浅谈电气火灾监控系统在民用建筑中的应用

时间：2021-04-16

周晓丽

(安科瑞电气股份有限公司，上海，201801)

【摘要】2005年开始,国家 2005年开始,国家吸取国外先进经验,逐步推广建筑电气火灾预报警技术。目前,市场上的建筑电气火灾监控系统产品众多,但是技术性能上参差不齐。系统属于建筑智能化产品,一般施工人员对基础技术细节不太了解。而且,系统在国内还未普及,相应的规范、标准配套不足,产品进入市场的门槛较低,造成施工人员在产品选用上疑惑较多,影响到系统的推广和应用。本文结合大型工程的实践,研究和总结了系统设备的型。

【关键词】：区预总线形式的选择；监控探测器的选择；监控设备的选择；电气火灾探测器；ARCEL-6000

一、前言

我司承接的某大型民用项目,建筑电气火灾监控系统的信息点多。达到732个,且布置分散。施工人员通过大量的资料收集和技术论证,进行系统的选型。有效提高性价比，节约使用、维护、升级的费用。使工程在经济效益方面了良好的效果,，并总结出有效的民用建筑电气火灾监控系统选型方法。

施工技术人员在选型过程中,对系统的智能技术细节不必都去吃透。经过实践证明,只需参考系统的一些基本特性,就可以正确的进行系统选型。

二、总线形式的选择

总线架构和通信方式是报警响应时间重要的决定因素,建筑电气火灾监控系统常用的总线形式和性能比较如表3-1.

表3-1 系统总线形式和性能比较

1、建筑电气火灾监控系统总线首先应具有自检功能,正常情况下,不间断地对各部件进行巡检读取回路状态,发现探器故障。三种总线形式均可以满足这种使用要求。其次,就是要具有实时响应功能,当探测点监控参数出设定值,存在火灾隐患．系统需立即报警提醒管理人员清除隐患。在一般规模的工程中,三种总线形式的响应时间差别并不明显,但是工程规模大系统监控点较多时.靠巡检才能发现报警的总线机制,响应时间就相对较低。

2、CAN总线与RS485总线比较,在访问机制、通讯速度、节点容量、通讯距离和可靠性上都有**的优势。由于CAN总线节点容量大.传输距离远,整个系统的配套设备会简单很多,使用和维护上的优势很大。如果工程对系统实时性、可靠性要求高的情况下.应首先选用。

3、选用建议。以上比较只是针对总线特性,并不能说明不同建筑电气火灾监控产品的性能。比如许多使用RS485总线的产品,由于总线技术应用比较成熟,通过软硬件的配置.可以增加节点数量、传输距离,增强数据可靠性。而且.总线的选型还需参考其他因素．例如独立式监控探测器如果需要接入火灾报警系统总线时,就需要总线形式为消防二总线的产品。因此,在系统总线形式选择时,还要综合考虑工程规模,设计要求,配套产品，工程成本等一系列因素,达到性价比的组合。

三、监控探测器的选型

建筑电气火灾监控系统是服务于常规供电网络的系统,为确保整个供电系统的可靠性,其加入不能对原供电系统的供电方式进行改动。

在市场上出现的电气火灾监控产品中有一部分产品将漏电断路器和探测器整合在一个模块上.具有包括剩余电流探测、报警功能在内的多和扩展功能,有些甚至集漏电、短路、过载、过压、欠压、缺相、延时送电、防误合闸甚至防雷等功能于一身。这种监控探测器虽然表面上功能多、接线少、整合度高,但是内部结构复杂、故障率偏高、产品品和不全.增加了供电系统不可常靠的因素,施工人员应慎重选用。

为了不影响供电系统的正常工作.应首先选用监控探测器与配电系统的开关分离配置的产品,并参考下述的性能指标对监控探测器进行选型。

1、现场报警及显示功能

在小型工程中，不设立监控主机，采用独立式监控探测器时,按照《电气火灾监控系统》的要求:探测器应具有工作状态指示灯和自检功能，在报警时应发出声、光报警信号,并予以保持，直至手动复位。这样可以使现场人员能更直接地得到报警信息。而非独立式的监控探测器必须与监控设备连用，由于可以在监控主机上集中显示和报警，部分产品就取消了现场报警及显示的功能，这样在使用时，现场不易及时发现是哪一路线路发生故障，使它的作用受到一定的限制。所以，非独立式的监控探测器也应根据实际的使用情况，考虑是否应配备现场报警及显示功能的产品，为管理人员查找故障点，查询监测的状态量、报警及操作过程的记录提供方便。

