淺談無線物聯(lián)網(wǎng)技術的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)設計

安科瑞 陳聰

摘要：電氣故障是引起火災的重要原因。由于傳統(tǒng)的火災報警器都是獨立存在的，不僅沒有組網(wǎng)，數(shù)據(jù)也不同步，造成發(fā)生火災后響應不夠及時。為了對火情及消防設施進行智能化監(jiān)控與管理，應用物聯(lián)網(wǎng)技術，將感知設備、監(jiān)控平臺、監(jiān)管系統(tǒng)連接在一起，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，通過搭建智能、安全的消防體系，做到響應迅速、減少客戶火災損失，其中消防系統(tǒng)數(shù)據(jù)也為后期維保提供了數(shù)據(jù)支撐。

關鍵詞:火災監(jiān)控;物聯(lián)網(wǎng);智慧消防

0引言

人口較多的商場和住宅區(qū)容易發(fā)生火災,而且人員密集環(huán)境復雜，更容易造成人員受傷或死亡。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，常見的發(fā)生電氣火災方式有兩種:一種是過熱型火災，由于電氣設備的某個部位過熱,并未進行及時的修理,從而導致線路絕緣層老化，甚至直接點燃可燃物。可能引起過熱型火災情況有工作電壓不符合用電器的額定電壓;用電器的線路發(fā)生短路;用電器的導體連接部位解除不好，使解除電阻變大;用電器頻繁的啟動關閉等。另一種是放電型火災，由于產(chǎn)生火花和電弧，點燃了附近的物體而發(fā)生火災可能引起放電型火災情況有用電器的線路短路、單向短路或者斷路;通過用電器電壓過大等。在日常生活中,過熱型電氣火災比放電型火災發(fā)生的多。面對這種情況，我國在住宅區(qū)和大型商場等安裝火災探測報警系統(tǒng),但是大部分火災報警器都是獨立使用的,效果不是很理想,這就需要進行技術創(chuàng)新，增加現(xiàn)代化的消防設備以及聯(lián)網(wǎng)管理監(jiān)控系統(tǒng)。

1國內電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展分析

筆者認為，我國的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)可以分為三個階段。

*一階段為多線制階段，該階段的電氣火災監(jiān)控產(chǎn)品_般只能利用開關量來控制,而且監(jiān)控設備和探測器的信號都是獨立的,二者之間的信號傳遞需要用傳感器來完成，這就需要更多的線路來連接,不僅增加成本,并且復雜的線路對于后期維護而言較為困難，我國早期的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)大多采用這種形式叫

*二階段為總線式階段，隨著通信技術的進步，硬件成本也在逐漸降低。監(jiān)控設備中常用到總線技術，常見的有控制器局域網(wǎng)絡(ControllerAreaNetwork,CAN)總線、二總線和RS-485總線?？偩€式電氣火災監(jiān)控設備利用的是數(shù)字信號,而不是開關量,此方法能夠降低成本,并且更有效、便捷地傳遞探測器的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)如今,我國采用的電氣火災監(jiān)控設備基本上都是總線式監(jiān)控系統(tǒng)。盡管這種設備的擴展性相對較差,但是卻具有較高的穩(wěn)定性。

*三階段為網(wǎng)絡化階段,隨著5G技術的成熟與應用，越來越多的電氣火災監(jiān)控設備從總線式階段進入網(wǎng)絡化階段。該階段中*重要的就是物聯(lián)網(wǎng)技術,物聯(lián)網(wǎng)(internetofThings)就是把各種信息傳感器按照規(guī)定好的協(xié)議用互聯(lián)網(wǎng)技術連接起來，可以進行數(shù)據(jù)傳輸,信息交換和信息處理。通過物聯(lián)網(wǎng)技術，電氣設備的線路可以被工作人員遠程的監(jiān)控，也可以和消防部門的報警系統(tǒng)直接關聯(lián)。一旦發(fā)生電氣火災報警,消防部門可以在*一時間知曉并及時趕來現(xiàn)場,從而有效控制住火災或者把損傷降到*低。這樣利用物聯(lián)網(wǎng)技術設計的火災報警控制系統(tǒng)不僅有效地解決了問題，更有效地規(guī)避了電氣火災。檢修工作人員還可以通過網(wǎng)絡化電氣火災監(jiān)控設準確、快速地找到故障位置，從而從源頭上減少電氣火災的發(fā)生。

