LoRa智能电表 安全用电管理系统

1 系统背景

2017年5月3日国务院安委会召开电气火灾综合治理工作视频会议，决定在全国范围内组织开展为期3年(2017年5月-2020年4月)的电气火灾综合治理工作。

公安部发布《关于全面推进“智慧消防”建设的指导意见》(公消【2017】297号)发布意见要求，2018年底地级以上城市建成消防物联网远程监控系统，目前已经建成消防物联网系统的城市，在2017年年底70%以上的火灾高危单位和设有自动消防设施的高层建筑接入系统，2018年底全部接入。

所以，构建智慧安全用电管理系统在消防物联网远程监控、电气火灾监控、节电等方面的应用意义是很重大的。

智慧安全用电管理系统作为智慧城市的一个组成部分，智慧式用电安全隐患监管服务平台的应用是智慧安监、社会管理创新、安全生产社会化服务的重点内容，是科技兴安战略的重要组成部分。

该监管服务平台能有效解决用电单位电气线路老旧、小微企业无专业电工、肉眼无法直观系统即时排查电气隐患、隐蔽工程隐患检查难等难题。

推广使用智慧安全用电管理系统，是从源头上预防电气火灾的有效措施，是引导企业牢固树立安全意识、全面落实安全生产经营企业主体责任，推荐企业安全生产技防、物防建设，强化企业安全生产硬件基础，建立健全企业隐患排查治理机制和提升企业本职安全水平的有力抓手。

2 系统组成

基于LoRa技术的智能电表安全用电管理系统由智能电表CYBEM101、LoRa控制终端CY-LRW-102、LoRa检测终端CY-LRW-101、控制设备(如DDC等)或云数据管理平台(即终端服务器)等几个部分组成。

基于LoRa技术的智能电表安全用电管理系统是通过现场安装的智能监测终端即智能电表CYBEM101，实时采集并上传电气线路的剩余电流、温度、电流、电压、功率、频率、电度等安全状态参数，对数据进行不间断的跟踪与统计，经云平台对大数据的综合诊断分析，实时发现电气线路和用电设备存在的安全隐患(如漏电、过载、短路、三相不平衡、欠压、过压、接触不良、线缆温度异常等)，及时向安全管理人员发送预警信息，提醒企业治理隐患，同时借助手机、PC等智能终端也可随时随地实现对电气火灾故障隐患的透明化监控管理，从而达到消除潜在的电气火灾危险、实现“防患于未燃”的目的。

该系统可实时接收联网单位监测线路中的漏电、剩余电流、温度变化信息等对数据进行汇总、分析、自动绘成动态曲线。当监测电路发生异常时，能够迅速发出报警信息并准确显示故障点和故障原因，通知相关人员及时排查隐患，把电气火灾事故消灭在萌芽状态。

系统架构如图1所示，主要包括智能电表CYBEM101、LoRa控制终端CY-LRW-102、LoRa检测终端CY-LRW-101、控制设备(如DDC等)或云数据管理平台(即终端服务器)、终端手机或电脑等几个部分组成。其中智能电表CYBEM101连接具体所需监控的电路;LoRa控制终端CY-LRW-102与电表通过RS485线相连，在远距离信号传输中起到信号无线传输作用;LoRa检测终端CY-LRW-101与LoRa控制终端CY-LRW-102通过LoRa技术进行信号无线传输;LoRa检测终端CY-LRW-101与霍尼韦尔、西门子等的控制设备DDC通过网线或RS485线相连，也可通过网线直接与后台服务器相连进行数据传输;终端服务器用于存储及管理数据;终端手机或电脑与服务器进行通讯，实时查看电路及终端设备状态并发出控制信息。

图1 系统架构图

3 系统主要功能

3.1 数据在线采集与监测

实时在线监测线缆温度、电流、剩余电流的动态，并形成统计分析数据表;

3.2 数据存储

系统可对历史数据进行存储，形成知识库，以备随时进行处理和查询;

3.3 数据分析

用电安全报告：平台会定期给客户发送监测线路的用电安全情况，客户无需派人值守就方便掌握用电情况;

专业的诊断报告：定期提供远程“体检”报告，服务于用户对电气线路隐患的原因分析和整改;

节约能耗：系统可以根据记录的每项电路电流及剩余电流数据进行分析，避免因为偏项造成用电浪费及用电安全;

3.4 实时终端控制

用户通过手机或终端电脑等进行登录认证后，可对电路数据进行远程查看与实时管理控制;

3.5 集中监控

针对区域广、监控点分散的消防单位及人员密集场所，可实现集中监控，实时掌握监测状态;