2、电流互感器的设置方式

（1）内置互感器式探测器

如图4-1，此类监控探测器直接接入电路中，内置电流互感器（包括电流互感器和剩余电流互感器）。优点是接线少，整合度高、使用方便；缺点：由于探测器接入到供电线路中，导致配电线路接点增多，仍是改变了原供电系统的连续性，探测器若发生故障会影响正常供电。而且，由于电源线必须通过探测器进出，要改动配电箱线路，改造工程中难以应用。

图4-1 接线式探测器

（2）外置互感器式探测器

如图4-2，电流互感器与探测器本体分离，互感器通过信号线与探测器连接。优点：不串入配电系统，为安装提供了很好的灵活性，只要配用不同窗口尺寸的互感器，就可以使用在各种电流等级的线路上，互感器与探测器本体可以相距数米至数十米，新工程和改造工程中都可以应用。缺点：监控探测器与互感器之间需要敷设信号线。

接线示意图实物图

图4-2 外置互感器式探测

3、多通道式探测器

在一个探测器上可接入2个及以上的电流互感器、温度传感器，同时监控多个供电回路。每个通道有独立的地址、设置、报警和输出，适用于多个需要监控的回路较为集中的地方，可以大幅节省投资。特别是当工程不需要过电流探测功能时，每个监测回路可以减少三个电流互感器的信号输入端口，系统的集成度就可以提高，推荐选用多通道式探测器。

4、选用建议

监控探测器的选型需根据工程情况综合考虑以上性能，例如内置互感器式探测器，由于配电箱内的安装位置受限，很难再集合数据显示和多通道输入的功能。又如工程要求监测过电流时，由于每个监控点的信号输入端口多，就难以配置多通道式探测器，所以应根据工程实际情况选择。

四、监控设备的选择

建筑电气火灾监控产品的可靠性是系统的选型关键，系统的漏报率、误报率是衡量产品可靠性重要的指标之一。施工单位在产品报审时，可以在以下方面对监控设备进行选型：

1、系统形式

（1）市场上一些品牌的监控主机采用上位机工作站（普通的台式电脑）+**管理软件的形式，优点是：配置方便，硬件成本低，软件升级容易。但会受到普通计算机病毒的威胁（U盘病毒、蠕虫病毒等），从而需要加装杀毒软件与防火墙，在计算机处理病毒时会占用CPU、内存等资源，使用不当还会引发系统崩溃，也有可能造成监控数据的遗失。

（2）另一种形式就是采用嵌入式系统，嵌入式的监控系统为**系统，系统硬件为实现该功能专门开发，针对性强；监控软件固化在主机ROM芯片中,具有稳定性好、处理速度快、无操作系统漏洞风险、不受计算机病毒影响等特性。与一般监控设备中所采用单片机技术和工控机等方式比较，其安全性可靠性更高。

2、软件功能和兼容性

软件在建筑电气火灾监控系统使用中居中心地位，它负责整个系统的完全高效运行。软件功能也是区分市场高底端产品的重要标准之一。建筑电气火灾监控系统可独立设置，也可与火灾自动报警系统或BA系统集成，如果工程设计有相关要求，施工单位还需与其他协调，考察系统软件的通讯协议、兼容性方面的性能。

3、选用建议

施工单位在监控设备选型中，主要需考虑工程的使用要求，以及与其他系统的联系。一般建筑，在监测点不多，建筑电气火灾危险性不高的场所，与火灾自动报警系统或BA系统集成，可充分利用设备和人力资源，便于集中统一管理，节省大量投资；在工程规模大，建筑电气火灾危险性高的场所，为了保证系统的可靠性，还需考虑选用独立设置的嵌入式系统。

