智慧用电

一套用电监测技术领域的工具和方法

“智慧用电”是用电监测技术领域的一个新兴概念，指一套用电监测技术领域的工具和方法，由智能化的监控物联网系统和基于该系统的社会管理方法结合而成，其目的是对用电过程进行能耗监管和安全防控。这一概念是在相关产业实践中逐步形成的，具有独特的历史演变过程和概念内涵、外延。

定义

“智慧用电”是用电监测技术领域的一个新兴概念，从现有学科划分而言与“智慧能源”、“泛在电力物联网”等概念类似，属于电力、物联网与数据分析的交叉学科。电力系统可以粗略分为五个主要环节：发电、输电、变电、配电、用电。“用电监测”指的是对配电环节的末端和用电环节（主要指400V以下低压交流电系统）的能耗、电能质量、安全等方面进行实时监测，并对得到的监测数据进行处理、传输、储存和可视化展示的技术。

具体来说，“智慧用电”指一套让用电过程智能化的工具和方法，由智能化的监控物联网系统和基于该系统的社会管理方法构成，其目的是对用电过程进行能耗监管和安全防控。

智能化的监控物联网系统

智能化的监控物联网系统通常由监控终端、服务器、交互设备构成。监控终端采集被监测回路的用电数据并向服务器传输，同时执行服务器下发的指令；服务器汇总各监控终端上传的监测数据并进行数据处理、储存，并按交互设备输入的指令展示相应的数据或向监控终端下发指令；交互设备指手机、平板、台式电脑或专用用户操作设备，可展示服务器传输的数据信息也可向服务器发送操作指令。

基于该系统的社会管理方法

基于该系统的社会管理方法指：安装了上述系统的单位或社会区域按照系统提供的告警信息安排相应的维保工作（即所谓“数据驱动”的维保模式），在系统提供的监测数据分析结论辅助下开展排查整改等维保操作，根据系统提供的监测数据分析报告评估本单位或区域用电安全形势并制定相应策略。

含义演变

“智慧用电”是一个在用电监测技术领域业务实践中诞生的概念。该领域原本的核心技术概念为“电气火灾监控系统”，出自国家标准GB 14287，标准归口单位为应急管理部沈阳消防研究所，该标准于2014年进行了最新一次改编，但该标准改编的进度并不能完全匹配该领域技术升级进步的速度。2014年后，以无线通信、云计算、人工智能为代表的新技术不断融入用电监测技术领域，加上智能手机的不断普及，市场上开始出现各种形态上异于传统“电气火灾监控系统”的新产品；与此同时，2013年以后我国的电气火灾占所有火灾比率首次上升到30%并开始常年稳定在这一水平，即使2017年国务院安全生产委员会高规格下发文件在全国范围开展“电气安全治理专项行动”，这一数据也未能明显好转，传统“电气火灾监控系统”的有效性存在严重问题开始在业内形成共识；在此基础上，“智慧用电”这一新概念开始出现和普及。

“智慧用电”2008年曾巧合性的在广东地区举办的科技比赛名称中出现，但并没有明确的所指。2014年起广东珠海的一家企业开始使用“智慧用电”概括其主营业务，2015年浙江、安徽一带的企事业单位开始跟进使用这个概念，主要目的是为了在业务中规避使用“电气火灾监控系统”这一传统名称，进而规避与传统“电气火灾监控系统”的低价竞争，同时也试图避免被传统“电气火灾监控系统”误报警多、实用性差的固有印象错杀；同期北方，尤其是东北企业则更倾向于继续沿用“电气火灾监控系统”这一名称，即便有技术创新也会强调创新产品与传统产品的技术延续性。但随着“智慧用电”这一概念在东南和南方经济发达地区的业务实践中广泛使用，智能断路器、智能插排等多种智能电气产品逐渐被纳入概念范畴，高校和科研院所的相关研究中也开始逐步普及这一概念，其外延内涵渐渐得以明确。截至2021年末，用电监测技术领域的业界、学界基本上已经就这一概念形成了一定的共识：“智慧用电”指具备一定程度人工智能技术色彩的无线物联网用电监控系统和基于这类系统的社会管理方法。

内涵辨析

“智慧用电”的内涵指智慧用电作为一个智能化监控物联网系统以及作为一种基于该系统社会管理方法的关键属性或性能。

指标

“智慧用电”系统安全防控功能所监测的核心指标是剩余电流；辅助监测指标为温度；为了同时实现能耗监管功能以及各种智能化的分析诊断功能，也需要同时监测电流和电压。粗略来讲，各种“智慧用电”系统所使用的指标是完全一致的，但细分来讲，因芯片选型和软件设计不同，各种“智慧用电”系统产品在指标层面实际上有很大的区别，较为领先的“智慧用电”系统产品在指标层面具备以下特点：

全面性：全面考虑基波、谐波区分和频率、相位、功率因数等因素的“智慧用电”系统，总的监测指标数量在30个以上（不做基波、谐波区分或缺乏频率、相位、功率因数等指标不利于后续以隐患诊断为目的的数据分析）；

时效性：系统数据更新频度小于30秒/次，过低的数据更新频度无法支持一线工作；

长期性：系统提供代表较长时段电气运行状态的统计数据，以便在一张图表中分析较长时段数据变化的特征（例如，观察监测数据是否具有以7天为周期的显著规律性，对于排除办公设备隐患有重要的参考意义）；

可对比性：系统能够对同时段多种指标、单指标长时段、不同监测点位某指标进行方便的比较。

告警

“智慧用电”系统应该具有告警功能，但不应使告警频度超出一线工作人员处置能力。传统“电气火灾监控系统”在实践中最主要的问题，就是报警过多、过频繁，远远超过一线工作人员处置能力，最终普遍被闲置弃用。好的“智慧用电”系统应就“告警”进行分级和归纳，避免对同一问题进行频繁反复告警，使用户可手动降低部分报警类别的告警强度，尽量减少一线工作人员的工作负担。

