安科瑞 周菁
江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰

摘要

    本文簡述了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)及消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)的組成原理，分析了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)及消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)在應用中的設計依據(jù)和相關規(guī)范。后通過安科瑞剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)及消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)在南禪寺地鐵上蓋物業(yè)項目的實例介紹，闡述了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)及消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)功能的實現(xiàn)及其重要意義。

關鍵詞： 電氣火災；消防設備電源；監(jiān)控系統(tǒng)；Acrel-6000/B；AFPM100;南禪寺地鐵； 

0 概述

    本項目為南禪寺站1號出入口上蓋配套設施，面積1329.65平方，高度17.6米。本工程屬多層建筑，消防及地下二層用電負荷等級為一級，其余用電負荷等級為三級，采用380V低壓供電。

    本項目電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控范圍為南禪寺地鐵上蓋物業(yè)樓層配電箱內(nèi)的6只ARCM200系列儀表。本項目主要負責監(jiān)控現(xiàn)場分布于配電箱中低壓出線的漏電狀況，及時提醒消控室值班人員，以防止電氣火災的發(fā)生?，F(xiàn)場儀表采用總線方式連接至消控中心Acrel-6000/B壁掛式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。

    本項目消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)設計范圍為南禪寺地鐵上蓋物業(yè)消防設備電源回路，共9臺三相雙電源配電箱。本項目在消防負荷配電箱內(nèi)安裝消防設備電源電壓信號傳感器，消防設備電源狀態(tài)監(jiān)控器設置于消防控制室內(nèi)，系統(tǒng)采用總線形式組網(wǎng)。

1 參考標準

1.1電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計應滿足以下所列制造和試驗標準：

1) GB50045-95(2005版)《高層民用建筑設計防火規(guī)范》

2) GB50016-2006《建筑設計防火規(guī)范》

3) GB14287.1-2005《電氣火災監(jiān)控設備》

4) GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器》

5) GB14287.3-2005《測溫式電氣火災監(jiān)控探測器》

6) GB13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》

7) GB50052《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》

1.2消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)的設計應滿足以下所列制造和試驗標準：

1) GB/50198《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術規(guī)范》

2) GB28184-2011《消防設備電源監(jiān)控系》

3) GB25506-2010《消防控制室通用技術要求》

4) GB50016-2006《建筑設計防火規(guī)范》        

5) GB50303-2002《建筑電氣裝置工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》  

6) JGJ 16-2008 《民用建筑電氣設計規(guī)范》           

2 系統(tǒng)組成

2.1電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)組成

    南禪寺地鐵上蓋物業(yè)電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)項目由電氣火災監(jiān)測后臺，電氣火災探測器以及漏電流互感器組成。本項目通訊采用1條RS485通訊總線接入壁掛式后臺。箱體中漏電流互感器通過電流線接入漏電探測器，漏電探測器實時顯示漏電情況。以上所述組成一套信號穩(wěn)定，精度可靠的電氣火災監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)組網(wǎng)共分為三層：

1）站控管理層

  站控管理層針對電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統(tǒng)的上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設備，如觸摸屏、UPS電源等組成。監(jiān)測系統(tǒng)軟件對現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析、處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音、指示燈等方式反應現(xiàn)場運情況。

  監(jiān)控主機：用于數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。為系統(tǒng)內(nèi)或外部提供數(shù)據(jù)接口，進行系統(tǒng)管理、維護和分析工作。

  UPS：保證計算機監(jiān)測系統(tǒng)的正常供電，在整個系統(tǒng)發(fā)生供電問題時，保證站控管理層設備的正常運行。

后臺監(jiān)控設備設置在消控室中。
2）網(wǎng)絡通訊層

  通訊介質(zhì)：系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線，以RS485接口，MODBUS通訊協(xié)議實現(xiàn)現(xiàn)場設備與上位機的實時通訊。

3）現(xiàn)場設備層

  現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要為ARCM200系列剩余式電氣火災監(jiān)控探測器。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓撲圖如下：   

2.2消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)組成

    南禪寺地鐵上蓋物業(yè)項目消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)采用消防設備電源狀態(tài)監(jiān)控器+電壓傳感器的二層結(jié)構(gòu)組網(wǎng)模式。根據(jù)項目實際要求，為該項目配置消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)的電壓傳感器型號為：AFPM3-2AV，消防設備電源狀態(tài)監(jiān)控器型號為：AFPM100/B；AFPM100/B設置在消防控制室內(nèi)，引出1根RS485總線及DC24V電源線與現(xiàn)場配電箱內(nèi)的傳感器相連。系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)如下圖：