五、安科瑞电气火灾监控系统

1.电气火灾监控系统

Acrel-6000电气火灾监控系统是用于接收剩余电流式电气火灾监控探测器等现场设备信号，以实现对被保护电气线路的报警、监视、控制、管理的运行于计算机的工业级硬件/软件系统。本系统适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家重点消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域，对分散在建筑内的探测器进行遥测、遥调、遥控、遥信，方便实现监控与管理。

Acrel-6000电气火灾监控系统由Acrel-6000系列监控设备、ARCM系列监控探测器和配套附件组成。系统各设备之间均采用总线（阻燃双绞屏蔽线）进行连接，施工布线简单方便。

Acrel-6000电气火灾监控系统的监控设备主要是壁挂式，其主要功能及组成部件如下表所示。

2.电气火灾监控装置

ARCM系列组合式电气火灾监控装置安装在0.4kV低压配电系统中，用于检测TN-C-S、TN-S及局部TT系统中的声誉电流、温度等电气参数，从而预防电气火灾的发生。当被保护线路中监控装置参数过报警设定值时，能产生报警和控制信号，以便消除剩余电流引起的电气火灾隐患。产品采用RS485或二总线进行通讯，可以与其它监控报警器、监控单元或监控主机联合组成火灾监控系统，可根据用户需要选择集中总线型的信息管理模式或功能分区型的信息管理模式。

适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家重点消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域，符合GB14287-2014《电气火灾监控系统》的标准。

2.1 电气火灾监控探测器功能阐述

智慧用电在线监控装置是针对 0.4kV 以下的 TT、TN 系统设计的智能电力装置，具有全面的单、三相交流电测量、四象限电能计量、谐波分析、遥信输入、遥信输出功能，以及 RS485 通讯或 GPRS 无线通讯功能，通过对配电回路的剩余电流、导线温度等火灾危险参数实施监控和管理。

2.2产品选型

型号

功能特性

ARCM200BL-

ARCM

300

ARCM200L

ARCM

J4T4

J4T12

J8T8

J12T4

J16

T16

L45

L80

L100

L18030

安装

方式

嵌入式

√

导轨式

√

实时测量

电流/电压/频率/功率因素

√

有功功率/无功功率

√

四象限电能计量

√

在线

监测

剩余电流（1路）

√

剩余电流（4路）

√

剩余电流（8路）

√

剩余电流（12路）

√

剩余电流（16路）

√

温度（1路）

√

温度（4路）

√

温度（8路）

√

温度（12路）

√

温度（16路）

√

故障电弧

√

I/O

开关量输入（di）

4DI

继电器输出（do）

1DO

4DO

1DO

4DO

2DO

1DO

保护

功能

剩余电流

√

温度

√

过压

√

欠压

√

过流

√

故障电流

√

数据

记录

事件记录（20条）

√

内置时钟

√

通讯

modbus485通讯

√

2路

√

二总线通讯

√

应用场合

0.4kv电压等级TN-C-S、TN-S及局部TT系统

3 主要防火设备—AAFD系列故障电弧探测器

3.1 功能阐述：

故障电弧探测器（以下简称探测器）对接入线路中的故障电弧（包括故障并联电弧、故障串联电弧）进行有效的检测，当检测到线路中存在引起火灾的故障电弧时，可以进行现场的声光报警，并将报警信息传输给上端监控设备，以实现预警火灾发生的目的。

3.2 产品选型

项目		指标
型号		AAFD-40
辅助电源	额定电压	AC 220V
	功耗	正常监视状态≤5VA
监控报警		故障电弧报警，AC 40A以下的负载
输入电压		额定值：AC 400V
输入电流		额定值：AC 40A及以下
开关量输出		一路无源常开触点，触点容量AC220V/1A，DC30V/1A
通讯		485通讯：Modbus-RTU协议
事件记录		20条报警和开关记录
安装方式		35mm导轨式安装
使用环境		工作温度：-10℃~+55℃；相对湿度：≤95%不结露
储存温度范围		-20℃～+70℃
显示		LCD液晶显示
产品符合国标		GB 14287.4-2014

参考文献:

1.孙健桦．民用建筑电气火灾监控系设备的选型．建设科技.2013.101期

2.安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11版

15216751208

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