周宏亮 韓衛(wèi)兵

摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)等新技術的快速進步和用電安全、綠色節(jié)能的時代發(fā)展要求，為推進各大銀行網(wǎng)點的智能化建設，利用物聯(lián)網(wǎng)總控能力，把網(wǎng)點內智能空開設備、智能燈具等接入我司研發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)平臺，進行統(tǒng)一安全管控，實現(xiàn)環(huán)境光強與燈光亮度聯(lián)動、一鍵遠程開關燈、一鍵遠程分合閘、空開計量參數(shù)實時監(jiān)測、用電量月度年度分析、異常事件提前預警或告警通知等遠程運營能力，在真正實現(xiàn)安全用電、綠色節(jié)能、服務高效的同時，以實際行動踐行“碳達峰、碳中和”重大國家戰(zhàn)略政策，彰顯當代銀行的良好形象。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智慧用電；節(jié)能；安全

中圖分類號：TP311? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）30-0101-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

今年兩會上，“碳達峰、碳中和”被首次寫入政府工作報告，再度掀起了全民關注與熱議。報告明確指出，要制定2030年前碳排放達峰行動方案，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構和能源結構，以實際行動為全球應對氣候變化做出應有貢獻。

為全面貫徹習近平總書記提出的“碳達峰、碳中和”重大國家戰(zhàn)略，促進各大銀行從綜合性網(wǎng)點經(jīng)營發(fā)展向綜合性智能銀行轉型，項目組綜合考慮營業(yè)網(wǎng)點區(qū)域分布、輻射范圍、經(jīng)濟條件、客戶結構、網(wǎng)點功能布局等建設因素，圍繞客戶體驗和員工體驗，突出物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新技術對網(wǎng)點建設的變革，提出了銀行網(wǎng)點智慧用電計量監(jiān)測與控制系統(tǒng)的研究方案，以實現(xiàn)對銀行網(wǎng)點的電量使用進行實時監(jiān)測，實現(xiàn)環(huán)境光強與燈光亮度聯(lián)動，平臺實時控制，故障實時預警報警等功能，達到安全用電、節(jié)能減排、綠色發(fā)展、服務高效的目標，以實際行動踐行“碳達峰、碳中和”重大國家政策，彰顯銀行良好形象。

銀行屬于重要的建筑場所，對安全有著很高的要求。一旦銀行發(fā)生火災，其經(jīng)濟損失會比普通的建筑火災更加嚴重[1]。目前國內銀行網(wǎng)點的空開系統(tǒng)大多處于傳統(tǒng)階段，無法實時監(jiān)測線路的電氣參數(shù)和用電情況，通斷電時還需要手動合閘、分閘，發(fā)生故障后不易排查原因，存在浪費用電和用電安全隱患，綜合智能化水平不高，尚未形成設備聯(lián)動和平臺統(tǒng)一監(jiān)測與管控。此外，現(xiàn)在國內已有廠家推出了智能空開設備及配套軟件系統(tǒng)，但針對銀行用戶個性化需求的方案少之又少，主要問題在于現(xiàn)有方案不支持環(huán)境光強、燈光控制和智能空開相互聯(lián)動，配套軟件系統(tǒng)（PC和App端）須經(jīng)過廠家服務器中轉，不符合銀行對數(shù)據(jù)獨享和絕對安全的要求。

自90年代以來，隨著計算機技術和信息技術的不斷進步和發(fā)展，國外的配電智能化程度得到快速發(fā)展。為實現(xiàn)中央監(jiān)控設備與智能化電氣設備之間的數(shù)據(jù)交換，還要求一些電氣產(chǎn)品具有可通信的功能，于是相繼開發(fā)了多種類型的可通信型斷路器產(chǎn)品，這種能夠實現(xiàn)通信功能的智能斷路器產(chǎn)品便成為智能斷路器領域的第四代發(fā)展目標[2]。