3.6 分级管理

实现分级管理，多道监管防线，避免个人疏漏导致的严重事故;

3.7 隐患分析

分析电气设备回路的相关参数，判断故障发生的原因，分析故障原因及状态发展趋势;

3.8 报警推送

实时推送动态到用户APP/Web端，及时发现隐患;

3.9 维保管理

系统远程升级和维护：可随意增加/减少数据采集节点，便捷地改变网络规模，不断增强系统功能，保证系统稳定运行;

维保管理，实现定期维保提醒，统计维保记录，保证系统交付后的正常运行。

　　4 系统优势

4.1 大数据

系统架构基于云计算、大数据、云分析，具有更专业、更快速的报表分析。

4.2 物联网

该系统基于物联网感知、网络、应用三层架构，具备灵活性和已扩展性。

4.3 多传感器

不仅仅支持电路探测，还支持计量插座、烟感传感器、摄像头等传感设备。

4.4 灵活网络环境

系统支持GPRS网络、普通有线网络以及LoRa低功耗窄带物联网。

4.5 易部署

系统设备非常容易安装实施，且通讯协议简单易转换。

　　5 系统应用

文化单位(图书馆、文化馆、博物馆);

高层住宅居民楼;

人员密集场所(KTV、网吧、影剧院、商场超市、酒店宾馆);

工业生产厂房;

医院;

学校;

出租房/养老院;

劳动密集型(小作坊/小工厂类)。

　　6 产品介绍

6.1 智能电表CYBEM101产品图片

图2 CYBEM101

6.2 产品特点

本仪表采用了高精度采样计量单元和高速MCU数据处理单元，可实现高精度宽范围准确计量和快速数据分析;采用段码式多行宽视角液晶显示屏，显示内容很丰富;液晶配备白色背光，可满足黑暗环境下查阅数据的要求;采用非易失存储器存储各类数据，可长时间保存数据且掉电不丢失;支持RS485通信端口和工业标准通信规约，组网便捷灵活;选配不同通信模块，可满足多种用户的不同接口需求。

6.3 技术指标

项目		技术指标
接线形式		三相三线、三相四线、单相
测 量	电压	参比电压Un：AC380V、AC220V、AC100V、AC57.7V 测量范围：10V~700V 功耗：<0.05VA(单相) 精度：RMS  0.2 % 分辨率：0.01V
	电流	额定电流In：0.3A、1A、1.5A、5A 测量范围：0.001In~10A 功耗：<0.05VA(单路额定电流) 精度：RMS  0.2 % 分辨率：0.001A
	功率 （有功、无功、视在）	精度：0.5% 分辨率：0.001kW/kVar/kVA
	电网频率	测量范围：45 Hz～65 Hz 精度：0.2% 分辨率：0.01 Hz
计 量	有功电能	准确度等级：0.5S 分辨率：0.01 kWh
	无功电能	准确度等级：2级 分辨率：0.01 kvarh
数 字 信 号	电能脉冲输出	2路电能（有功和无功）脉冲输出 光耦隔离，4000VRMS
	开关量输出 （选配）	2路电磁继电器输出 常开型 触点容量：AC 250V /3A；DC 30V /3A
	开关量输入 （选配）	4路干接点输入 光耦隔离，4000VRMS
模拟  信  号	模拟量输出 （选配）	4路模拟信号输出 电流输出型（4～20mA或0～20mA或0～24mA） 电压输出型（0~5V或0~10V） 精度：0.5%
通信	RS-485通信口 （选配）	接口类型：两线半双工 通信速率：600bps~38400bps 规约：Modbus-RTU 和DL/T-645
环 境	工作温度	-25℃~+60℃
	极限工作温度	-35℃~+70℃
	相对湿度	≤95%（无凝露）
其 它	工作电源	交流或直流电源 输入最大范围：40V~420V 功耗：≤1W，2VA
	尺寸	外形尺寸(mm)：96×96×95     开孔尺寸(mm)：92×92
	重量	约450g

6.4 产品功能

信号传输稳定，网络中段后自动重连;

控制断电跳闸功能;

LCD显示各种电气参数;

具有无线发射模块和无线4G网络传输装置接口，方便组网传输;

具有自动检测各种传感器端口连接功能;

标准导轨式安装方式;

检测对象：1路剩余电流、3路电流、4路温度;

通讯方式：RS485(本地)/无线网络;

可扩展功能：三相电压(选配);

3路开关量输入，干接点方式(选配);

2路继电器输入，AC250V/5A,DC30V/5A(选配);

提供单路、多路传感监测终端，适应不同现场配电环境;

多模式上传通道：GPRS、RS485 、无线发射等数据上传方式，灵活变换。