低成本封闭空间内电气火灾预警装置设计研究

蔡丹旭

广东电网有限责任公司中山供电局

摘要：现阶段，在对架空线路裸露部分巡视和测温过程中，主要利用双光无人机，但针对封闭式装置，需要依靠人工手持测温仪完成测温，此种方式需要花费的时间长，并且工作效率不高，无法快速找出柜内设备的温度异常现象。鉴于此，本文针对此问题，设计一种低成本封闭空间内电气火灾预警装置，对柜内的温度实时感知和预警。

关键词：低成本封闭空间；电气火灾预警装置；设计

引言

在对配电柜、开关箱等密闭装置温度测量过程中，对人工测温方式依赖性强，测温的时间长且工作时效性不高，很难及时发现柜内设备温度异常情况，致使潜在的隐患不能有效处理，最终引发设备故障问题。为解决此类问题，相关人员应该强化对先进技术的应用，注重对自动化测温装置的研究，动态化感知温度异常情况，针对性地制定处理措施，提升密闭装置运行可靠性。

1低成本封闭空间内电气火灾预警装置设计目标

利用人工测温方式测量配电柜、开关箱等密闭装置内部的温度，不具备较强时效性，花费的时间长，且无法达到精准测温的目的。针对此类问题，本文研究一种新型低成本封闭空间内电气火灾预警装置，目标是将电气开关柜等内部多触点温度实时监控问题解决，实现非接触式电气火灾测温探测，保证配电柜电气火灾预警防控过程中能做到实时性、高效性，及时发现装置内部温度异常情况，为后续解决方案的制定提供可靠、真实数据[1]。

2低成本封闭空间内电气火灾预警装置具体设计

2.1 设计思路

为解决当前封闭式装置内部测温效率低的问题，决定设计新型的低成本封闭空间内电气火灾预警装置，并将电气火灾预警技术应用其中。在设计过程中，将温度变色涂料混合在耐高温造纸材料中，制成低成本型温感变色贴片，扩大温度测量的范围，从30℃至200℃。如果接触温度超过贴片的变色温度，贴片颜色或者图案会发生改变。同时，借助广角智能识别摄像头，对视野内的温感贴片检测和采集，应用图像处理及识别技术，对是否已经超温变色做出准确判断，保证在不接触的情况下，可以实现多点测温预警。

2.2 设计方案

低成本封闭空间内电气火灾预警装置设计过程中，主要对测温监测控制的多个单元展开设计，具体如图1所示。针对监测单元，重点对电气开关的温度清晰展示，同时不会和监测单元直接相连；监测单元则是对开关内的所有测温单元温度变化情况动态监测；控制单元是对监测单元获取的监测信号快速处理，依照数据结果，结合要求传送到远程通信单元、声光报警单元。

图 1 装置拓扑结构示意图

2.3 各单元设计

（1）测温单元设计。在对此单元设计中，通过对低成本型测温技术的利用，诸如示温贴片，扩大温度测量的范围，从原本的50℃扩大到150℃。如果接触温度大于变色温度，示温贴片的颜色或者图案会发生改变。示温贴片包含的功能较多，包括变色示温、反光显示、记录温度等，并且其本身有压敏胶，可以在变电所母线的连接位置应用，也可以在变压器的外壳上应用。在对示温贴片使用时，如果温度达到或者超过测温贴片温度，会立即改变颜色，并且所在位置会直接显示超温数字，特别是在夜晚，具有反光显示功能，巡视人员能及时发现某部位温度升高，快速找出隐患位置，保证故障不会扩大。在贴片类型的选取上，可以利用可逆感温贴片，如果监测温度的位置温度太高，测温贴片出现超温变色现象，冷却后会恢复到原本的颜色。在本次设计的装置中，设备内部不少于32触点，可以对温度实时监控[2]。

（2）监测单元设计。此单元在设计过程中，主要对低成本图像传感器加以利用，对电气开关柜视野范围内的示温贴片图像集中监测，并在图像处理与识别技术的支持下，对其是否已经超温变色做出准确判断，以达到在不接触的情况下，能够多点测温预警。简而言之，合理运用可逆感温贴片，全方位监测电气开关柜的运行情况，快速将信号传递给控制单元。

（3）控制单元设计。在对该单元设计期间，由控制、数据分析、存储服务器等多个部分组成，服务器通过对监测单元传输数据的快速获取，准确分析可逆感贴片颜色变化情况，明确电气开关柜工作过程中是否有异常现象发生。在本单元分析和判断下，如果温度超过既定值，可逆感贴片在温度的持续变化下，颜色也会发生变化，之后立即报警，执行派单运维措施。

（4）远程通信单元设计。此单元在设计期间，主要借助有线或无线传输的方式，快速对数据及指令进行传送。现阶段，大多数系统在设计时，对物联网架构的应用较为广泛。本单元在设计时，包含RS485和物联通信功能。其中，RS485通过与其他设备的连接，借助+3.3V低功耗半双工收发器SP3485EN，与光耦芯片TLP785联合，实现快速隔离的目标。物联通信则是通过远程通信，与远端后台连接，保证工作人员能远程对数据查看与分析。借助低功耗广域互联网技术无线通信ml5510模组，实现多种通信，让深度神经网络下的电气火灾预警装置物联网应用需求得到满足。

（5）声光报警单元设计。此单元在设计过程中，主要目的是对电气开关柜内部温度异常情况及时报警，同时针对存在的问题，对电气开关柜及时断电，通过显示器可视化功能，第一时间告知工作人员故障的具体所在位置，并及时制定应对措施，保证故障能以最快的速度解决。电气开关柜一旦发生电气火灾，现场处理人员应该严格按照流程和规范操作，以确保故障在有效处理的同时，安全隐患和风险能彻底消除。

（6）供电单元设计。此单元主要是提供装置所需要的电源，主要分为两种形式，分别为12V和24V。

结束语：

综合而言，本次研究设计的低成本封闭空间内电气火灾预警装置应用的是变色温感贴片与摄像头颜色采集技术联合办法，通过对图像目标检测和颜色识别算法优化手段，达到非接触电气火灾温度特征监测预警的目的。结合装置的使用效果来看，可以对电气开关柜等内部多触点温度动态化监控，不仅能节约温度监控的成本，还可以为电气开关柜的平稳、安全运转提供保障，因此值得推广。

参考文献：

[1]谢丹，李越，洪伟艺，等.变电站电气柜火灾探测及分散式气体灭火装置设计[J].消防科学与技术，2023，42(8)：1126-1130.

[2]孙永强.基于PLC控制的电气火灾预警系统设计[J].工业加热，2023.