銀行網點智慧用電計量監(jiān)測與控制系統方案研究

周宏亮 韓衛(wèi)兵

摘要：隨著物聯網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，為推進各大銀行網點的智能化建設，利用物聯網總控能力，把網點內智能空開設備、智能燈具等接入我司研發(fā)的物聯網平臺，進行統一安全管控，實現環(huán)境光強與燈光亮度聯動、一鍵遠程開關燈、一鍵遠程分合閘、空開計量參數實時監(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：物聯網；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點經營發(fā)展向綜合性智能銀行轉型，項目組綜合考慮營業(yè)網點區(qū)域分布、輻射范圍、經濟條件、客戶結構、網點功能布局等建設因素，圍繞客戶體驗和員工體驗，突出物聯網、大數據、云計算等新技術對網點建設的變革，提出了銀行網點智慧用電計量監(jiān)測與控制系統的研究方案，以實現對銀行網點的電量使用進行實時監(jiān)測，實現環(huán)境光強與燈光亮度聯動，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，其經濟損失會比普通的建筑火災更加嚴重[1]。目前國內銀行網點的空開系統大多處于傳統階段，無法實時監(jiān)測線路的電氣參數和用電情況，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，尚未形成設備聯動和平臺統一監(jiān)測與管控。此外，現在國內已有廠家推出了智能空開設備及配套軟件系統，但針對銀行用戶個性化需求的方案少之又少，主要問題在于現有方案不支持環(huán)境光強、燈光控制和智能空開相互聯動，配套軟件系統（PC和App端）須經過廠家服務器中轉，不符合銀行對數據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。為實現中央監(jiān)控設備與智能化電氣設備之間的數據交換，還要求一些電氣產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品，這種能夠實現通信功能的智能斷路器產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之路[3]。隨著物聯網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點環(huán)境和相關照明設備一體化，實現智能化監(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點智慧用電監(jiān)測與控制系統，實現安全用電、節(jié)能減排、綠色發(fā)展，更好地提高網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由于市場潛力巨大，消費需求旺盛，將成為又一個信息產業(yè)創(chuàng)新的“風口”。

1 研究目標

（1） 利用物聯網總控能力，把網點內所有空開設備接入項目組研發(fā)的物聯網平臺，搭建硬件測試環(huán)境，實現環(huán)境光強與燈光亮度、智能空開一起聯動，真正實現安全用電、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分門別類地進行數據分析、圖形顯示、對比和本地存儲，能夠實現監(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網平臺，在實現所有相關監(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，能防止數據外泄，并確保數據傳輸和本地保存的絕對安全。

2 待解決的問題

（1） 依據智能空開和漏電斷路器的硬件通信接口和軟件通信協議，搭建軟硬件開發(fā)環(huán)境，編寫底層協議驅動軟件，將讀取到的計量參數實時傳輸到物聯網平臺，并將物聯網平臺下發(fā)的查詢或控制動作按協議指令格式，傳輸到對應的空開和漏保設備中，且保證數據傳輸的穩(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（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）進行數據分析、圖形顯示、對比和本地存儲，依托項目組現已開發(fā)的物聯網平臺，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） 可以通過界面系統下發(fā)指令，實現一鍵全部分閘、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、調光開關聯動，當有顧客在某個區(qū)域且光線較暗時，實現該區(qū)域自動開燈或調亮燈光；當區(qū)域光線較亮時，實現該區(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)的物聯網平臺（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，能防止數據外泄，并確保數據傳輸和本地保存的絕對安全。

3 方案介紹

該系統方案由傳感器內部網絡、智能空開與燈具設備、智能網關與邊緣網關、物聯網平臺等組成。其中，人體感應、調光開關、光照傳感器組成傳感器內部網，通過無線方式與智能網關進行雙向數據傳輸；智能網關與邊緣網關之間和銀行私有云服務器之間都通過有線連接，保證數據傳輸的安全與穩(wěn)定；智能空開通過RS485有線方式與邊緣網關進行數據通信，通過物聯網平臺或手機App，可以實現查看線路的計量參數和用電情況，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點用電節(jié)能與智能控制的目標，即實現環(huán)境亮度檢測、人體感應檢測與控制燈具的智能空開、調光開關聯動是關鍵所在。我們規(guī)劃通過采用傳感器與智能網關通過ZigBee無線組網的技術，并通過在物聯網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，在通過物聯網平臺軟件發(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據傳輸波特率的方式，從而確保讀取數據到邊緣網關的準確與穩(wěn)定。

關于讀取到智能空開的用電計量數據，個別數據可能存在錯誤或超出合理范圍，此時需要軟件系統進行對比、核實與過濾，通過一套完整的軟件過濾算法，對計量數據進行濾波，既要保證有個別干擾數據時軟件系統不進行錯誤提示和發(fā)出錯誤指令，又要可以區(qū)分干擾數據與真實數據，確保軟件系統提示信息和發(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網的融合既體現了智能化斷路器數字化全新功能的優(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點采用傳統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，用電系統存在安全隱患無法預知等問題。

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

5 結語

銀行網點如采用該智慧用電計量監(jiān)測與控制系統，可實時監(jiān)測每個線路的電氣計量參數，非常清晰地記錄和對比每天、每月、每年的用電量情況，基于數據分析和處理，為銀行運維和管理人員提供用電統計參考；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?？梢灶A想，如果該系統在全國的銀行網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。

該方案目前已在中國建設銀行北京分行四個支行網點成熟落地實施，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，將產生更可觀的經濟效益和社會效益。

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.泛在電力物聯網下配電微型智能斷路器技術及應用[J].農村電氣化，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網技術的融合[J].電器與能效管理技術，2018（21）：10-12，76.

【通聯編輯：李雅琪】