徐霜
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定
摘要：本文简述了电气火灾监控系统及消防设备电源监控系统的组成原理，分析了电气火灾监控系统及消防设备电源监控系统在应用中的设计依据和相关规范。最后通过安科瑞剩余电流式电气火灾监控系统及消防设备电源监控系统在南禅寺地铁上盖物业项目的实例介绍，阐述了电气火灾监控系统及消防设备电源监控系统功能的实现及其重要意义。
0 概述
本项目为南禅寺站1号出入口上盖配套设施，面积1329.65平方，高度17.6米。本工程属多层建筑，消防及地下二层用电负荷等级为一级，其余用电负荷等级为三级，采用380V低压供电。
本项目电气火灾监控系统监控范围为南禅寺地铁上盖物业楼层配电箱内的6只ARCM200系列仪表。本项目主要负责监控现场分布于配电箱中低压出线的漏电状况，及时提醒消控室值班人员，以防止电气火灾的发生。现场仪表采用总线方式连接至消控中心Acrel-6000/B壁挂式电气火灾监控系统。
本项目消防设备电源监控系统设计范围为南禅寺地铁上盖物业消防设备电源回路，共9台三相双电源配电箱。本项目在消防负荷配电箱内安装消防设备电源电压信号传感器，消防设备电源状态监控器设置于消防控制室内，系统采用总线形式组网。
1 参考标准
1.1 电气火灾监控系统的设计应满足以下所列制造和试验标准：
1）GB50045-95(2005版)《高层民用建筑设计防火规范》
2）GB50016-2006《建筑设计防火规范》
3）GB14287.1-2005《电气火灾监控设备》
4）GB14287.2-2005《剩余电流式电气火灾监控探测器》
5）GB14287.3-2005《测温式电气火灾监控探测器》
6）GB13955-2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》
7）GB50052《供配电系统设计规范》
1.2 消防设备电源监控系统的设计应满足以下所列制造和试验标准：
1）GB/50198《监控系统工程技术规范》
2）GB28184-2011《消防设备电源监控系》
3）GB25506-2010《消防控制室通用技术要求》
4）GB50016-2006《建筑设计防火规范》
5）GB50303-2002《建筑电气装置工程施工质量验收规范》
6）JGJ 16-2008 《民用建筑电气设计规范》
2 系统组成
2.1电气火灾监控系统组成
南禅寺地铁上盖物业电气火灾监控系统项目由电气火灾监测后台，电气火灾探测器以及漏电流互感器组成。本项目通讯采用1条RS485通讯总线接入壁挂式后台。箱体中漏电流互感器通过电流线接入漏电探测器，漏电探测器实时显示漏电情况。以上所述组成一套信号稳定，精度可靠的电气火灾监测系统。本系统组网共分为三层：
1）站控管理层
站控管理层针对电气火灾监控系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的最上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备，如触摸屏、UPS电源等组成。监测系统软件对现场各类数据信息计算、分析、处理，并以图形、数显、声音、指示灯等方式反应现场运情况。
监控主机：用于数据采集、处理和数据转发。为系统内或外部提供数据接口，进行系统管理、维护和分析工作。
UPS：保证计算机监测系统的正常供电，在整个系统发生供电问题时，保证站控管理层设备的正常运行。
后台监控设备设置在消控室中。
2）网络通讯层
通讯介质：系统主要采用屏蔽双绞线，以RS485接口，MODBUS通讯协议实现现场设备与上位机的实时通讯。
3）现场设备层
现场设备层是数据采集终端，主要为ARCM200系列剩余式电气火灾监控探测器。
系统结构拓扑图如下：
2.2消防设备电源监控系统组成
南禅寺地铁上盖物业项目消防设备电源监控系统采用消防设备电源状态监控器+电压传感器的二层结构组网模式。根据项目实际要求，为该项目配置消防设备电源监控系统的电压传感器型号为：AFPM3-2AV，消防设备电源状态监控器型号为：AFPM100/B；AFPM100/B设置在消防控制室内，引出1根RS485总线及DC24V电源线与现场配电箱内的传感器相连。系统拓扑结构如下图：
3 监控系统设备
3.1、 Acrel-6000电气火灾监控后台： 
主要技术参数
电源：
① 额定工作电压AC220V（-15% ～ +10%）
② 备用电源：主电源欠压或停电时，维持监控设备工作时间 ≥4小时
工作制：
24小时工作制
通讯方式：
RS485总线通讯，Modbus-RTU通信协议，传输距离1km，可通过中继器延长通讯传输距离
监控容量：
① 监控设备最高可监控200个监控单元（探测器）
② 可配接ARCM系列监控探测器
监控报警项目：
① 剩余电流故障（漏电）：故障单元属性（部位、类型）
② 温度报警（超温）： 故障单元属性（部位、类型）