3 監(jiān)控系統(tǒng)設備

3.1、 Acrel-6000電氣火災監(jiān)控后臺：

主要技術參數(shù)

電源：

① 額定工作電壓AC220V（-15% ～ +10%）

② 備用電源：主電源欠壓或停電時，維持監(jiān)控設備工作時間 ≥4小時

工作制：

24小時工作制

通訊方式：

RS485總線通訊，Modbus-RTU通信協(xié)議，傳輸距離1km，可通過中繼器延長通訊傳輸距離

監(jiān)控容量：

① 監(jiān)控設備高可監(jiān)控200個監(jiān)控單元（探測器）

② 可配接ARCM系列監(jiān)控探測器

監(jiān)控報警項目：

① 剩余電流故障（漏電）：故障單元屬性（部位、類型）

② 溫度報警（超溫）： 故障單元屬性（部位、類型）

③ 電流故障（過流）： 故障單元屬性（部位、類型）

監(jiān)控報警響應時間： ≤30s 

監(jiān)控報警聲壓級（A計權）：≥70dB／1m

監(jiān)控報警光顯示：紅色LED指示燈，紅色光報警信號應保持，直至手動復位 

監(jiān)控報警聲信號：可手動消除，當再次有報警信號輸入時，能再次啟動

故障報警項目：

① 監(jiān)控設備與探測器之間的通訊連接線發(fā)生斷路或短路

② 監(jiān)控設備主電源欠壓或斷電

③ 給電池充電的充電器與電池之間的連接線發(fā)生斷路或短路

故障報警響應時間：≤100s 

監(jiān)控報警聲壓級（A計權）：≥70dB／1m

監(jiān)控報警光顯示：黃色LED指示燈，黃色光報警信號應保持至故障排除

故障報警聲信號：可手動消除，當再次有報警信號輸入時，能再次啟動

故障期間，非故障回路的正常工作不受影響

控制輸出：

報警控制輸出：1組常開無源觸點，容量：AC250V 3A或DC30V 3A

自檢項目：

① 指示燈檢查：報警、故障、運行、主電源、備用電源指示燈 

② 顯示屏檢查

③ 音響器件檢查 

自檢耗時 ≤60s 

事件記錄：

① 記錄內(nèi)容：記錄類型、發(fā)生時間、探測器編號、區(qū)域、故障描述，可存儲記錄不少于2萬條

② 記錄查詢：根據(jù)記錄的日期、類型等條件查詢

操作分級：

① 日常值班級：實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢

② 監(jiān)控操作級：實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢、探測器遠程復位、設備自檢

③ 系統(tǒng)管理級：實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢、探測器遠程復位、設備自檢，監(jiān)控設備系統(tǒng)參數(shù)查詢、監(jiān)控設備各模塊單獨檢測、操作員添加與刪除

使用環(huán)境條件：

① 工作場所：消防控制室內(nèi)、有人值班的變配電所（配電室）、有人值班的房間內(nèi)墻壁上

② 工作環(huán)境溫度：0℃～40℃

③ 工作環(huán)境相對濕度：5%～95%RH

④ 海拔高度：≤2500m

3.2、ARCM200系列儀表

    ARCM200型剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器，是針對 0.4kV 以下的TT、TN 系統(tǒng)設計的，通過對配電回路的剩余電流、導線溫度、過電流、過電壓等火災危險參數(shù)實施監(jiān)控和管理，從而預防電氣火災的發(fā)生，并實現(xiàn)了對多種電力參數(shù)的實時監(jiān)測,為能耗管理提供的數(shù)據(jù)。產(chǎn)品采用的微控制器技術，集成度高，體積小巧，安裝方便，集智能化，數(shù)字化，網(wǎng)絡化于一身，是建筑電氣火災預防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預估等的理想選擇。產(chǎn)品符合 GB14287.2-2005《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng) 第2部分：剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器》的標準要求。

3.3、 Acrel-6000電氣火災監(jiān)控后臺：

主要技術參數(shù)

