安科瑞 繆凱倫 陳聰

摘要：本文簡述了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的組成原理，分析了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用中的設(shè)計依據(jù)和相關(guān)規(guī)范。最后通過安科瑞剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在嘉定新城保利家園C12地塊二期商業(yè)用房項目的實例介紹，闡述了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)功能的實現(xiàn)及其重要意義。

關(guān)鍵詞： 電氣火災(zāi)；剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器；監(jiān)控系統(tǒng)；Acrel-6000/B；保利家園。

0 概述

上海嘉定投資約16億元，建設(shè)旅游商業(yè)地產(chǎn)項目——“臺北時尚風(fēng)情街"，該購物中心將分六大業(yè)態(tài)，全部招商中國臺灣品牌入駐。位于保利家園C12地塊的臺北時尚風(fēng)情街是由保利置業(yè)打造的一條特色商業(yè)街，地下兩層，地上七層，商業(yè)總建筑面積約10.5萬平方米，內(nèi)含精品商業(yè)、娛樂、餐飲、綜合辦公等多種業(yè)態(tài)。

嘉定新城保利家園C12地塊二期商業(yè)用房項目總建筑面積為128489平方米，主體建筑為地上5層，地下2層；局部高層為地上10層，地下2層，多層部分23.200米；塔樓部分41.750米，地上部分用于商業(yè)，文化體育，地下部分用于商業(yè)、車庫及設(shè)備用房等；

本次項目是為嘉定新城保利家園樓層配電箱部分設(shè)計的電氣火災(zāi)系統(tǒng)。

1 參考標(biāo)準(zhǔn)

近年來，國家為了加大電氣火災(zāi)監(jiān)控防范的力度，相繼制訂或修改了一批相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，加強對電氣火災(zāi)的預(yù)防。主要有：

(1)．是GB50045-95(2005版)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》，其中在條文9.5.1里規(guī)定:高層建筑內(nèi)火災(zāi)危險性大、人員密集等場所宜設(shè)置漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)。

(2)．是GB50016-2006《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，在條文11.2.7里規(guī)定:下列場所宜設(shè)置剩余電流動作電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。這些場所包括各種類型的影劇院、館所、倉庫、住宅小區(qū)、醫(yī)院、商店、學(xué)校等等。

(3)．國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑電氣火災(zāi)預(yù)防要求和檢測方法》有關(guān)條文也明確要求“應(yīng)在電源進線端設(shè)置自動切斷電源或報警的剩余電流動作保護器"。

(4)．電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品應(yīng)滿足:GB14287.1-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》、 GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》、GB14287.3-2005《測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》

(5)．電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運行應(yīng)滿足GB13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》

(6)．電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的供電應(yīng)滿足GB50052《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的要求

(7)．電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方法》的要求(暫行規(guī)定)

2 系統(tǒng)組成

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB14287-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》以及相關(guān)規(guī)范《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方法》(暫行規(guī)定)，則電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成應(yīng)包括：電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器以及測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器等三個基本產(chǎn)品種類所組成。

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層組成。各電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務(wù)器，然后通過超五類線TCP/TP協(xié)議進入工業(yè)交換機，然后通過光纜到達監(jiān)控主機。

系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

嘉定新城保利家園C12地塊二期商業(yè)用房拓撲圖

1）站控管理層

站控管理層針對電氣火災(zāi)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(shè)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(yīng)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(shè)備的正常運行。

后臺監(jiān)控設(shè)備設(shè)置在消控中心。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

通訊管理機：進行數(shù)據(jù)交互的中間設(shè)備。

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(shè)備與上位機的實時通訊。

3）現(xiàn)場設(shè)備層

現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要為ARCM200BL-J1剩余式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器。ARCM200型剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，是針對 0.4kV 以下的TT、TN 系統(tǒng)設(shè)計的，通過對配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度、過電流、過電壓等火災(zāi)危險參數(shù)實施監(jiān)控和管理，從而預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生。產(chǎn)品采用*微控制器技術(shù)，集成度高，體積小巧，安裝方便，集智能化，數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化于一身，是建筑電氣火災(zāi)預(yù)防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預(yù)估等的理想選擇。產(chǎn)品符合 GB14287.2-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第2部分：剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》的標(biāo)準(zhǔn)要求。