不可否認的是，在國際視野中，銀行大力發(fā)展金融科技、提升智能化水平已成為銀行業(yè)新型發(fā)展方向。我國銀行若想進一步提升自身競爭力，朝著智能化方向演進是必經(jīng)之路[3]。隨著物聯(lián)網(wǎng)等新技術的快速進步和安全、節(jié)能的發(fā)展要求，采用新技術將銀行網(wǎng)點環(huán)境和相關照明設備一體化，實現(xiàn)智能化監(jiān)測與管控的需求應運而生。規(guī)劃、設計、實施一種新的智能化銀行網(wǎng)點智慧用電監(jiān)測與控制系統(tǒng)，實現(xiàn)安全用電、節(jié)能減排、綠色發(fā)展，更好地提高網(wǎng)點服務效率和客戶滿意度，提升銀行對外品牌形象，是擺在未來銀行網(wǎng)點運營發(fā)展面前的必然要求。同時，智能空開和為客戶訂制的配套軟件系統(tǒng)由于市場潛力巨大，消費需求旺盛，將成為又一個信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的“風口”。

1 研究目標

（1） 利用物聯(lián)網(wǎng)總控能力，把網(wǎng)點內所有空開設備接入項目組研發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)平臺，搭建硬件測試環(huán)境，實現(xiàn)環(huán)境光強與燈光亮度、智能空開一起聯(lián)動，真正實現(xiàn)安全用電、綠色節(jié)能的目標。

（2） 將實時監(jiān)測讀取到的相關計量參數(shù)分門別類地進行數(shù)據(jù)分析、圖形顯示、對比和本地存儲，能夠實現(xiàn)監(jiān)測微型智能斷路器的電氣指標（電壓、電流、剩余電流、故障報警類型、功率、電量、分合閘狀態(tài)、板載溫度等）實際運行情況，對故障斷開點能夠精準定位、即時信息處理及推送并能夠快速處理故障等[4]，供銀行運維人員使用和參考。

（3） 確保部署在銀行私有服務器上的物聯(lián)網(wǎng)平臺，在實現(xiàn)所有相關監(jiān)測、管控等功能的同時，有持續(xù)、良好的穩(wěn)定性和較強的抗外界干擾能力，能防止數(shù)據(jù)外泄，并確保數(shù)據(jù)傳輸和本地保存的絕對安全。

2 待解決的問題

（1） 依據(jù)智能空開和漏電斷路器的硬件通信接口和軟件通信協(xié)議，搭建軟硬件開發(fā)環(huán)境，編寫底層協(xié)議驅動軟件，將讀取到的計量參數(shù)實時傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)平臺，并將物聯(lián)網(wǎng)平臺下發(fā)的查詢或控制動作按協(xié)議指令格式，傳輸?shù)綄目臻_和漏保設備中，且保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，將誤碼率控制在合理范圍內；

（2） 對實時監(jiān)測、讀取到的相關計量參數(shù)（電壓、電流、剩余電流、故障預警報警類型、功率、電量、分合閘狀態(tài)、板載溫度等）進行數(shù)據(jù)分析、圖形顯示、對比和本地存儲，依托項目組現(xiàn)已開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)平臺，評估、規(guī)劃、開發(fā)一套人機交互界面，可以通過該界面系統(tǒng)查看每臺空開的用電量情況分析和故障預警報警情況，如：日用電量、月度用電量曲線、年度用電量曲線，當前線路有無故障等；

（3） 可以通過界面系統(tǒng)下發(fā)指令，實現(xiàn)一鍵全部分閘、一鍵全部合閘，一鍵控制某個對應的空開分合閘等操作，并增加校驗機制，確保分合閘指令的動作成功；

（4） 可檢測漏保開關的漏保功能是否良好，支持自動自檢和手動自檢，軟件可通過界面系統(tǒng)中自檢圖標啟動漏電自檢功能，軟件也可以定期在固定時間進行自動巡檢，以確保漏保斷路器的漏保功能正常；