電源：

①主電源：AC220V 50Hz（允許85%－110%范圍內(nèi)變化）

②備用電源：主電源低電壓或停電時，維持監(jiān)控設備工作時間≥8h

③監(jiān)控器為連接的模塊（電壓/電流信號傳感器）提供DC24V電源

工作制：24小時工作制

通訊方式：Modbus-RTU通信協(xié)議，RS485半雙工總線方式，傳輸距離500m（若超過可通過中繼器延長通訊傳輸距離）。

監(jiān)控容量：≤128點

操作分級

① 日常值班級：實時狀態(tài)監(jiān)視、歷史記錄查詢。

② 監(jiān)控操作級：實時狀態(tài)監(jiān)視、歷史記錄查詢、探測器遠程復位。

③ 系統(tǒng)管理級：實時狀態(tài)監(jiān)視、歷史記錄查詢、探測器遠程復位、探測器參數(shù)遠程修改、監(jiān)控設備系統(tǒng)參數(shù)設定與修改、操作員添加與刪除。

使用環(huán)境條件

① 工作場所：消防控制室內(nèi)，或與消防控制臺并列安裝

② 工作環(huán)境溫度：-10℃～+55℃

③ 工作環(huán)境相對濕度：≤95%不結(jié)露

④ 海拔高度：≤2500m

⑤ 污染等級：Ⅲ級，安裝類別：Ⅲ級

主要組成部件

① 顯示方式：320*240點陣液晶；

② 輸入輸出模塊：內(nèi)置遠程智能I/O模塊；

③ 聲光報警模塊：內(nèi)置喇叭、蜂鳴器和LED指示燈；

④ 備用電源：DC24V，10Ah(可選配你更大容量電池)

3.4、AFPM3系列儀表

    實時監(jiān)測一路三相交流電壓/電流、或兩路三相電壓；具有過壓、欠壓、缺相、錯相、過流（具有電流檢測產(chǎn)品）報警；提供一路或兩路（監(jiān)控兩路三相交流電壓產(chǎn)品）開關量輸入功能，可監(jiān)測開關狀態(tài)；提供一路繼電器輸出，可連接報警控制回路；具有事件存儲功能，報警器能夠記錄報警發(fā)生的時間、類型、參數(shù)，根據(jù)報警記錄可以分析現(xiàn)場情況，為消除故障提供依據(jù)；采用現(xiàn)場總線通信技術，上位機管理軟件可以時刻監(jiān)控現(xiàn)場的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)報警信息。通過RS485接口，標準MODBUS協(xié)議可以與各種標準系統(tǒng)相連；集成度高，網(wǎng)絡化，智能化程度高，動作特性合理；

4 系統(tǒng)功能

4.1.電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)功能

4.1.1.監(jiān)控報警功能：

    監(jiān)控設備能接收多臺探測器的漏電、溫度信息，報警時發(fā)出聲光報警信號，同時設備上紅色“報警”指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類型，記錄報警時間，聲光報警一直保持，直至按顯示屏“復位”按鈕遠程對探測器實現(xiàn)復位。對于聲音報警信號也可以使用顯示屏“消聲”按鈕手動消除。

4.1.2.故障報警功能

    通訊故障報警：當監(jiān)控設備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障時，監(jiān)控畫面中相應的探測器顯示故障提示，同時設備上的黃色“故障”指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。

    電源故障報警：當主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進入相應的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。

4.1.3.自檢功能

    檢查設備中所有狀態(tài)指示燈、顯示屏、喇叭是否正常。

4.1.4.報警記錄存儲查詢功能

    當發(fā)生漏電、超溫報警或通訊、電源故障時，將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，當報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法。

4.1.5.電源功能

    當主電源發(fā)生停電、欠壓等故障時，監(jiān)控設備可自動切換到備用電源工作，當主電源恢復正常供電時，自動切回到主電源，切換過程中保證監(jiān)控設備連續(xù)平穩(wěn)運行。

4.1.6.對探測器控制功能

    通過監(jiān)控軟件操作，可對連接到本設備的所有探測器進行遠程復位控制。

4.1.7.權限控制功能

    為確保監(jiān)控系統(tǒng)的安全運行，監(jiān)控設備軟件操作權限分為三級，不同級別的操作員具有不同的操作權限。

4.2.消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)功能

4.2.1.監(jiān)控報警功能

被監(jiān)控設備電源回路開關狀態(tài)

