 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)測預(yù)警系統(tǒng)、有線/無線傳輸系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、云平臺及移動APP組成通過對煙草物流中心園區(qū)的各項用電設(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)體系評價體系預(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。實現(xiàn)對物流中心園區(qū)的安全用電情況的智能監(jiān)測報警與遠(yuǎn)程可控管理，對各用電回路的重要安全指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測與報警，對各種危險用電行為進(jìn)行預(yù)警和保護(hù)并在智慧用電安全監(jiān)管與中能管理平臺中對以上異常警情進(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存卷煙價值高和卷煙的易燃性等特點，加強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)備能通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對電氣引發(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)計分析。實時發(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)的安全隱患即時發(fā)送預(yù)警信息，達(dá)到消除潛在安全隱患的目的，實現(xiàn)自動化、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，可以做到實時在線精準(zhǔn)探測，但在低壓斷路器方面卻是無法很好的滿足系統(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，對電網(wǎng)的安全，穩(wěn)定以及經(jīng)濟(jì)運行起著十分重要的作用。針對煙草物流配送中心儲存卷煙具有價值高、易燃等特點，需要加強防火工作，因此本文提出和設(shè)計了一種智能型電路保護(hù)空開(即俗稱的“空氣開關(guān)”)來替代微型斷路器，從而解決傳統(tǒng)空開安全效率低、無法配合智慧用電系統(tǒng)的問題，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網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行匯總，通過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數(shù)據(jù)庫。隨著無線傳輸技術(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/無線相結(jié)合的組網(wǎng)方式來建設(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)行儲存、可視化以及對各終端設(shè)備遠(yuǎn)程控制，實現(xiàn)智能檢測、監(jiān)控、報警等功能。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)部署在云平臺上，具有簡潔、高效等優(yōu)點。

交互層主要作用為搭建值班人員工作站和移動APP等人機(jī)交互模式，讓工作人員能對各種用電危險和行為可以及時做出判斷、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：智慧電箱可通過中心智能安全用電管理平臺軟件，對前端分時、分區(qū)設(shè)備實現(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)閉電源造成的過多浪費和安全隱患。

（2）定期生成用電情況報表：中心智能安全用電管理平臺可按區(qū)域、定期生成用電量統(tǒng)計、報警。信息等數(shù)據(jù)報表并呈現(xiàn)對應(yīng)的曲線圖，可直觀顯示某時間段區(qū)域的用電情況。

（3）智慧芯片監(jiān)測、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，實現(xiàn)對每一回路的智能斷路控電功能，可實現(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動/靜銀觸點設(shè)計、高等級滅弧裝置、紫銅接線端子，具有電子輕觸式按鍵開關(guān)與機(jī)械手柄雙重控制機(jī)構(gòu)的手自一體化設(shè)計，采用高規(guī)格防火阻燃外殼材料。

（5）國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格、組網(wǎng)設(shè)計:智慧電源管理模塊外觀尺寸均采用國際統(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詣铀碗姡褐腔垭娫垂芾砟K具有過流過載保護(hù)功能，超過額定電流35%的狀態(tài)下,5s斷路;超過額定電流100%的狀態(tài)下，Is斷路; 漏電檢測斷電10s后自動送電。

（8）線路監(jiān)控:智慧電源管理系統(tǒng)通過對每一回路的漏電流、電壓、電流、功率、開關(guān)溫度、用電量、回路線路打火等參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)模塊)o

（9）遠(yuǎn)程控制線路通斷：監(jiān)控中心對前端配電箱各回路的供電狀況實時掌控，一旦發(fā)現(xiàn)異常報警，為保障人員的生命安全和國家、單位財產(chǎn)安全, 可遠(yuǎn)程對前端異?；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)的工作計劃、用量計劃、分時分區(qū)供電、用量統(tǒng)計情況、各種異常及報警情況，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)測與管理集成在一套智慧電源箱內(nèi)，系統(tǒng)可以實現(xiàn)所有智能化監(jiān)測、管理、報警、控制等功能，實現(xiàn)高度集成的電源智慧管理。