智能诊断

“智慧用电”系统应该具有“智能诊断”功能，智能诊断不是“用电器种类识别（也称非侵入式负载识别、负荷识别，或用电设备识别）”而是“隐患识别”，即用人工智能方法识别出线路的各种安全隐患，并用通俗易懂的方式将隐患的种类告知一线工作人员（是“线接错了”还是“绝缘破损”，或者是“某一天19点30分启动的800瓦用电设备有漏电故障”等），甚至进一步提供隐患的位置、程度变化及推荐处置方法，指导排查整改工作。相对而言，“用电器种类识别”是容易做到的，而“隐患识别”更难做到；但在以安全防控为目的的用电监测过程中，只有隐患识别是真正有现实意义的。

无线通信

无线通信相对于有线通信的优点主要是免施工布线，降低了建设成本（这进行比较的“有线通信”不包括电力线载波通信，载波通信存在跨台区难、稳定性随线路负荷增加而衰减等固有缺陷，在业务实践中应用不广）；缺点则主要集中在通信稳定性方面。但随着5G为代表的无线通信技术不断发展，以无线组网构建物联网监控系统是趋势所向，因此，“智慧用电”系统应具备无线通信组网能力，且应注重无线通信的稳定性和可靠性。

远程控制

远程控制实际上指“开关控制”，即远程控制用电线路的分闸与合闸。远程控制有两种方式，即“远程手动控制”和“远程自动控制”。远程手动控制指用户可以在需要时远程手动进行分闸和合闸操作，远程自动控制指用户可以设置某些操作策略交由系统自动执行。

“智慧用电”系统在远程控制方面有两种不同的做法：一种以“智能断路器”为主要产品形态，以可以实现远程分合闸、能设置自动控制策略为主要方向，优点是可以帮助管理人员更灵活的控制用电线路，缺陷是智能断路器可靠性不及传统断路器，远程合闸时有不可控风险，以及远程分合闸操作的责任归属问题有待厘清（主要指远程分合闸造成财产甚至生命损失时，管理单位、操作者、设备厂家、受损单位或个人分别承担何种责任，以及责任承担比例方面，尚无法律实践予以厘清或提供参考）；另一种以监测预警、解决早期安全隐患为主要方向，以避免出现需要紧急分断的情况为目标，不设置远程控制功能，或只设置远程分闸功能不设置远程合闸功能。

外延辨析

“智慧用电”的外延指智慧用电包括的对象，主要讨论一些常见的概念是否以及为什么属于“智慧用电”的范畴。

电气火灾监控系统

“电气火灾监控系统”是“智慧用电”的一个下级概念，由国家标准GB 14287界定和规范，其硬件组成包括“电气火灾监控探测器”和“电气火灾监控主机”构成。在“智慧用电”业务实践中，可以将设置了相应智能化算法的“电气火灾监控探测器”作为系统的监控终端使用。

智能断路器

“智能断路器（也称智能微断、智慧微断、智能空开或智慧空开，智能插排、智能插座等则是其类似概念，此处不做一一赘述）”及其类似概念均是“智慧用电”的下级概念，虽然没有国家标准进行界定，但此类概念一般指的是设置有远程通信模块和可编程逻辑自动控制器的断路器设备，通常具备远程控制和自动控制功能。在“智慧用电”业务实践中，可以将此类设备作为系统的监控终端使用。

智慧消防

“智慧消防”是“智慧用电”的一个上级概念，在业务实践中“智慧用电”可以作为“智慧消防”的一个子系统进行建设，从火灾起因来看，“智慧用电”甚至可以说是“智慧消防”各大子系统中意义最为重大的一项。

智慧社区

“智慧社区”是“智慧用电”的另一个上级概念，至2021年末，“智慧社区”建设内容以监控中心、数据中心、软件平台建设和各种类别的监控摄像头为主，只有少部分示范性的“智慧社区”建设项目中增加了“智慧用电”内容；随着监控摄像头完成普及后，“智慧社区”建设项目中“智慧用电”内容将成为下一个热点，通过专利和论文查新可以看到，监控摄像头领域的大企业都已经在抓紧布局“智慧用电”技术相关的专利。

智慧城市

“智慧城市”是“智慧社区”等概念的源头，最早产生于美国，2009年美国召开了全球第一届“智慧城市”论坛，欧洲各国政界学界随后跟进，我国大约于2011年从欧洲引入了这一概念，于2012年开始了我国的“智慧城市”建设工作，这项建设工作的标志是2012年12月5日发布的第一批国家智慧城市试点名单。此后，2013-2018年的五年间，智慧城市和智慧社区建设类的国家级文件达到数十份，“智慧城市”和“智慧社区”开始成为热门概念。

从产业实践的角度来看，我国当下的智慧城市建设迥异于日韩欧美，先期更重视城市大脑（中央控制室）、数据中心、数字政务等顶层设计层面的软硬件基础设施建设，截止2021年末，已经基本在全国主要城市普及了此类智慧城市基础设施；同时，视频监控摄像头也在大量普遍安装，其他各类传感器如“智慧用电”系统的电监测传感器以及水浸传感器、燃气传感器等则处于逐步普及推广的过程中。

发展预期

“智慧用电”不仅是用电监测技术领域的最新成果，也是我国智慧城市建设浪潮的产业风口，其概念内涵和外延都将在产业实践中不断得到丰富和延伸，甚至将成为我国全面实现现代化建设目标的重要组成部分。

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