（5） 實現(xiàn)當前環(huán)境亮度檢測、人體感應檢測與控制燈具的智能空開、調光開關聯(lián)動，當有顧客在某個區(qū)域且光線較暗時，實現(xiàn)該區(qū)域自動開燈或調亮燈光；當區(qū)域光線較亮時，實現(xiàn)該區(qū)域自動關燈或調暗亮度，最終達到智能高效、綠色節(jié)能的目標；

（6） 為銀行訂制開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)平臺（包含人機交互界面）需部署在銀行的私有服務器端，有持續(xù)、良好的穩(wěn)定性和較強的抗外界干擾能力，能防止數(shù)據(jù)外泄，并確保數(shù)據(jù)傳輸和本地保存的絕對安全。

3 方案介紹

該系統(tǒng)方案由傳感器內部網(wǎng)絡、智能空開與燈具設備、智能網(wǎng)關與邊緣網(wǎng)關、物聯(lián)網(wǎng)平臺等組成。其中，人體感應、調光開關、光照傳感器組成傳感器內部網(wǎng)，通過無線方式與智能網(wǎng)關進行雙向數(shù)據(jù)傳輸；智能網(wǎng)關與邊緣網(wǎng)關之間和銀行私有云服務器之間都通過有線連接，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩c穩(wěn)定；智能空開通過RS485有線方式與邊緣網(wǎng)關進行數(shù)據(jù)通信，通過物聯(lián)網(wǎng)平臺或手機App，可以實現(xiàn)查看線路的計量參數(shù)和用電情況，也可下發(fā)控制指令，如一鍵分合閘等。具體設備與平臺之間的關系拓撲圖如圖1所示：

關于如何達到銀行網(wǎng)點用電節(jié)能與智能控制的目標，即實現(xiàn)環(huán)境亮度檢測、人體感應檢測與控制燈具的智能空開、調光開關聯(lián)動是關鍵所在。我們規(guī)劃通過采用傳感器與智能網(wǎng)關通過ZigBee無線組網(wǎng)的技術，并通過在物聯(lián)網(wǎng)平臺軟件端增加對區(qū)域光照度閾值的設置和人體感應信號有無的檢測，以及對調光開關的軟件遠程調節(jié)控制，實現(xiàn)當有顧客在某個區(qū)域且光線較暗時，自動調節(jié)該區(qū)域開燈或調亮燈光；當無顧客或區(qū)域光線過亮時，自動調節(jié)該區(qū)域關燈或調暗亮度，從而解決浪費電能和無法聯(lián)動智能控制的問題。

關于遠程控制智能空開的一鍵分合閘功能，在通過物聯(lián)網(wǎng)平臺軟件發(fā)出分合閘指令后，需要再讀取所有空開的分合閘狀態(tài)，如果讀取到的當前狀態(tài)與之前發(fā)送的控制狀態(tài)吻合，則表明控制動作成功；如不一致，則可以重發(fā)控制指令并再次讀取當前狀態(tài)并核實；如多次發(fā)送控制指令并讀取當前狀態(tài)均不一致時，可以通過軟件系統(tǒng)提示出錯顯示可能的原因，告知銀行人員盡快排查設備故障原因。

關于智能空開讀取用電計量參數(shù)的硬件接口，我們采用RS485總線傳輸方式，該方式傳輸距離遠，抗干擾性強，同時為降低誤碼率，還可以通過配置適當降低空開設備數(shù)據(jù)傳輸波特率的方式，從而確保讀取數(shù)據(jù)到邊緣網(wǎng)關的準確與穩(wěn)定。

關于讀取到智能空開的用電計量數(shù)據(jù)，個別數(shù)據(jù)可能存在錯誤或超出合理范圍，此時需要軟件系統(tǒng)進行對比、核實與過濾，通過一套完整的軟件過濾算法，對計量數(shù)據(jù)進行濾波，既要保證有個別干擾數(shù)據(jù)時軟件系統(tǒng)不進行錯誤提示和發(fā)出錯誤指令，又要可以區(qū)分干擾數(shù)據(jù)與真實數(shù)據(jù)，確保軟件系統(tǒng)提示信息和發(fā)出指令的準確與及時。