在我國電氣火災監(jiān)控設備逐步從總線式階段步入網(wǎng)絡化階段,許多電氣火災監(jiān)控產(chǎn)品不僅結合了國外成熟產(chǎn)品的科學技術，還根據(jù)我國建筑物的特點進行了專屬定制,進一步促進了我國電氣火災監(jiān)控設備的快速發(fā)展?；诖耍P者設計了一套基于物聯(lián)網(wǎng)技術的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。

2基于物聯(lián)網(wǎng)技術的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)設計

2.1監(jiān)控結構分析

一方面，以往的電氣火災監(jiān)控設備只能監(jiān)控單個建筑物,因此監(jiān)控整個商場或者住宅就需要設置很多監(jiān)控設備。監(jiān)控點越多,線路就越多,數(shù)據(jù)也就越難讀取,這就對設備的質量提出了有更高的要求。尤其是大型建筑物中的管道、線路比較密集，一旦發(fā)生火災將難以控制，因此應該針對不同地點運用獨立的系統(tǒng)進行監(jiān)控。為此，筆者針對大型商場或者樓層結構復雜的住宅區(qū)設計了電氣火災監(jiān)控設備，旨在實現(xiàn)更廣范圍的控制,以及更有效地掌控。另一方面,由于傳統(tǒng)的火災監(jiān)控設備不能很好地監(jiān)控大型商場，自然達不到消防要求;檢修也較為困難,而且一旦線路老化，進一步增加了更新和升級監(jiān)控設備的難度。通過以上情況分析可知，傳統(tǒng)的監(jiān)控設備僅能解決單個建筑物的需求,若想將其應用到大型建筑中則需要增加上位機，并對各個建筑物的數(shù)據(jù)進行采集和匯總，這就需要對硬件進行改進和更新，同時還需要對上位機進行合理地改造和設計,以提升工作效率，從而*大程度地采集和匯總數(shù)據(jù)。只有更快地找到問題所在，才能更有效地預防火災肌對于大型商場等大型建筑物而言，所需的24小時不間斷監(jiān)控可以通過網(wǎng)絡化系統(tǒng)來實現(xiàn)。這樣就能更清楚地掌握用電器的情況，從而有效地預防火災?；谖锫?lián)網(wǎng)技術的智慧消防系統(tǒng)原理如圖1所示。

通過建設圖1中的智慧型消防平臺，不僅能夠對消防系統(tǒng)、消防裝備、消防設施和消防人員等相關信息進行智能數(shù)據(jù)采集,還能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析、處理與智能決策。作為一體化服務云平臺，在為業(yè)主提供7*24小時值守服務的同時,還能實時監(jiān)控消防設施的運行情況，并為客戶提供火災預警和設備故障提示，再結合AI技術實現(xiàn)火警智能研判，以便*一時間發(fā)現(xiàn)火警和火情。通過運營中心管理系統(tǒng)7*24小時不間斷監(jiān)控,實現(xiàn)對管理服務進程與質量的管控;通過消防管家實現(xiàn)了火災風險要素可視化、預警實時化和智能化的安全管理;通過維保助手高效地維護消防管理，實現(xiàn)了多維管控。

2.2電氣火災監(jiān)測控系統(tǒng)性能要求

電氣火災監(jiān)控設備應達到以下要求:當設備未達到安全要求時，系統(tǒng)可以自行檢查,并做到隨時對設備監(jiān)控點進行排查;當監(jiān)控設備發(fā)現(xiàn)異常時,應及時報警并且提供準確的異常位置和問題原因;當監(jiān)控點電流和溫度的變化達到預警值時，及時向主機報警;監(jiān)控設備應該符合國家相關規(guī)定,不能對原設備進行大幅度改動，電路中的母線不能接入配電箱。

2.3電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)設計

電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控主機和探測器兩部分組成。監(jiān)控主機做到24小時實時監(jiān)控，一旦發(fā)生報警信息時,相關工作人員應及時進行檢査與處理，并通知檢修人員到達現(xiàn)場進行故障檢測及處理。探測器由電氣火災監(jiān)控模塊、配電線路漏電監(jiān)控和溫度監(jiān)測報警模塊三個模塊組成。

