基本介紹
定義,智慧型化的監控物聯網系統,基於該系統的社會管理方法,含義演變,內涵辨析,指標,告警,智慧型診斷,無線通信,遠程控制,外延辨析,電氣火災監控系統,智慧型斷路器,智慧消防,智慧社區,智慧城市,發展預期,
定義
“智慧用電”是用電監測技術領域的一個新興概念，從現有學科劃分而言與“智慧能源”、“泛在電力物聯網”等概念類似，屬於電力、物聯網與數據分析的交叉學科。電力系統可以粗略分為五個主要環節：發電、輸電、變電、配電、用電。“用電監測”指的是對配電環節的末端和用電環節（主要指400V以下低壓交流電系統）的能耗、電能質量、安全等方面進行實時監測，並對得到的監測數據進行處理、傳輸、儲存和可視化展示的技術。
智慧型化的監控物聯網系統
智慧型化的監控物聯網系統通常由監控終端、伺服器、互動設備構成。監控終端採集被監測迴路的用電數據並向伺服器傳輸，同時執行伺服器下發的指令；伺服器匯總各監控終端上傳的監測數據並進行數據處理、儲存，並按互動設備輸入的指令展示相應的數據或向監控終端下發指令；互動設備指手機、平板、桌上型電腦或專用用戶操作設備，可展示伺服器傳輸的數據信息也可向伺服器傳送操作指令。
圖1 典型的智慧用電系統數據顯示頁面
基於該系統的社會管理方法
基於該系統的社會管理方法指：安裝了上述系統的單位或社會區域按照系統提供的告警信息安排相應的維保工作（即所謂“數據驅動”的維保模式），在系統提供的監測數據分析結論輔助下開展排查整改等維保操作，根據系統提供的監測數據分析報告評估本單位或區域用電安全形勢並制定相應策略。
含義演變
“智慧用電”是一個在用電監測技術領域業務實踐中誕生的概念。該領域原本的核心技術概念為“電氣火災監控系統”，出自國家標準GB 14287，標準歸口單位為應急管理部瀋陽消防研究所，該標準於2014年進行了最新一次改編，但該標準改編的進度並不能完全匹配該領域技術升級進步的速度。2014年後，以無線通信、雲計算、人工智慧為代表的新技術不斷融入用電監測技術領域，加上智慧型手機的不斷普及，市場上開始出現各種形態上異於傳統“電氣火災監控系統”的新產品；與此同時，2013年以後我國的電氣火災占所有火災比率首次上升到30%並開始常年穩定在這一水平，即使2017年國務院安全生產委員會高規格下發檔案在全國範圍開展“電氣安全治理專項行動”，這一數據也未能明顯好轉，傳統“電氣火災監控系統”的有效性存在嚴重問題開始在業內形成共識；在此基礎上，“智慧用電”這一新概念開始出現和普及。
“智慧用電”2008年曾巧合性的在廣東地區舉辦的科技比賽名稱中出現，但並沒有明確的所指。2014年起廣東珠海的一家企業開始使用“智慧用電”概括其主營業務，2015年浙江、安徽一帶的企事業單位開始跟進使用這個概念，主要目的是為了在業務中規避使用“電氣火災監控系統”這一傳統名稱，進而規避與傳統“電氣火災監控系統”的低價競爭，同時也試圖避免被傳統“電氣火災監控系統”誤報警多、實用性差的固有印象錯殺；同期北方，尤其是東北企業則更傾向於繼續沿用“電氣火災監控系統”這一名稱，即便有技術創新也會強調創新產品與傳統產品的技術延續性。但隨著“智慧用電”這一概念在東南和南方經濟發達地區的業務實踐中廣泛使用，智慧型斷路器、智慧型插排等多種智慧型電氣產品逐漸被納入概念範疇，高校和科研院所的相關研究中也開始逐步普及這一概念，其外延內涵漸漸得以明確。截至2021年末，用電監測技術領域的業界、學界基本上已經就這一概念形成了一定的共識：“智慧用電”指具備一定程度人工智慧技術色彩的無線物聯網用電監控系統和基於這類系統的社會管理方法。
內涵辨析
指標
“智慧用電”系統安全防控功能所監測的核心指標是剩餘電流；輔助監測指標為溫度；為了同時實現能耗監管功能以及各種智慧型化的分析診斷功能，也需要同時監測電流和電壓。粗略來講，各種“智慧用電”系統所使用的指標是完全一致的，但細分來講，因晶片選型和軟體設計不同，各種“智慧用電”系統產品在指標層面實際上有很大的區別，較為領先的“智慧用電”系統產品在指標層面具備以下特點：