4 方案特色與創(chuàng)新

新一代智能化斷路器與物聯(lián)網(wǎng)的融合既體現(xiàn)了智能化斷路器數(shù)字化全新功能的優(yōu)勢，又為用戶提供了極具高性價比和功能優(yōu)越的整體解決方案[5]。

本方案解決了銀行網(wǎng)點采用傳統(tǒng)空開和漏保組成電表箱時，無法實時監(jiān)測、遠程控制，且浪費電能、效率低下，發(fā)生跳閘故障時不易排查和解決，用電系統(tǒng)存在安全隱患無法預知等問題。

該方案采用物聯(lián)網(wǎng)技術，改用智能空開和智能漏保設備，通過RS485有線通信方式和Modbus軟件通信協(xié)議，讀取用電計量參數(shù)。同時，采用本項目組為銀行客戶訂制研發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)平臺（包括HMI人機交互界面），部署在銀行的私有服務器端，對計量數(shù)據(jù)進行軟件算法分析，遠程控制開關閉合，實現(xiàn)環(huán)境亮度與燈光設備智能聯(lián)動。這樣既實現(xiàn)了網(wǎng)點用電過程中的省電節(jié)電、計量參數(shù)實時讀取、數(shù)據(jù)分析顯示對比、分合閘一鍵控制、故障預警報警、本地數(shù)據(jù)保存等功能，又解決了使用智能空開廠家配套的用電監(jiān)測App必須經(jīng)過第三方廠家服務器或第三方設備（如手機，PAD）而造成的數(shù)據(jù)外泄等不安全因素，實實在在地解決了銀行網(wǎng)點用電過程中的痛點和難點，切實滿足了銀行客戶對安全用電、省電節(jié)電、高效辦公、數(shù)據(jù)保密等方面的個性化需求。

5 結語

銀行網(wǎng)點如采用該智慧用電計量監(jiān)測與控制系統(tǒng)，可實時監(jiān)測每個線路的電氣計量參數(shù)，非常清晰地記錄和對比每天、每月、每年的用電量情況，基于數(shù)據(jù)分析和處理，為銀行運維和管理人員提供用電統(tǒng)計參考；在較低客流時段但亮度較強的燈光環(huán)境進行自動調節(jié)或關閉對應燈光線路，從而實現(xiàn)節(jié)能減排，低碳環(huán)保的目標。同時支持銀行上下班時一鍵上電、一鍵斷電，即遠程分合閘功能，節(jié)省時間，提高辦公效率。可以預想，如果該系統(tǒng)在全國的銀行網(wǎng)點大面積安裝和實施后，可大量節(jié)省用電量，節(jié)省銀行運營成本，提高用電安全保障系數(shù)。

該方案目前已在中國建設銀行北京分行四個支行網(wǎng)點成熟落地實施，運行良好。后續(xù)還可以考慮推廣應用到其他辦公地點和公共場合，如政府機關和事業(yè)單位辦公樓、學校、醫(yī)院、大型商場、證券機構等等，形成更大規(guī)模的安全、節(jié)能、高效的用電監(jiān)測與控制方式的技術方案變革，將產(chǎn)生更可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1] 劉捷，張祥，王梓凡.銀行智慧用電系統(tǒng)的設計與應用[J].智能建筑電氣技術，2020，14（5）：108-110.

[2] 胡紹兵.國內外智能低壓斷路器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].煤礦機電，2013（5）：52-54.

[3] 楊望，張鈺.當智能銀行遇到5G[J].科技與金融，2019（8）：49-51.

[4] 劉林山.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)下配電微型智能斷路器技術及應用[J].農(nóng)村電氣化，2020（1）：38-40.

[5] 陳培國，管瑞良，陳平.新一代智能化斷路器與物聯(lián)網(wǎng)技術的融合[J].電器與能效管理技術，2018（21）：10-12，76.

【通聯(lián)編輯：李雅琪】