③ 电流故障（过流）： 故障单元属性（部位、类型）
监控报警响应时间： ≤30s
监控报警声压级（A计权）：≥70dB／1m
监控报警光显示：红色LED指示灯，红色光报警信号应保持，直至手动复位
监控报警声信号：可手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动
故障报警项目：
① 监控设备与探测器之间的通讯连接线发生断路或短路
② 监控设备主电源欠压或断电
③ 给电池充电的充电器与电池之间的连接线发生断路或短路
故障报警响应时间：≤100s
监控报警声压级（A计权）：≥70dB／1m
监控报警光显示：黄色LED指示灯，黄色光报警信号应保持至故障排除
故障报警声信号：可手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动
故障期间，非故障回路的正常工作不受影响
控制输出：
报警控制输出：1组常开无源触点，容量：AC250V 3A或DC30V 3A
自检项目：
① 指示灯检查：报警、故障、运行、主电源、备用电源指示灯
② 显示屏检查
③ 音响器件检查
自检耗时 ≤60s
事件记录：
① 记录内容：记录类型、发生时间、探测器编号、区域、故障描述，可存储记录不少于2万条
② 记录查询：根据记录的日期、类型等条件查询
操作分级：
① 日常值班级：实时状态监视、事件记录查询
② 监控操作级：实时状态监视、事件记录查询、探测器远程复位、设备自检
③ 系统管理级：实时状态监视、事件记录查询、探测器远程复位、设备自检，监控设备系统参数查询、监控设备各模块单独检测、操作员添加与删除
使用环境条件：
① 工作场所：消防控制室内、有人值班的变配电所（配电室）、有人值班的房间内墙壁上
② 工作环境温度：0℃～40℃
③ 工作环境相对湿度：5%～95%RH
④ 海拔高度：≤2500m
3.2、ARCM200系列仪表
ARCM200型剩余电流式电气火灾监控探测器，是针对 0.4kV 以下的TT、TN 系统设计的，通过对配电回路的剩余电流、导线温度、过电流、过电压等火灾危险参数实施监控和管理，从而预防电气火灾的发生，并实现了对多种电力参数的实时监测,为能耗管理提供精确的数据。产品采用先进的微控制器技术，集成度高，体积小巧，安装方便，集智能化，数字化，网络化于一身，是建筑电气火灾预防监控、系统绝缘老化预估等的理想选择。产品符合 GB14287.2-2005《电气火灾监控系统 第2部分：剩余电流式电气火灾监控探测器》的标准要求。
3.3、 Acrel-6000电气火灾监控后台： 
主要技术参数
电源：
①主电源：AC220V 50Hz（允许85%－110%范围内变化）
②备用电源：主电源低电压或停电时，维持监控设备工作时间≥8h
③监控器为连接的模块（电压/电流信号传感器）提供DC24V电源
工作制：24小时工作制
通讯方式：Modbus-RTU通信协议，RS485半双工总线方式，传输距离500m（若超过可通过中继器延长通讯传输距离）。
监控容量：≤128点
操作分级
① 日常值班级：实时状态监视、历史记录查询。
② 监控操作级：实时状态监视、历史记录查询、探测器远程复位。
③ 系统管理级：实时状态监视、历史记录查询、探测器远程复位、探测器参数远程修改、监控设备系统参数设定与修改、操作员添加与删除。
使用环境条件
① 工作场所：消防控制室内，或与消防控制台并列安装
② 工作环境温度：-10℃～+55℃
③ 工作环境相对湿度：≤95%不结露
④ 海拔高度：≤2500m
⑤ 污染等级：Ⅲ级，安装类别：Ⅲ级
主要组成部件
① 显示方式：320*240点阵液晶；
② 输入输出模块：内置远程智能I/O模块；
③ 声光报警模块：内置喇叭、蜂鸣器和LED指示灯；
④ 备用电源：DC24V，10Ah(可选配你更大容量电池)
3.4、AFPM3系列仪表
实时监测一路三相交流电压/电流、或两路三相电压；具有过压、欠压、缺相、错相、过流（仅限具有电流检测产品）报警；提供一路或两路（仅限监控两路三相交流电压产品）开关量输入功能，可监测开关状态；提供一路继电器输出，可连接报警控制回路；具有事件存储功能，报警器能够记录报警发生的时间、类型、参数，根据报警记录可以分析现场情况，为消除故障提供依据；采用现场总线通信技术，上位机管理软件可以时刻监控现场的运行情况，及时发现报警信息。通过RS485接口，标准MODBUS协议可以与各种标准系统相连；集成度高，网络化，智能化程度高，动作特性合理；
4 系统功能
4.1.电气火灾监控系统功能
4.1.1.监控报警功能：
监控设备能接收多台探测器的漏电、温度信息，报警时发出声光报警信号，同时设备上红色“报警”指示灯亮，显示屏指示报警部位及报警类型，记录报警时间，声光报警一直保持，直至按显示屏“复位”按钮远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用显示屏“消声”按钮手动消除。