告警
“智慧用電”系統應該具有告警功能，但不應使告警頻度超出一線工作人員處置能力。傳統“電氣火災監控系統”在實踐中最主要的問題，就是報警過多、過頻繁，遠遠超過一線工作人員處置能力，最終普遍被閒置棄用。好的“智慧用電”系統應就“告警”進行分級和歸納，避免對同一問題進行頻繁反覆告警，使用戶可手動降低部分報警類別的告警強度，儘量減少一線工作人員的工作負擔。
常見告警功能設計原理圖
智慧型診斷
“智慧用電”系統應該具有“智慧型診斷”功能，智慧型診斷不是“用電器種類識別（也稱非侵入式負載識別、負荷識別，或用電設備識別）”而是“隱患識別”，即用人工智慧方法識別出線路的各種安全隱患，並用通俗易懂的方式將隱患的種類告知一線工作人員（是“線接錯了”還是“絕緣破損”，或者是“某一天19點30分啟動的800瓦用電設備有漏電故障”等），甚至進一步提供隱患的位置、程度變化及推薦處置方法，指導排查整改工作。相對而言，“用電器種類識別”是容易做到的，而“隱患識別”更難做到；但在以安全防控為目的的用電監測過程中，只有隱患識別是真正有現實意義的。
無線通信
無線通信相對於有線通信的優點主要是免施工布線，降低了建設成本（這進行比較的“有線通信”不包括電力線載波通信，載波通信存在跨台區難、穩定性隨線路負荷增加而衰減等固有缺陷，在業務實踐中套用不廣）；缺點則主要集中在通信穩定性方面。但隨著5G為代表的無線通信技術不斷發展，以無線組網構建物聯網監控系統是趨勢所向，因此，“智慧用電”系統應具備無線通信組網能力，且應注重無線通信的穩定性和可靠性。
遠程控制
“智慧用電”系統在遠程控制方面有兩種不同的做法：一種以“智慧型斷路器”為主要產品形態，以可以實現遠程分合閘、能設定自動控制策略為主要方向，優點是可以幫助管理人員更靈活的控制用電線路，缺陷是智慧型斷路器可靠性不及傳統斷路器，遠程合閘時有不可控風險，以及遠程分合閘操作的責任歸屬問題有待釐清（主要指遠程分合閘造成財產甚至生命損失時，管理單位、操作者、設備廠家、受損單位或個人分別承擔何種責任，以及責任承擔比例方面，尚無法律實踐予以釐清或提供參考）；另一種以監測預警、解決早期安全隱患為主要方向，以避免出現需要緊急分斷的情況為目標，不設定遠程控制功能，或只設定遠程分閘功能不設定遠程合閘功能。
外延辨析
“智慧用電”的外延指智慧用電包括的對象，主要討論一些常見的概念是否以及為什麼屬於“智慧用電”的範疇。
電氣火災監控系統
“電氣火災監控系統”是“智慧用電”的一個下級概念，由國家標準GB 14287界定和規範，其硬體組成包括“電氣火災監控探測器”和“電氣火災監控主機”構成。在“智慧用電”業務實踐中，可以將設定了相應智慧型化算法的“電氣火災監控探測器”作為系統的監控終端使用。
GB 14287.2《電氣火災監控系統 第2部分》
智慧型斷路器
“智慧型斷路器（也稱智慧型微斷、智慧微斷、智慧型空開或智慧空開，智慧型插排、智慧型插座等則是其類似概念，此處不做一一贅述）”及其類似概念均是“智慧用電”的下級概念，雖然沒有國家標準進行界定，但此類概念一般指的是設定有遠程通信模組和可程式邏輯自動控制器的斷路器設備，通常具備遠程控制和自動控制功能。在“智慧用電”業務實踐中，可以將此類設備作為系統的監控終端使用。
智慧消防
“智慧消防”是“智慧用電”的一個上級概念，在業務實踐中“智慧用電”可以作為“智慧消防”的一個子系統進行建設，從火災起因來看，“智慧用電”甚至可以說是“智慧消防”各大子系統中意義最為重大的一項。
智慧消防+格線化管理系統示例
智慧社區
“智慧社區”是“智慧用電”的另一個上級概念，至2021年末，“智慧社區”建設內容以監控中心、數據中心、軟體平台建設和各種類別的監控攝像頭為主，只有少部分示範性的“智慧社區”建設項目中增加了“智慧用電”內容；隨著監控攝像頭完成普及後，“智慧社區”建設項目中“智慧用電”內容將成為下一個熱點，通過專利和論文查新可以看到，監控攝像頭領域的大企業都已經在抓緊布局“智慧用電”技術相關的專利。
智慧社區示例