現(xiàn)場總線連接的分布式I/O控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端，向數(shù)據(jù)中心上傳采集的數(shù)據(jù)。測量探測器擔(dān)負著基層的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，其監(jiān)測的數(shù)據(jù)須完整、準(zhǔn)確并實時傳送至監(jiān)控主機。便于運行人員監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)，故障報警等情況，有效預(yù)防火災(zāi)事故發(fā)生。

3 系統(tǒng)特點和工作原理

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的特點在于剩余電流電監(jiān)控方面屬于先期預(yù)報警系統(tǒng)。與傳統(tǒng)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)不同，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)早期報警是為了避免損失，而傳統(tǒng)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是為了減少損失。所以，這就是說為什么不管是新建或是改建工程項目，尤其是已經(jīng)安裝了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的單位，仍需要安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的根本原因。

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)測量剩余電流和溫度兩個物理量。

剩余電流測量是根據(jù)基爾霍夫電流定律：在同一時刻，電路中流入和流出一個節(jié)點的電流矢量和為零。以TN-S系統(tǒng)為例，將A/B/C/N同時穿過剩余電流互感器，當(dāng)系統(tǒng)未發(fā)生漏電時，流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和為零，此時，剩余電流互感器感應(yīng)出的二次電流也為0;當(dāng)某相對大地發(fā)生漏電，此時流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和不再為零，其大小等于從大地流走的電流即漏電流。此漏電信號通過剩余電流互感器的二次接線傳輸至電氣火災(zāi)探測器，經(jīng)運算放大、A/D轉(zhuǎn)換后送入CPU，經(jīng)過一系列算法后，對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設(shè)定值進行比較，若超出定值則發(fā)出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備。

溫度測量采用溫度傳感器，一般采用Pt100傳感器進行測量。該種類型的溫度傳感器測溫穩(wěn)定、量程范圍大，適合在現(xiàn)場監(jiān)測線纜溫度和環(huán)境溫度使用。當(dāng)溫度發(fā)生變化時，Pt100自身阻值發(fā)生同比例變化，將該電阻信號傳輸?shù)诫姎饣馂?zāi)探測器，經(jīng)過一系列信號轉(zhuǎn)化和運算后，將最終結(jié)果同溫度報警定值進行比較，若超出定值則發(fā)出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備。

4 系統(tǒng)參數(shù)的配置

4.1 報警值設(shè)置范圍

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB14287.2-2005中的規(guī)定，剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的報警值設(shè)置范圍在20~1000mA之間。按此要求，一般把電源總進線處的剩余電流動作值定為400~800mA，電源分支線路上的剩余電流動作值定為100~400mA.一般在實際現(xiàn)場，設(shè)置剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的報警值，具體地說應(yīng)不小于被保護電氣線路和設(shè)備的正常運行時泄漏電流值的2倍，且不大于1000mA。電氣火災(zāi)探測器的報警設(shè)定值應(yīng)考慮配電系統(tǒng)及用電設(shè)備的正常泄漏電流。

4.2 關(guān)于電纜溫升報警設(shè)定參考，根據(jù)《電力電纜設(shè)計規(guī)范》對電纜有關(guān)溫度的規(guī)定

(1)60℃以上高溫場所應(yīng)按經(jīng)受高溫及其持續(xù)時間和絕緣類型要求，選用耐熱聚氯乙烯、交聯(lián)聚乙烯或乙丙橡皮絕緣等耐熱型電纜100℃以上高溫環(huán)境宜選用礦物絕緣電纜。高溫場所不宜選用普通聚氯乙烯絕緣電纜。

(2)電纜持續(xù)允許載流量的環(huán)境溫度應(yīng)按使用地區(qū)的氣象溫度多年平均值確定，并應(yīng)符合規(guī)定。在戶內(nèi)電纜溝敷設(shè)時，環(huán)境溫度為場所溫度平均值另加5℃.