4.1.2.故障报警功能
通讯故障报警：当监控设备与所接的任一台探测器之间发生通讯故障时，监控画面中相应的探测器显示故障提示，同时设备上的黄色“故障”指示灯亮，并发出故障报警声音。
电源故障报警：当主电源或备用电源发生故障时，监控设备也发出声光报警信号并显示故障信息，可进入相应的界面查看详细信息并可解除报警声响。
4.1.3.自检功能
检查设备中所有状态指示灯、显示屏、喇叭是否正常。
4.1.4.报警记录存储查询功能
当发生漏电、超温报警或通讯、电源故障时，将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中，当报警解除、排除故障时，同样予以记录。历史数据提供多种便捷、快速的查询方法。
4.1.5.电源功能
当主电源发生停电、欠压等故障时，监控设备可自动切换到备用电源工作，当主电源恢复正常供电时，自动切回到主电源，切换过程中保证监控设备连续平稳运行。
4.1.6.对探测器控制功能
通过监控软件操作，可对连接到本设备的所有探测器进行远程复位控制。
4.1.7.权限控制功能
为确保监控系统的安全运行，监控设备软件操作权限分为三级，不同级别的操作员具有不同的操作权限。
4.2.消防设备电源监控系统功能
4.2.1.监控报警功能
被监控设备电源回路开关状态
被监控设备电源的工作状态（电压、电流及报警状态信息）
报警响应时间：≤100s
报警声信号：可手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动
报警光信号：红色LED指示灯常亮
4.2.2控制输出功能
对个别或全部被监控设备的报警继电器进行远程遥控操作
监控器控制输出：常开无源触点，容量：AC250V 3A或DC30V 3A
4.2.3.故障报警功能
监控器与模块（电压/电流信号传感器）之间的连接线断路、短路
监控器主电源欠压（≤80%主电源电压）或过压（≥110%主电源电压）
监控器与其分体电源间连接线断路、短路
当监控器出现以上故障时，能发出与监控报警信号有明显区别的声光故障报警信号
故障报警响应时间：≤100s
故障报警声信号：手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动
故障报警光信号：黄色LED指示灯常亮
故障期间，非故障回路的正常工作不受影响
4.2.4.自检功能
连接检查：通信线路及分体电源线路的断路、短路
设备自检：手动检查或系统自检
自检耗时：≤60s
4.2.5.报警记录功能
记录10000条相关故障报警信息
报警类型：故障类型、发生时间、故障描述
报警事件查询
报警记录打印
4.2.6.打印功能
监控系统可汉字打印，可打印报警事件及时间、故障事件及时间。
4.2.7.消音
在发生报警或故障等警报情况下，监控设备的扬声器会发出相应的报警声加以提示，按“消音”键扬声器终止发出警报，报警灯绿灯亮。期间工作人员可以对有关故障进行处理。一切回归正常，报警灯灭。如有新的故障发生时，消音指示灯灭，扬声器将再次发出警报声。
5 结束语
南禅寺地铁上盖物业电气火灾监控系统由电气火灾监控装置Acrel-6000/B、漏电火灾探测器漏电火灾探测器ARCM200组成。Acrel-6000电气火灾监控系统是本公司自主研发的用于接收剩余电流式电气火灾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。本系统应用于大型商场、生活小区、生产基础、办公大楼、商场酒店、医院等区域的消防控制中心，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。本系统采用标准的Modbus现场总线将具有通信功能的探测器相互连接起来，当现场保护线路中的被探测参数超过报警设定值时，能发出报警信号、控制信号，能指示报警部位并保存报警信息。现场仪表采用总线方式接至消控中心的Acrel-6000/B壁挂式电气火灾监控系统。本系统具有安装运输方便、性价比高、维护方便等优点。
南禅寺地铁上盖物业项目消防设备电源监控系统能够对消防设备的电源进行实时的监控，通过检测消防设备电源的电压、电流、开关状态等有关设备电源信息，从而判断电源设备是否有断路、短路、过压、欠压、缺相、错相以及过流（过载）等故障信息并报警、记录。此系统具有可靠性、实时性并具有数字化、智能化、网络化、自动化和连续监控的特性。实时反映出被监控设备电源的状况，并集中显示，从而可以有效避免在火灾发生时，消防设备由于电源故障而无法正常工作的危急情况，最大限度的保障消防联动系统的可靠性。
参考文献
[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4
[2].周中.电力仪表在大型公共建筑电能分项计量中的应用[J].现代建筑电气 2010. 6
作者简介
徐霜，女，本科。任职单位：现任职于安科瑞电气股份有限公司<