2.3.1配電線路漏電監(jiān)控設計

線路漏電是非常嚴重的問題，因此應嚴格監(jiān)控，尤其需要注意以下幾方面:監(jiān)控系統(tǒng)的報警值應為報警系統(tǒng)的80%~100%,報警值范圍應為20-10000mA;不確定的預警范圍應控制在電源值的3~4倍,并且不能超過100-300mA。對于配電線路而言，應設為二級保護。**級一般是線路的末端，其作用是預防發(fā)生觸電危險,作為一種防觸電裝置，末端應選擇未延時RCD,首端應選擇電磁式RCD,電流值應該小于30mA。由于的通過故障電流來工作，因此與電路上的電壓無關，這樣就可以有效提高準確性。*二級保護主要是預警,從產(chǎn)生故障到發(fā)生火災會有一段較長的延時，可以利用*二級保護進行有效排査。使用時，應確保二級保護始終生效，因為一旦保護脫扣,可能會造成不必要的恐慌。監(jiān)控器包括動力回路監(jiān)控器和照明回路監(jiān)控器兩部分,應分別設置成不同閾值和電流報警值。動力回路監(jiān)控器的電流報警值范圍通常為50-100mA,閾值范圍應為200-300mA。

2.3.2電氣火災監(jiān)控設備要求

電氣設備的用電線路裝配有電流傳感器、電流探測器和配電箱。電流在預設值范圍內進行調節(jié),當需要設置漏電脫扣時，可以使用正常的漏電脫扣斷路器，而不需要使用剩余電流斷路器;如果不需要漏電報警,可以使用報警式剩余電流探測器，以減少浪費;也可以在回路中設置短路隔離器,以有效避免監(jiān)控中心和監(jiān)控設備之間的線路短路。

3基于物聯(lián)網(wǎng)技術的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)安裝

通常情況下,探測器和檢測器將一并安裝在配電門上，由于探測器需要穿過配電回路，并且需要固定在框架里,因此*好是交給專業(yè)的配電柜廠家進行安裝,以確保安裝正確。在找到安裝廠家后，首先需要與配電柜廠家進行仔細審核,通過核査各個線路是否存在問題,來確保線路連接的正確性;再提交探測器和監(jiān)控器的外形和設備型號;然后進行現(xiàn)場安裝。與其他安裝相比,由于電氣火災監(jiān)控設備線路中的線數(shù)較少，因此安裝較為簡單，但仍注意以下幾個方面：鋪設超五類非屏蔽雙絞線(UTP)時，應在配電箱內預留一塊;在壓接好RJ45水晶頭后,應使用測線儀對線路進行測試,確認無問題后才能進行安裝;總線的管線不能與其他的強或弱管線混在一起;未不影響配電柜里的器件和線路，柜里的線路應清晰整潔、布局美觀。在安裝完之后,應逐條檢查線路，確認無問題后再對火災檢測設備進行開機測試，進而確保整個裝置無問題。

4安科瑞電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

4.1概述

Acre1-6000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數(shù)字化獨立運行的系統(tǒng)，已通過國家消防電子產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心的消防電子產(chǎn)品試驗認證，并且均通過嚴格的EMC電磁兼容試驗，保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統(tǒng)中的安全正常運行，現(xiàn)均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應用。該系統(tǒng)通過對剩余電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監(jiān)視，實現(xiàn)對電氣火災的早期預防和報警，當必要時還能聯(lián)動切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;并根據(jù)用戶的需求，還可以滿足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災自動報警系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)交換和共享。

4.2應用場合

適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家*點消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領域。

4.3系統(tǒng)結構

4.4系統(tǒng)功能

1）監(jiān)控設備能接收多臺探測器的剩余電流、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，直至按設備的“復位”按鈕或觸摸屏的“復位”按鍵遠程對探測器實現(xiàn)復位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動消除。

2）當被監(jiān)測回路報警時，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設備，當報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

3）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)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時，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）當發(fā)生剩余電流、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。

4.5配置方案

5結束語

隨著我國的經(jīng)濟迅速發(fā)展，作為城市標志的大型商場、高層建筑、大規(guī)模社區(qū)等的用電的需求越來越多,而隨著用電量的增加,發(fā)生的火災也越來越多。為了避免嚴重影響人們的正常生產(chǎn)生活,電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)顯得尤為必要。不僅可以高效預防電氣火災,從源頭上減少電氣火災的發(fā)生，對于控制電氣火災也有著重要意義。筆者設計的這套電氣火災監(jiān)控系統(tǒng),不僅具有針對性功能,還有著較強實時性能，作為嵌入配電柜中的系統(tǒng),主要通過相關傳感器和電流檢測器來實時監(jiān)控所覆蓋個區(qū)域的所有線路節(jié)點,能夠滿足應用的實際需求。

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