(3)電纜所承受溫升與敷設(shè)及散熱條件有關(guān)。

5 系統(tǒng)介紹

Acrel-6000電氣火災(zāi)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(zāi)探測器等現(xiàn)場設(shè)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(yīng)用于大型商場、生活小區(qū)、生產(chǎn)基礎(chǔ)、辦公大樓、商場酒店等區(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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)現(xiàn)場保護線路中的被探測參數(shù)超過報警設(shè)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。

主要技術(shù)參數(shù)

(1) 電源

① 額定工作電壓 AC220V（AC175～245V）

② 備用電源：主電源欠壓或停電時，維持監(jiān)控設(shè)備工作時間 ≥30 分鐘

(2) 工作制

24 小時工作制

(3) 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。

(4) 監(jiān)控容量

① 監(jiān)控設(shè)備可監(jiān)控 1024 個監(jiān)控單元（探測器） 。

② 可配接 ARCM 系列監(jiān)控探測器。

(5) 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(yīng)時間： ≤30s

監(jiān)控報警聲壓級（A 計權(quán)） ：≥70db／1m

監(jiān)控報警光顯示：紅色 LED 指示燈

監(jiān)控報警聲信號：手動消除，當(dāng)再次有報警信號輸入時，能再次啟動

(6) 故障報警項目

① 監(jiān)控設(shè)備與探測器之間的連接線斷路、短路

② 主電欠壓或停電

③ 備用電源電池短路、斷路

故障報警響應(yīng)時間：≤100s

監(jiān)控報警聲壓級（A 計權(quán)） ：≥70db／1m

監(jiān)控報警光顯示：黃色 LED 指示燈

故障報警聲信號：手動消除，當(dāng)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

(7) 控制輸出

報警控制輸出：常開無源觸點，容量：AC250V 3A 或 DC30V 3A

(8) 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 顯示器檢查

③ 音響器件檢查

自檢耗時 ≤60s

(9) 歷史記錄

① 記錄內(nèi)容：記錄類型、發(fā)生時間、探測器、區(qū)域、故障描述。

② 記錄查詢：根據(jù)記錄的日期、類型等條件查詢。

(10) 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(fù)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(fù)位、探測器參數(shù)遠程修改、監(jiān)控設(shè)備

系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定與修改、操作員添加與刪除。

(11) 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：5%～95%RH

④ 海拔高度：≤2500m

基本功能

(1) 監(jiān)控報警功能

監(jiān)控設(shè)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，同時機柜上紅色“報警"指示燈亮，顯示屏指示報警部位及漏電、溫度值，記錄報警時間，聲光報警一直保持，直至按“復(fù)位" 按鈕遠程對探測器實現(xiàn)復(fù)位。對于聲音報警信號也可以使用消聲鍵手動消除。

(2) 控制輸出功能

當(dāng)被監(jiān)測回路漏電報警時，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設(shè)備，當(dāng)報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

(3) 故障報警功能

通訊故障報警：當(dāng)監(jiān)控設(shè)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(yīng)的探測器顯示故障提示，同時機柜上的黃色“故障"指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。電源故障報警：當(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息， 可進入相應(yīng)的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。

(4) 自檢功能

檢查設(shè)備中所有狀態(tài)指示燈、顯示器、音響器件是否正常。

(5) 報警記錄存儲查詢功能

當(dāng)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(dāng)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。

(6) 電源功能

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

(7) 對探測器控制功能

通過系統(tǒng)軟件操作，可對連接到本設(shè)備的所有探測器進行遠程控制，包括報警設(shè)定值、通訊地址等參數(shù)的設(shè)置和探測器的遠程復(fù)位。

(8) 權(quán)限控制功能

為確保監(jiān)控系統(tǒng)的安全運行，監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)軟件操作權(quán)限分為三級，不同級別的操作員具有不同的操作權(quán)限。該系統(tǒng)自投運以來，運行良好，在預(yù)防電氣火災(zāi)方面發(fā)揮了重要作用，獲得了客戶對產(chǎn)品和公司的認(rèn)可與信賴。