被監(jiān)控設備電源的工作狀態(tài)（電壓、電流及報警狀態(tài)信息）

報警響應時間：≤100s

報警聲信號：可手動消除，當再次有報警信號輸入時，能再次啟動

報警光信號：紅色LED指示燈常亮

4.2.2控制輸出功能

對個別或全部被監(jiān)控設備的報警繼電器進行遠程遙控操作

監(jiān)控器控制輸出：常開無源觸點，容量：AC250V 3A或DC30V 3A

4.2.3.故障報警功能

監(jiān)控器與模塊（電壓/電流信號傳感器）之間的連接線斷路、短路

監(jiān)控器主電源欠壓（≤80%主電源電壓）或過壓（≥110%主電源電壓）

監(jiān)控器與其分體電源間連接線斷路、短路

當監(jiān)控器出現(xiàn)以上故障時，能發(fā)出與監(jiān)控報警信號有明顯區(qū)別的聲光故障報警信號

故障報警響應時間：≤100s

故障報警聲信號：手動消除，當再次有報警信號輸入時，能再次啟動

故障報警光信號：黃色LED指示燈常亮

故障期間，非故障回路的正常工作不受影響

4.2.4.自檢功能

連接檢查：通信線路及分體電源線路的斷路、短路

設備自檢：手動檢查或系統(tǒng)自檢

自檢耗時：≤60s

4.2.5.報警記錄功能

記錄10000條相關故障報警信息

報警類型：故障類型、發(fā)生時間、故障描述

報警事件查詢 

報警記錄打印

4.2.6.打印功能

監(jiān)控系統(tǒng)可漢字打印，可打印報警事件及時間、故障事件及時間。

4.2.7.消音

    在發(fā)生報警或故障等警報情況下，監(jiān)控設備的揚聲器會發(fā)出相應的報警聲加以提示，按“消音”鍵揚聲器終止發(fā)出警報，報警指示燈綠燈亮。期間工作人員可以對有關故障進行處理。一切回歸正常，報警指示燈滅。如有新的故障發(fā)生時，消音指示燈滅，揚聲器將再次發(fā)出警報聲。

5 結(jié)束語

    南禪寺地鐵上蓋物業(yè)電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)由電氣火災監(jiān)控裝置Acrel-6000/B、漏電火災探測器漏電火災探測器ARCM200組成。Acrel-6000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是本公司自主研發(fā)的用于接收剩余電流式電氣火災探測器等現(xiàn)場設備信號，以實現(xiàn)對被保護電氣線路的報警、監(jiān)視、控制、管理的運行于計算機的工業(yè)級硬件/軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)應用于大型商場、生活小區(qū)、生產(chǎn)基礎、辦公大樓、商場酒店、醫(yī)院等區(qū)域的消防控制中心，對分散在建筑內(nèi)的探測器進行遙測、遙調(diào)、遙控、遙信，方便實現(xiàn)監(jiān)控與管理。本系統(tǒng)采用標準的Modbus現(xiàn)場總線將具有通信功能的探測器相互連接起來，當現(xiàn)場保護線路中的被探測參數(shù)超過報警設定值時，能發(fā)出報警信號、控制信號，能指示報警部位并保存報警信息。現(xiàn)場儀表采用總線方式接至消控中心的Acrel-6000/B壁掛式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有安裝運輸方便、性價比高、維護方便等優(yōu)點。

    南禪寺地鐵上蓋物業(yè)項目消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)ο涝O備的電源進行實時的監(jiān)控，通過檢測消防設備電源的電壓、電流、開關狀態(tài)等有關設備電源信息，從而判斷電源設備是否有斷路、短路、過壓、欠壓、缺相、錯相以及過流（過載）等故障信息并報警、記錄。此系統(tǒng)具有可靠性、實時性并具有數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化、自動化和連續(xù)監(jiān)控的特性。實時反映出被監(jiān)控設備電源的狀況，并集中顯示，從而可以避免在火災發(fā)生時，消防設備由于電源故障而無法正常工作的危急情況，大限度的保障消防聯(lián)動系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻

[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

[2].周中.電力儀表在大型公共建筑電能分項計量中的應用[J].現(xiàn)代建筑電氣 2010. 6